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MES软件: 工业软件的核心

2019-05-28 11:47栏目:精选
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  数字工厂包括包括三个维度:工程技术、生产和供应链等角度。过去发展了不同的软件,比如 CAD、 CAE、 CAM,统称为CAx,订货的角度有客户关系管理、 ERP等等。生产是工厂所有活动的核心,因此它是实时反映各个环节活动和交换数据的节点。所以,从产品生产的角度,所有的维度都有一个交集,这个交集就是MES。所以MES是工业软件的核心。

图1:MES软件是工业软件的核心

  MES软件在发展历程中,伴随着功能的完善,和其他软件的发展进程,一共经历了四代产品更替。第一代MES中是单一的,按工业待定要求的应用;此后, MES融合了多种其他应用软件的功能,到第四代MES时,已经是基于指标、基于数据、基于约束的实时的、柔性的、敏捷的制造系统。

图2:MES软件的四个发展阶段

  MES分为流程型和离散型。流程型MES主要用于冶金、化工、钢铁等流程行业,离散型MES主要用于汽车、 3C、工程机械等离散行业。从国内目前MES应用来看,流程型MES应用更广泛,离散型MES应用刚刚开始。

图3:流程行业和离散行业MES系统的区别

  MES软件未来市场空间广阔,复合增速保持在40%左右。 2014年全球MES行业市场规模约为67亿美元,过去5年保持年均21.65%的高速增长,到2020年, MES行业市场规模有望达到150亿美元,未来保持年均18%的复合增速;国内市场来看,我国国内2014年MES行业市场规模约为26亿元,同比增长25%,预计到2018年市场规模将达到100亿元,未来平均增幅保持在40%左右。并且从增速对比,国内MES市场相对于国际市场增速显著更高,这也得益于国内较大的工业自动化改造实践。

图4:2004-2020年全球MES行业市场规模

图5:2009-2018年中国MES行业市场规模

  从下游应用领域来看,国内MES行业主要集中于五大领域,分别是汽车、电子通信、石油化工、冶金矿业和烟草这五大领域。前五大领域应用占比超过50%。从主要公司来看,一些国际巨头公司在国内的行业布局,也是呈现差异化的。国外企业主要集中于食品饮料、烟草、冶金/矿业、汽车等行业,石油化工领域主要是被Honeywell(高端)和国内的中控、和利时、石化盈科占据。国外巨头中,罗克韦尔的主要客户集中于汽车行业, GE和西门子集中于烟草、食品饮料行业。

  根据研究MES厂商的来源可以分成5类:(1)从自动化设备基础上发展而来,是一种自下而上的集成方式;(2)从专业 SCADA、人机界面操作系统(HMI)厂商发展而来;(3)从专业MES 发展而来;(4)从PLM、 ERP等领域延伸而来;(5)其它领域发展过来,例如数据采集。

图6:MES系统行业代表性厂商分类

  国内领头羊企业易往信息在汽车行业具备领先优势。国内MES行业领军企业易往信息,扎根于汽车行业MES产品研发,先后为数十个全国主要汽车生产制造厂商提供各类解决方案。 2014年业务收入增长30-40%的高速增长(2013年实现业务收入20-30%增速),其收入中接近80%的比例来自于汽车行业。

  西门子的MES发展对国内企业的启示。从版本的角度来看,西门子的MES发展可以分为三代:

  (1)第一代: 2002年到2006年是MES 1.0时代。这个阶段的主要概念是完成数据的采集和集成,能够简单进行数据的分析,同时使产品更满足ISA95,是一个模块标准化的过程。

  (2)第二代: 2006年到目前的产品大约是MES 2.0时代。推出行业智库,针对离散行业推出解决方案包。离散行业可以分为三类,第一类是产品规格工艺变化不多,但是大批量生产的企业,例如家电、电机、马达、水泵等;第二类是按订单生产的行业,小批量多品种。这类行业的特殊性在于70%的生产是大批量的,但是有30%的产品在装配过程中是需要定制的;第三类是按订单设计的行业,例如高端装备制造业,包括航空、高铁、造船等行业,单件小批,生产工期长。针对这三类的企业,

  (3)第三代:未来五年内将会推出MES 3.0。在这个阶段将增强MES和PLM的接口,即把PLM和MES组成一个统一的数据库平台,这个开放式的平台会将PLM产品的设计信息实时地与MES互动,产品工艺设计一旦完成,所有关键信息会立刻传递到MES系统中,这样会使得一个企业真正实现从设计到制造执行的信息共享。这样一个强大的接口将是未来西门子在技术上的重大突破。除了统一数据库平台,在MES3.0时代,西门子还将把MES功能扩展到MOM(制造运营管理)平台,增加工厂管理,例如仓库管理、安全管理、能源管理、环境管理等模块。延伸数据库的功能,满足其它的数据采集方式,例如摄像头、电视监控、二维条码等,以及与上下游供应商实现无缝的接口。根据西门子MES未来的战略,在意大利热那亚的全球MES研发中心将会升级为全球工业指导中心,推进MES 3.0版本的发展。

图7:西门子工业软件MES技术发展路线图

  从西门子的MES软件发展历程,包括其后期的外延并购案例来看,西门子的MES发展对于国内企业而言是具有借鉴意义的,重点在于打造基于行业的解决方案包,然后形成与其他软件的互通接口,例如PLM、 ERP等软件的接口,形成统一的数据库平台。