接《MES选型与实施》(上)。

四、MES实施规划与推进

面向数字化工厂的MES实施需要从多个维度、多种方法来综合考虑，以有效推进MES实施。考虑到MES实施的复杂性，基于以往的MES项目实施经验，我们将MES实施过程归纳为四个阶段，即启动、规划、实施、运维。

1、启动。此阶段为MES实施之前的准备期。动员企业的物力、人力、财力等为MES的实施造势。主要工作有可行性分析、需求分析、制定方案、人员培训等等。

2、规划。MES的规划阶段主要包括组建实施团队、企业详细需求分析、制定项目实施方案等。重点工作就是做好MES的详细需求分析和决策。

3、实施。MES的实施是整个工作的主体和核心部分。这里笔者将对项目实施的控制归并到实施中，因为MES项目的实施是以MES实施团队为主体的工作，在MES实施过程中就做好控制，当出现偏差时，根据异常情况及时做好纠偏，能更好地保证MES系统的成功。实施过程涉及到人料机法环测等的协调组织和安排工作。实施过程主要由MES上线准备、数据准备、系统测试运行、业务流程调整、系统上线、人员操作培训组成。

4、运维。随着MES运行的成功和人员培训的结束，MES在企业得以运行，企业已经拥有一套MES系统。这一阶段的主要内容包括工作验收、综合评价、系统维护与支持。

表2MES实施问题及对应系统模型

MES实施的不同过程对应着不尽相同的工作，虽然有所交叉但各有侧重，与之相对应的问题也是如此。为了便于问题的梳理与解决，这里选择每一个实施过程对应的重点问题来予以说明。

1、MES实施中的人员抵制问题

人员是项目实施的主体，企业在推进项目时，却常常忽略员工的接受度、情绪等的问题，以及对于新项目的实施置若罔闻的问题，直接会影响项目的实施。

图5MES成长上限基模的因果回路图

另外，为了清晰明确地展现MES实施的成效与员工抵制行为对于此阶段企业成长状态的影响，本文进一步绘制存量流量图，并设定了相应的参数，对其分析过程进行了仿真模拟。

图6 成长上限基模的存量流量图

其中设置两条对比线，current1 表示部分人员的抵制(这里设置部分人员抵制为 40 单位，MES实施程度为 20 单位)，current2 表示随着MES实施的深入，企业的成长状态(这里设置部分人员抵制为 40 单位，MES实施程度为 60 单位)，从图 7可以看出，随着MES在企业的深入推进，企业的成长状态较好。

图7 成长基模的仿真曲线

2、选型不当问题

MES选型是一项非常重要的工作，需要慎重对待。目前，数字化工厂在企业内得以落地实施，而MES是行数字化智能化的标配系统，业界也出现了不少成功的案例，以其很多的优势被企业引入来解决当前的发展困境和问题。在引入MES阶段就要对企业的整体进行评估诊断，找到问题，帮助企业改善了一部分，但是在MES实施之后，与企业不匹配的MES系统就会问题不断，出现严重的后果，如系统崩溃，甚至拖垮其它与之关联的信息系统，对企业造成重大损失。

这与系统动力学的“饮鸩止渴”模型相对应，可以用来分析企业盲目选型的后果。饮鸩止渴基模意为组织为了解决问题，在没有办法的情况下，采用了一项看似有效的办法，短期内也看似解决了一部分问题，但随着组织的发展，问题却愈发严重，使得问题恶化，结合MES的选型问题。

图8 企业MES选型不当饮鸩止渴模型

为解决问题，提高自身竞争力，企业在行业大环境下也进行了引入MES的决策，紧接着就是选型决策问题。选型适当，与匹配企业实际，企业现有困境就会逐步解决，反之增加企业的困境;另外选型问题也会直接影响企业MES的实施，行业内普遍开始引入MES，会使本来就良莠不齐的市场环境混乱，导致实施失败率高，进而增加企业困境。

基于此，企业应该摒弃眼前的短期解决办法，把目光放长远，注重长期考虑，慎重选型，不应只看到短期的回报，也不能被供应商暂时的说辞迷惑。而应关注企业自身实际需求，制定规范的选型策略和方案进行选型，并再三确认选型的最终结果。

针对MES选型问题与生产制造的困境，即MES选型对企业的影响，本文在因果回路图的基础上绘制了存量流量图(如图9所示)，设置了相应的参数来刻画这一问题。

图9 饮鸩止渴基模的存量流量图

其中在图10中，笔者对MES选型情况进行了设置，考虑使用MES与企业的匹配度来衡量，current1表示选择的MES与企业需求偏离较少时的变化曲线，current2表示选择的MES与企业需求偏离较大时的企业困境变化曲线。从图中可以看到，MES选型不当会直接加剧企业的困境，对企业造成影响。因此这也表明重视MES选型对于企业整体发展的重要性。

图10MES选型与企业生产制造困境

3、MES实施中的资源分配不均问题

MES系统是一个集成系统，它将多种功能予以集成，形成不同的模块，根据企业的需要进行嵌入。在实际中，企业往往不会仅采用一种功能，而且也不会只有MES一种信息系统，因此对于资源有限的企业来说，如何分配好相应的的资源到相应的软件或者软件系统的模块，是一个需要在实际中思考的的问题。

就MES来说，如果某个企业侧重于过程管理，前期将重点放在MES的过程管理上，那么对于文档管理、维护管理、性能分析等的模块就会达到减少，使得其它模块的负责人员不得不采用其它的方式来完成任务，对他们来说MES的实施增加了工作的难度和数量。因此在整个MES系统实施中，它们无法按照新的方案来完成工作。

图11 富者愈富的系统基模的因果回路图

图11 是一个富者愈富的系统基模，它由两个增强环路构成。如果分配给过程管理的资源较多，通常会使得车间的过程管理的表现的越来越好，但是这也会造成对于其它模块的投入减少，使得其它模块的功能无法真正发挥价值。该基模的主体为上下结构，良性循环在上，恶性循环在下，通过图11的连接线可知这两个循环是互相影响和促进的。

基于这样的模型，企业在资源一定的情况下，应该重视大方向的战略目标，如公司欲实施MES，在分配资源时就应以此目标为考量，考虑资源的分配，及时消除或者减弱系统之间因资源不均而导致的不良竞争关系。另外基于存量流量图，笔者在这里设定两种情况对比，第一种如图12左图所示过程管理模块的表现初始值为 100，其它模块表现初始值为 95;第二种如图12右图所示，过程管理模块的表现初始值为 95.1，其它模块表现初始值为 95。

图12 过程管理模块与其它模块的表现对比

在实际的MES的实施中，管理者在业绩等的需求下，通常会给重要的工作给予很大的投入，但是却没有意识到，对于MES来说，从整体上进行思考布局才能较为长远地发展，因为单一的功能模块，无法实现MES的集成功能。并且这也会加大MES中其它功能模块实施的难度，甚至使得软件供应商与实施企业之间的矛盾加剧，经过一段时间后就会出现像过程管理模块快速发展，而其它模块无所提升的局面，这将从整体上削弱了MES实施的效益。综上分析可知，关注系统中资源分配的均衡性有助于系统整体上的良好发展趋势。

4、MES实施中的供需双方协调问题

在MES的实施中经常出现供应商和企业之间就MES实施问题产生分歧的问题，企业想多快好省地完成MES的实施，催促供应商，而供应商则没有详细实施规范，在后期的实施中运行中问题不断，修复工作就比建设时间长，使得双方不得不反复交涉，而且也加剧了双方的矛盾，不仅不能按目标完成，而且还出现了一系列问题。基于此，可以使用目标侵蚀模型(如图13所示)来分析该问题。

图13 目标侵蚀基模因果回路图

图 13 是MES实施的目标侵蚀系统基模，与上述内容相符。企业与供应商都是实施目标的主体，应该相相互协作，共同完成目标。如果企业和供应商面对实施中的困难，降低对之前所定目标的要求，就会出现图13中右图所示的情景，目标慢慢被侵蚀，MES的具体实施也只能暂缓。在实际中，会有部分企业这样操作。对于此问题，其杠杆解应是图13中左边环路中的纠偏行动，企业在解决眼前问题的同时，还应把目光放长远，采取高效的行动来实施MES。

5、MES实施中的依赖性问题

在MES的整个选型实施中，供应商是技术、服务、软件等的提供者，具有丰富的经验和技术，企业在实施的过程中都会联系供应商帮助解决问题，对供应商具有一定的依赖性。但是，这种依赖性要适可而止，当MES收尾后，供应商彻底离开，此时若企业没有专业人员，将会很多问题。因此企业应在早期阶段就将目光放远，提早掌握MES的相关知识以建立独立应对问题的能力。

图14 舍本逐末基模因果回路图

如图14所示，我们先从左边的两个上下调节环路来看，MES的问题可以让供应商和企业来解决。通常来讲，此类问题应由企业方更多操作，以获得对于MES实施问题的经验和知识，然而实际上却并非如此，企业方在系统出现问题式，寻求供应商来解决，没有让内部人员得到锻炼，却使供方人员得以提升;接下来是图中右边增强环路，图中MES软件系统出现的问题与供应方专家的能力形成正相关，最终使得供应方解决问题的能力得到提升，企业内部人员的能力却没有大的提升。上述分析反映了在MES实施过程中企业内的一些情况，企业过分依赖供应商而没有建立独立解决MES实施问题能力，这种便称之为治标不治本的方法。最根本的解决方法尽早培养企业内部的专业人员，实现企业问题企业解决。

综上所述，企业的MES实施是一项复杂的系统工程，适合划分为不同的过程予以实施，在每个实施阶段，都有着不同的情况和问题实现，为了更加科学合理地解决MES实施过程的问题，本文基于系统动力学的理论知识对MES实施过程中的一系问题进行说明，并结合系统基模进行分析，以便于多视角研究该问题，推进MES实施问题的深化。

五、基于成熟度理论的MES实施应用构建

如前所示，这里MES的应用维度主要是指应用成熟度理论对MES的实施应用情况进行评估。MES作为企业级的建设项目，投资大、周期长，效益回报慢，因此很有必要做好阶段性的评估工作，一方面，企业可以清楚地知道MES建设程度，便于找差距补短板;另一方面，也有利于MES的进一步实施，提升MES实施阶段的工作效率，及时获得MES实施的建议和改进方向，推进MES实施和应用的深化发展。为了较好地对企业的MES应用成熟度进行评估，本文借鉴相关领域的成熟度评估模型，形成MES应用成熟度评估模型，为该问题的进一步研究提供参考。

1、MES应用成熟度评估模型的构建

MES的行业实践性较强，其主要的技术、方法等均来源于企业的实践总结，因此，对于MES的评估，也应该结合它的主要功能特性等的展开。笔者通过对文献的梳理以及行业研究成果的参考，构建出了MES成熟度评估模型。这些研究成果中的成熟度理论虽然应用在不同领域，但其遵循的方法论是一致的，MES应用成熟度模型充分借鉴了以往的研究成果，是成熟度理论在信息系统研究中的应用。

图15MES应用成熟度评估模型

该成熟度模型给出了企业实施MES要达到的层级目标，为企业提供了一个理解当前MES实施应用状态、建立阶段实施目标和实施规划的框架，帮助企业识别MES实施中的不足之处，以有效地帮助企业找出规划和实施之间的差距，提高MES实施的成功率。

如图15所示，该模型共分为两大维度，即执行维度和管理维度;在两大维度基础上结合MES的基本功能进行划分，其中从执行维度划分出计划与排程、生产作业、过程质量3个类，从管理维上划分出资源分配和管理、服务与支持、集成管理和评价管理4个类，共计7个类，24个域以及5级成熟度等级。

在成熟度等级上，本文基于对已有研究借鉴，将MES成熟度等级划分为初始级、规范及、集成级、优化级和引领级(如图16所示)：

图16MES成熟度等级示意图

1)初始级

已具有自动化和信息的基础，可以将企业业务与其内部信息系统关联使用，与生产制造和过程管理的任务模块都可以借助信息系统来不间断的完成，在此阶段，企业已经重视关于数据、信息的采集和分析;企业开始注重对于生产过程的监控、回溯;企业开始关注业务流程的梳理，生产制造活动逐步有序进行。

2)规范级

企业建立起了规范的生产作业流程，将企业信息化与生产制造结合，以数据信息的自动或半自动采集(物料、人员、工单、设备等信息)并纳入信息系统，实现了对于资源的实时监控，也因此建立了一套规范的追溯体系，企业产品质量得以提升，MES系统的文档管理、计划排程等工作已开始着手准备起来。

3)集成级

此阶段，企业实现了集成化的管理模式。企业的设备、人员、物料等资源信息可以统一集成在MES系统内部，实现了企业信息的实时响应，同时企业在车间建立起了可视化动态化看板和预警设备，人机交互方式发生了变化。此外企业的生产计划、排产调度得以快速完成;设备、能源等的管理使得企业成本得以降低;产线、人员、产品等可以统一调配管理。

3)优化级

优化级强调的是优化性，是在集成级的基础上，进一步优化前一阶段的状态，谁是对车间主体的优化。在“人机料”方面，自动分析员工日常作业能力分配任务，对机器设备更加准确的监控，设备信息即时可得，便于对于设备的维护以及能源使用的管理;在“法环测”方面，企业建立起了自有的数据库或知识库，基于日常分析，建立了处理机制，在车间形成了以MES为核心的信息化操作车间。

5)引领级

通过引入数字化、智能化工具技术，连接MES系统建立了使得企业整体的信息得以统一集成调度，一体化运营。车间业务运行流程可以达到“少人化”甚至“无人化”，在此阶段企业的数字化智能化能力已经具备，可以通过对于数字孪生、CPS等技术的引入，连接设备、人员等，实现数字孪生车间，实时仿真，在线优化，企业的数字化转型进一步升级，成为行业引领级企业。

2、评估方法

构建好评估的模型和指标后就需要确定相应的评估方法，来获得指标的权重，进而按照分数权重得出MES评估结果。

这里借鉴智能制造能力成熟度评价方法，采用其制定出的方法用于本文MES应用成熟度的评估。借助评估模型，考虑被评估企业的行业属性和MES特性，通过问卷形式以及专家打分法来判断，并根据规则进行给分，计算结果，其主要过程如图16所示。

图16MES成熟度模型评估流程

为保证评估工作的落地实施，还需进一步制定相对应的评估方法和步骤：

1)邀请行业专家，组成专家小组。通过专家自身扎实的专业知识和见解来科学合理地评估MES。

2)制定标准和流程。根据前期的调研信息和相关资料，建立评级的标准，规范评级流程;基于已经构建好的评估模型，对评分标准进行描述，设定分值级别，整个标准流程简洁清晰，达到按照流程、标准可以直接判分的程度。

3)对每位专家现场访谈。根据实际情况，采用面谈加问卷的形式，让专家进行打分或填写问卷。

4)指标打分计算。基于收集的数据，根据评价标准对各个采集项进行打分，再通过权重计算法得出各项一级指标的得分值。

5)成熟度评估。根据分值分数，对照制定好的标准，确定企业MES所处的成熟度级别。

6)给出需要改进完善的建议。根据评估的等级，结合企业的现状调研、问题分析、需求分析等，进行差异分析，发现问题的根源，并就这些问题为着力点进行改进优化，作为下一阶段重点改进的工作内容。