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| | 中国企业确实需要MES和WMS吗? | | 发表时间：2005-7-13 Nelson Nones 来源：e-works | | 关键字：wms 制造执行 mes | | | 西方发达国家制造业应用MES和WMS已有20多年历史，为提高其生产力、取得竞争优势发挥了巨大作用，而在制造业强劲增长的发展中国家却很少发挥作用。研究表明，源于西方的MES和WMS立足于高度自动化的生产和仓库自动装置，需要大量设备投资，不适用于劳动密集型的发展中国家制造业，这是造成中国和其他发展中国家迫切需要执行系统，但是却很少应用MES和WMS的主要原因。本文分析了MES和WMS的缘起、中国企业状况和应用迫切性，提出了中国制造企业应用MES和WMS的新思路。 |
| | 制造执行系统（MES，Manufacturing Execution Systems）和仓库管理系统（WMS，Warehouse Management Systems ）的概念在1980年代就已经出现了。尽管这些年中国以及其他亚洲、拉美和东欧国家工业经济迅速增长，但是我们发现直到今天绝大多数的MES和WMS系统只是在北美、西欧和日本的企业使用。为什么？中国和其他发展中国家的制造业真的不需要这样的企业应用软件？也许现在已经能够想象到可以预见的未来，MES和WMS系统会在包括中国在内的发展中国家广泛应用。
简要回顾历史
我们的研究专家小组发现一个奇怪现象：1980年代初期出现的MES和WMS，几乎与出现在亚洲的“竞争激烈化”同步。曾几何时，“日本制造”是“便宜”和“仿制”的代名词。而丰田（TOYOTA）、索尼（SONY）、本田（HONDA）等公司实行的全面质量管理（TQM，Total Quality Management）、准时制生产（JIT，Just in Time）和柔性制造技术（Flexible Manufacturing Techniques），在降低库存、缩短周期、削减成本方面取得显著成果，使其产品质量和货物交付达到几乎完美的程度。“日本制造”随之成为时尚的、买得起的高质量产品的象征。
西方的制造业被迫快速适应这种变化，以获得企业的生存机会。但是他们遇到一个障碍——强大的工会以及劳动法规、最低工资和工作时间的限制 ——他们无法走与日本同样的道路，不可能像日本那样有效地部署劳动力资源。确实，工会化和劳动政策是1970年代工资和价格上涨的根本原因，从而首先削弱了西方企业的竞争力。因此，为了控制生产要素成本和重组运作以获得更高的生产率并提高质量，西方的制造商们把推进工厂和仓库的自动化摆到首要位置。与劳动力成本不同，在自动化技术方面的投资，至少使由于价格上涨削弱原始资本的购买力所造成的实际资产减少有所缓解。
这个战略手段在过去的20年中促使制造业的速度翻了一番，取得了巨大收益。在美国，2001年 制造企业的数量与20年前 基本相同，而生产工人减少了六分之一，几乎与管理人员一样多 。在这期间，每个生产工人创造的制造业增加值提高了一倍以上，从81,000美元增加到165,000美元 （按照2002不变价格 ），总制造业增加值增长70%，达到每年1.9万亿美元 。
通过自动化改善制造业的速度的同时，减少了监督、检查生产和仓库作业过程需要的员工人数，但是另一方面产生一个新的风险——在企业级基础应用系统（Back Office Applications）和车间级设备控制层等其他系统之间形成“信息断层”，不能进行有效沟通。传统的MES和WMS系统就是用于消除这个影响自动化收益的“鸿沟”。MES和WMS系统连接工厂和仓库的PLC和物流作业设备，使得主管人员获得即时的可见性，以管理和控制“事件”；同时，MES和WMS系统从基础应用系统接收工单（Order），任务得到执行后，反馈详细事务处理。为改善决策速度和准确性，提高管理生产力，保持运作的持续顺畅，MES和WMS系统提供了一个工具，进行详细的进度安排，管理劳动力、资源分配、任务分派、任务导航、过程管理、质量控制、维护、批准、记录保存和绩效测量，这些工作过去都是通过纸面完成或者都存在于某些人的头脑中，甚至干脆什么都没有。
中国的情况
从1980年代开始，中国的制造业增加值迅速增长，按照购买力平价（PPP ）计算2001年已经达到7,000亿美元 ，相当于美国的40%，并且还在以每年26%的综合增长率 持续增长。但是与西方比较，中国更多的是劳动密集型行业。2001年，中国的制造企业平均员工人数为331人 ，而在美国平均为46人 。这样一来，中国员工的工资和人均增加值 为美国的十分之一 。
虽然如此，中国制造业无疑处于加速增长阶段。2001年以来，中国制造企业的员工人数每年仅增长2% ，而人均增加值的年增长率达到24% 。简而言之，尽管制造业的员工数持续增长，但中国的工业增长的90%来自生产力的改善。
中国的制造业似乎有取之不尽的廉价劳动力资源，为何却把生产力改善作为利润增长的关键？可以考察以下影响中国工业发展的因素：
· 中国国有和集体企业经过重整，正在成为行业中坚。政府补贴的日子和按照配额大批量生产的时代已经过去了。一些效率低下的国有和集体企业在压力之下主动改变，否则将面临困境。大多数企业选择了放弃大批量生产标准或非标准产品的模式，实施TQM以改善质量，解雇一些技能差、年龄大的工人，结束一些低效业务，从而成为盈利企业。
· 进口材料成本上升，现场缺料不断加剧。中国目前是世界上最大的工业品进口国，从石油、钢铁到水泥，旺盛的需求推动着全球市场的现货价格。西方制造商批评中国人为地将人民币维持在低价格水平，这对于保护中国产品出口的竞争优势有益，但是固定汇率相应增加了进口成本，增加盈利压力。
· 劳动力成本上升，城市劳动力市场紧张。由于日益严重的人员短缺，产业工人的工资按照西方标准虽然仍然很低，但是相对于GDP增长来说，工资的增长很快。在中国内地和沿海地区，新工厂不断涌现，超过工人成长的速度。同时，中国农村生活状况的改善，使从农村向城市流动的季节工人（migrant workers）减少 。
· 价格竞争不断升级。国外资本和民营资本投资快速设立新工厂，加剧了国内竞争。结果，中国的制造商们无法按照原材料和劳动力成本的上升速度来增加价格。
改善中国制造业生产率
中国的企业任何时候都不可能走西方制造业自动化的老路。因为与西方比较中国劳动力的成本只是很小的一部分；另外，因为基本建设项目和国有制造企业吸引并使用了大量投资，这些投资不仅来自国家税收，而更多是通过银行贷款，相对而言，民营企业缺乏能力从银行获得资金以满足资本支出的需要。
简而言之，中国的企业实际上不能投资于“自动化”——传统MES和WMS系统的灵魂，尽管MES和WMS能将人类的智能传递给机器设备，允许一个操作者在不产生产品缺陷风险的情况下，查看许多设备。此外，自动化最适用于高价值产品生产，尤其是生命周期很长的产品。对于低价值产品，自动化受到其昂贵成本的制约，生命周期很短的产品更是如此。然而，后面这种情况恰恰是大多数行业今天所面临的不可更改的事实，特别是中国具有优势的汽车和高科技领域。
中国的制造商希望找到一种更加灵活的工作方法——结果是由人而不是PLC来控制机器、设备和交货。由此我们知道了为什么在中国的工厂和仓库很少发现PLC或者自动高架仓库（ASRS）系统。
例如，许多西方工厂采用物料补给线向高速生产线供料。零件和物料耗用时传感系统能够感知，达到触发点需要补货时，向WMS发出送货单，始终保证材料交付与生产线速度同步；仓库自动拣配装备将物料放进托盘和传送链，送货单得到执行；WMS连接拖盘上的条形码系统，传送链运行时扫描这些条形码，将托盘转送到正确的补给线上。PLC装置控制补给线、拣配装置和传送链。需要一些工人监控这些作业，但主要还是运用WMS处理需求和出现的问题。
中国企业也采用传送链系统为高速生产线补料，但是采取另外一种不同的方式。由人在传送链一端将零件放上去（上料），在生产线一端将零件拿下来。由于中国工厂一般都是多层建筑，收货、仓库作业与生产线处于不同楼层，操作工人通常不可能在传送链的一端看到另外一端的情况。结果是，仓库的工人不知道生产线已经停线，而是继续上料，一直到传送链上没有更多的空间了。当多条生产线共享一套传送链系统的时候，由于空间不够将造成缺料，使某些生产线停线待料，而另外一些生产线可能正好材料堆积。
解决这些问题有一个简便的方法——在传送链的每一端放一个触摸屏或移动装置，生产线工人与实际生产同步记录零件消耗，需要补料的时候WMS启动送货单。在仓库和收货侧，根据WMS产生的指令向传送链上料。这个方法使传送链空间利用得到优化，避免了共享一套供料系统的生产线缺料的可能性——这种方法不需要任何PLC、供料线和拣配系统的设备投资。
又例如，中西方企业都注重质量控制。西方制造商们用MES记录产品批号、序列号以及重要零件的批号、序列号，并且建立关联。通常，拣配机和工业机器人会在总装配线上扫描父件、子件条形码，并将信息立即反馈到计算机数据库。多级跟踪帮助制造商快速查明并且找出那些由于缺陷零件造成的问题产品。例如，当供应商通报客户需要召回特定批次和交付货物时，制造商不需要召回、留置和检查全部产品。
中国的制造商通常也会采用纸介质（或简单的计算机系统）记录制造历史，但通常不记录产品谱系，实行多级跟踪。一旦收到召回通报，为了找出少数几件缺陷产品，需要留置全部产品并且逐件检查。往往还会发生更严重的情况，为了检查和鉴别几件问题产品而需要从客户那里召回所有产品，最终会造成质量成本升高，降低生产力。
现在，您不需要投资于工业机器人和拣配装置建立多级跟踪。您仅仅需要为生产线上某些特殊点配备条码打印机、几件触摸屏或无线移动装置；同时需要供应商或进料器在需要跟踪的零件上打上条形码。装配工人扫描产品和零件的条形码，信息立即送入计算机数据库，如同使用工业机器人和拣配机。
再举一个例子。PLC控制的机器能自动报告故障，并将诊断信息反馈回MES，使人们可以立即采取正确的故障维护措施。但是在中国几乎都是由人操作机器，一旦发生停机，操作工必须找到维修技师诊断和排除故障。如果操作工有触摸屏或移动装置，可以立即将故障代码通知维修技师，能够节约技师来来回回的时间，直接减少停机时间。这看上去似乎微不足道，但是把一年中这些时间加起来就会发现对于生产力改善的很大作用。
结论：中国企业确实需要MES和WMS
如同前面的例子中所描述的，中国的制造业迫切需要MES和WMS，以提高工厂和仓库的生产力。但要注意一个关键问题。传统的来自西方发达国家的MES和WMS应用系统建立在与PLC通信的基础上，而不是与车间和仓库的工人进行沟通。中国的制造业需要新一代的MES和WMS应用系统，以改善其工厂和仓库生产力。
例如，在应用语言上，PLC应用机器语言。但中国的仓库和生产线工人需要简体中文（台湾和香港则需要繁体中文）。更加理想的情况是，更多的利用图形界面而不是文本界面。传统的MES和WMS处理图形界面需要改编程序，更不用说处理多版本的中文了。
处理逻辑要求也不同。PLC处理流程要简单得多。有了人的参与，就要考虑许多人做起来非常简单——可能完全是无意识的——而计算机处理起来非常复杂的事情。机器更可预知也更有服从性。无论流程如何复杂，必须以简单、直观的形态出现在工厂和仓库的操作工人面前。
考虑到在中国市场不能照搬西方传统的MES和WMS软件，中国的制造业仍然很少采用MES和WMS就不足为奇了。中国企业在不进行工厂/仓库自动化方面的大量投资而显著提升生产力的迫切需求，创造了良好的人机交流、经济的MES和WMS软件的需求市场，但是极少有西方的软件开发商能够提供这种服务。
比较理想的情况是，中国的企业不必要也不应该花费时间和金钱开发和维护自己的专有系统。事实上，Apriso? 公司FlexNet?是目前唯一投入商业应用的企业运作管理（Enterprise Operations Management）软件——包括MES和WMS在内的软件应用系统——完全能够满足中国制造业的独特需求。
FlexNet?具备下列特征：
· 能够定义并验证流程
· 运行本地化的简体和繁体中文
· 在终端上显示图形而不是文本，广泛应用于多种触摸屏和无限终端
· 强大的、方便的、经济的实施和技术支持
· 不需要在PLC和其他昂贵设备上投资
· 需要的时候与PLC、人对话
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