制造运营管理的未来：在 MES 和 IoT 平台的十字路口

跨行业，产品创新周期的加速和市场需求的日益变化正在挑战制造工厂和组织……

在各行各业中，产品创新周期的加速和市场需求的日益变化正在对主要以效率为目标的制造工厂和组织构成挑战。 再加上更个性化产品的总体趋势，您就会明白为什么“工业 4.0”（I4.0）革命的关键驱动力是灵活性。不用说，生产力和质量要求不会消失。事实上，今天的成功需要效率和灵活性。随着从最初的概念验证转向大规模实施，制造商将需要一种新的制造运营管理 (MOM) 方法，这对我们所知的 MES 生态系统提出了挑战。

MES 的未来                        

产品的加速更新及其个性化程度的提高需要产品生命周期管理 (PLM) 和制造流程之间更紧密的集成。产品定义数据的无缝流动可以加快新产品或变体的引入，从而将产品或服务创新的上市时间节省数周或数月。

适应不断变化的市场需求需要灵活的工厂，这些工厂可以几乎立即进行增减和转换，同时确保出于合规或客户服务原因的端到端可追溯性。由于所有这些原因，MES 作为 ERP 的“执行臂”的作用得到了加强，大多数工业 4.0 的领导者仍然理所当然地认为它是他们制造业务的支柱。

新范式

在认识到精心设计的 MES 核心系统的重要性的同时，大多数制造商都面临着类似的问题。大多数 MES 实施始于十多年前，当时 IT/OT 差距仍然很大，需要大量的硬接线。因此，为了确保不间断的运营，添加或发展功能仍然与多年的发布/升级周期相关联。其次，大多数 MES 解决方案是在当前使软件解决方案在云端或内部部署灵活和可扩展的标准模式仍处于起步阶段的时候构建的。

在与生产主管交谈时，他们强调制造运营管理的两个主要要求：

1. 为了控制更复杂和快速变化的操作，他们需要跨系统边界的端到端可见性。为了做出正确的决策，他们不仅需要实时生产数据，还需要来自 PLM 或 ERP 的主数据。
2. 为了应对日新月异的变化，他们确实需要一个稳定的主干，但还需要能够通过特定问题的应用灵活地扩展它，最终丰富核心系统。

除了其传统角色之外，MES 还需要提供灵活而强大的集成、分析和应用程序开发能力，而所有这些显然不是它的架构设计目标。

物联网的作用

最初是为连接产品和提供扩展这些产品的服务而开发的，物联网平台——例如 GE Predix、西门子 Mindsphere 或 PTC Thingworx——将这些功能打包成一个集成的解决方案，通常可以在云中轻松访问。许多制造商随后选择它们来开发单点解决方案，探索物联网和大数据分析的潜力以优化其运营。

小型初创企业也看到了机会，并使用这些平台在预测性维护、资产绩效管理和生产优化领域提供打包解决方案。最后，主要的云厂商也开始提供物联网特定的框架，提供从车间连接到机器学习的所有基本功能。

我们接触的大多数制造业客户都处于同一时期。最初的概念验证试点表明，可以在资产的可靠性、产量或整体效率甚至整个生产线方面实现有意义的节省。此外，此类试点项目还展示了物联网平台的灵活性，使其能够显着缩短为各种运营挑战开发单点解决方案的时间。但是，这些大多是自下而上的试点通常会导致不兼容技术的泛滥，有时会导致 CI​​O 介入以阻止失控的成本和安全问题。

我们经常被问到的问题是如何在这些实验之外扩大规模，避免技术扩散，但又不扼杀本地流程创新。

不仅仅是技术     

试点项目还证实，I4.0 是比部署更智能的自动化更深入的转型。基于数据动态优化运营是管理文化的深刻演变。生产经理的价值在于他对操作的直观理解，他必须接受分析将支持和增强他/她的直觉，并逐步将其自动化。

类似于 I3.0 驱动自动化要求焊工向机器人编程器进化，使用先进技术使机器人更智能、更自主，I4.0 意味着生产管理的相同进化。与花费 80% 的时间运营工厂相比，他们的角色需要微调系统，使其更加智能并最终实现自主。

如果您认为这是一个微不足道的转变，那么在您下次访问工厂时，检查最近部署的生产仪表板是否真正反映了车间的实际情况并用于推动生产。但在极少数情况下，主管仍然会非常令人信服地解释为什么他仍然需要自己的 XL 电子表格来推动运营和召开日常生产会议。

深入挖掘，您会发现他最近要求增加几个传感器和简单分析以更好地了解一个持续存在的问题需要 6 个月才能完成，并且由于成本和时间的原因，他最终制定的解决方案无法实现自动化它将基于现有的 IT/OT 环境。

未来的 MES    

跨行业的首席信息官现在正在考虑未来 MES 和 IoT 平台将并行部署并随着时间的推移集成到一个灵活且可扩展的平台中，该平台可以在未来十年支持他们的 I4.0 战略。

虽然公司的初始状态有很大不同，但大体方向非常相似。首先，整理 MES 的具体发展并部署一个精简的核心系统，专注于操作的程序方面，与 ERP 紧密集成，包括标准/监管报告要求。回到标准的“无模组”实施限制了成本，同时允许通过定期升级利用供应商的创新。总体方向是更加开放，基于云标准，MES系统也将变得更容易集成到现代架构中。其次，利用物联网平台开发需要不断演进和更快生命周期的性能监控和优化应用程序。该平台用于理解、解决和限定精确的问题，然后将合格的解决方案输入到下一个 MES 版本的要求中。如果平台也允许实施临时解决方案来开始支付升级费用，显然也没有什么坏处。

如果得到适当投资的适当支持以开发上述新技能，则物联网平台的部署可以显着加速 I4.0 转型。创建一个专门的数据团队，包括前瞻性的流程专家和数据科学家，他们可以从一个工厂到另一个工厂来支持试点和推广，这是大多数领导者投资的领域之一。其中一些数据团队还包括敏捷开发团队，他们可以与流程工程师和生产主管密切合作，不断推出解决高影响问题的应用程序版本。

开发允许在现成 MES 实施和基于平台的定制分析应用程序之间无缝集成的架构模式是与领先客户共同创新的主轴。好消息是，我们在企业前端成功部署的模式与 CRM 软件包相同。

由流程工程师、数据科学家和云架构师组成的多学科团队正在探索利用云技术的力量一次一个应用程序进入自主操作状态的可能性。在不远的将来，制造业应用商店的概念很可能成为现实。

Pascal Brosset，Capgemini 的数字制造首席技术官