MOM的前世今生

  一、序言 

  当今，MES系统（Manufacturing Execution System, 制造执行系统）随着工业企业的业务扩展与创新信息技术的持续融合，其定义、功能模型逐步整合、发展为新一代的制造过程管控系统——MOM系统（Manufacturing Operation Management，制造运营管理）。本文通过对MES到MOM的发展历史分析，面向复杂装备制造业，针对其生产管理中存在的问题和挑战，给出国睿信维解决方案，并通过典型案例，说明MOM系统的作用与意义。

  二、MOM系统的前世MES  

  【MES的发展由来】  

  1997年，AMR（高级制造研究院），MESA（美国MES联合会）及NIST（美国国家标准与技术研究院）结合ISA95，对MES的功能模型做了描述及定义，给出了11大标准模块（如下图），包括：工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、文档管理、产品跟踪和产品清单管理、性能分析、劳力资源管理、维护管理、过程管理、质量管理、数据采集。

图 MESA -MES标准定义（MESA11:1997）

  【MES已解决的问题】  

  从上世纪90年代到本世纪前10年左右，基于MESA的MES标准定义，在单项业务上，实现了信息化管理。MES系统通过表单的电子化、数据的集中存储、报表的数字化，实现了工厂信息维护、生产计划、工序派工、完工报告、仓储出入库、质量检验等业务过程。  

  可知，MES具备多样化的形态。系统具备标准中一个或几个模块，也称为单一功能的MES产品。同时，MES有适应工艺过程的特征。传统工艺部门和生产厂的部门墙，MES系统通常面对单一车间或某类生产线，在系统中固化工艺过程，对单一品种、大批量制造的管理过程，比较有效。

  【MES面临的问题和挑战】  

  因业务持续扩展，一个企业内，通常具备多个生产车间或制造厂。尤其面向复杂装备制造业，MES逐步显现出明显的缺陷、问题和挑战。

  （1）业务断点。前后工序，零件与装配衔接不畅，生产缺料，影响交付。  

  （2）状态难控。生产过程中的实物装机状态，更改状态得不到管控。 

  （3）互通困难。设计-制造-保障数据未能衔接，融合及统一管理。 

  （4）边界不清。ERP与MES之间系统边界划分不清，彼此影响，效能低  

  （5）功能不全。缺乏外协生产、计划与排程、数据分析等执行层面所需能力。 

  （6）架构老化。系统集成难度高，数据不同源，维护成本高。

  【国内外MOM的理念和案例】  

  结合自身问题和发展需求，国内外很多先进制造企业，提出了各自制造运营的理念，并在各自的工厂得以应用。  

  · 波音公司，在研发制造787的过程中，提出了集成互联的生产系统概念，开创MOM在复杂离散制造业应用的先河。波音所构建的这套系统的特征有：（1）高效，简易，安全，可配置的；（2）具备面向国防行业的、领先的有限排程能力；（3）具备完整的车间业务流程；（4）具备敏捷化的更改控制能力；（5）具备基于数字化治理的制造运营优化能力。  

  · 空客公司构建覆盖供应链的“扩展企业”，在优化企业内部生产管理系统的基础上，将生产外协外包过程，纳入最新的制造运营体系中，实现了由“大规模飞机制造商”向“大规模系统集成商”转变。先进的制造运营与供应链管理，缜密的系统运筹和供应商选择，支撑着空客的“空中巨无霸”，在8个国家分别完成部件制造，确保来自于多个国家的合作伙伴和供应商的大协同。  

  · 洛克希德马丁公司，通过构建面向XBOM的制造运营系统，提升了从投产到交付过程的数据集成与可分析性，贯通了企业设计、工艺、制造、保障的数据链通道。制造运营系统与企业各信息系统通过数据服务总线，业务界面清晰、流程连贯，数据双向贯通、充分共享，提升了企业管理的能见度及可预测性。 

  由以上先进制造公司的制造系统发展路径，可见，MOM代表的制造运营系统，在生产环节，要着力（1）解决研制协同问题，（2）端到端数字链贯通问题，（3）计划排产、质量管理、仓储管理的一体化管理问题，（4）外协外包产品的质量、进度管控问题。

  三、国睿信维MOM解决方案框架  

  国睿信维的MOM解决方案，通过与PLM产品全寿期管理、ERP企业资源计划、MRO综合保障系统一起，形成企业科研生产和自主保障的“四元平台”，实现装备研发质量的提升，成本的下降，计划的准确，并通过灵活二次开发环境与接口，满足后续功能扩充与调整要求，促进相关生产管理模式及业务流程向智能制造的转变与持续优化。

图 国睿信维MOM解决方案框架

  该方案基于端到端的数据流模型，优化业务流程，对全所制造资源形成一体化、智能化的管控能力：融合多类制造模式，优化与ERP管理边界，打破信息壁垒，提升整理生产效率，为管理层提供态势展示与分析决策能力。该系统突出具备以下六方面的能力： 

  （1）MOM作为连通企业管理层到设备层的桥梁，明确了ERP/MOM的业务边界和集成关系。  

  “术业有专攻”，ERP专注于企业顶层的资源规划，MOM专注于执行层的制造运营。ERP业务通常以天为时间管理单位，MOM业务通常以秒为时间管理单位，实时性要求高；ERP的业务（如MRP运算） 会影响MOM的执行性能，ERP能接受短时间（几小时）的系统停机，而MOM对系统稳定性有更高要求。 

  （2）MOM作为端到端流程贯通的共同载体，实现从工程设计到生产制造、运维保障数据贯通，BBOM自动生成。  

  面向EBOM和MBOM在生产端的数据追溯，MOM构建起了产品具体实例模型，形成的最终实物的物料清单，BBOM（As-build BOM）本身包含的数据项，全部为系统自动采集。根据物料+序列号/批号，来追踪与该物料相关的工单、不合格品记录等。 

  （3）MOM实现基于约束条件的多层级有限资源计划与排程统筹。  

  在综合考虑企业资源限制下，系统提供到工序的、可行的生产能力排程计划。系统可以给出精确的物料使用和产出的时间、品种、数量信息，通过精准的计划带动企业各个不同业务围绕生产运转。改进这些业务的运转方式，提升企业整体管理水平。  

  系统排产满足工厂正向排产和逆向排产的需要，综合考虑人力与设备的技能、资质、可用性和任务负荷，以及装配、试验、测试环境（场地）的使用情况，排产到班组、个人，以及设备，实现有限资源排产。  

  （4）MOM为企业内部执行层提供各生产要素的统一管理。  

  在装备投产到交付的端到端业务过程中，面向“人机料法环测”各生产要素，MOM系统深入贴合，兼容不同制造类型，对于电镀、印制板加工、精密机械加工、普通电装、微组装、总装、总调等工艺过程。系统面向装配型工艺，支持设置分工序的参装件、位号信息；支持个性化的工艺参数、自检参数、辅耗材等信息，实现在同一平台管理多种制造类型、多生产素、多业务流程的协同互通。  

  在执行端，通过融合批量跟踪、单件跟踪、单件+批量混合的多种模式，满足执行纯串行工艺路线、含并行工序的工艺路线的管控需要。  

  系统将工序自检、质量专检、不合格品审理过程等质量管理过程，与工序执行过程紧密融合，包括因质量审理、设计或工艺更改的返修过程。在质检通过后，系统将自动结算出主工时和配合工时，供财务、成本管理参考。 

  （5）MOM作为外协生产制造过程的监督者，实现外协生产制造过程中，进度、质量及问题管控的透明化。  

  MOM系统支持多工厂上下游协同，实现工厂与工厂之间上下游业务流和信息流协同。系统支持工序之间跨工厂的上下游协同，企业内转外协加工，外协回所内的入库或移交下道工序分厂。系统支持多委外加工协同，打通了多级委外商和多工序之间的协同关系。 

  最终，形成适应装备大规模个性化定制与网络协同生产的智能化制造运营体系。  

  （6）MOM作为制造环节各角色的信息赋能者和决策支持者，通过工业大数据采集与分析，实现制造运营优化决策。  

  面向人、机、料、法、环、测全面生产要素和全制造领域，构建起多级次、多维度、全流程的生产决策指标，形成贴合装备制造企业质量体系、计划管控特色的生产决策指标体系。基于该指标体系，系统构建全级次、全领域、全流程的管控模式，帮助制造企业提高管控效率，充分挖掘数据价值，满足高、中、低各级管理决策的需要；促进企业基于问题和预警导向，实现快速决策、快速行动与响应。  

  数据的采集系统是一切决策的基础。随着工厂自动化程度的不断提升，MOM面向生产机台、物流仓储、工控安全等设备，提供了包括OPC、PLC、串口、RJ45多种集成方式。部分老旧设备可能需要额外添加传感器，串口设备需要通过转换器进行数据传输，数控设备则可以直接进行数据采集，而随着GB/T 33863.1～.8-2017《OPC统一架构》国标发布，OPC数据采集成为趋势。

图 面向多场景的MOM系统生产数据采集

  · 该解决方案，在业务模式上，融合了多种执行模型，可应用在总装、总调、微系统组装、一般电装、精密加工生活管理过程中，推进实施并深入应用。  

  · 实现工业大数据分析、生产可视化，决策与优化，实现计划管理、制造管理、人员管理、质量管理、设备管理、仓储管理、外协管理，现场无纸化。 

  · 实现与PLM、ERP、MRO系统的集成，并与底层设备的信息集成，在满足各分厂正常使用的同时，持续提升全所计划、质量管理能力。  

  · 在平台层面，MOM系统采取了微服务模式。它将复杂的功能模块，如计划管理、排产调度、质量管理、仓储管理、设备集成、异构系统集成等，进行细粒度的服务化拆分，每个服务都实现了单一的业务功能。每个拆分出来的服务，各自独立打包、部署、应用。实施过程中，各服务可交由相应小团队进行开发和运维，从而极大的提高了应用交付的效率。

  四、总结：MOM系统实施的要点  

  新系统的实施，或新系统对旧系统的替换，都会带来业务模式、操作习惯等改变和冲击，遭遇来自各层次人员、各个方面业务的阻力与质疑。在MOM实施的过程中，如何借“势”，冲破诸多阻力，引导相关人员融入建设过程中，以下几方面值得思考： 

  （1）业务功能场景化：秉持业务与技术有机融合的思路，系统的实施方案、专题方案，需对需求进行场景化分析，用信息化的流程、输入、输出、规则、表单、字段，来实现业务流程、表单，各角色人员的各司其职，使得业务与系统协同统一。  

  （2）痛点瓶颈拉动化：按“木桶短板”效应，企业在建设之初，需要明确自己的短板在何处。MOM建设应该重点抓住瓶颈、痛点、难点，满足业务部门和人员的利益诉求，让部门和人员明白，MOM建设是为了改善他们的业务操作执行而开展的。  

  （3）复杂问题简单化：MOM实施推进、业务关联与协调都是很复杂的。系统建设要从总体分解入手，秉持复杂问题简单化的思路，明确需要解决的子问题，及其在总体中的地位与作用。如此，既可以让大家明晰全景，也有利于执行过程中不会出现偏差。 

  （4）简单问题规范化：MOM建设不能在混乱的工艺流程下进行，应该秉持规范化处理的思路，细化、固化工艺流程和业务操作，消除MOM实施推进中模糊不清的因素，才能有效的推进MOM建设。 

  MOM系统建设，应针对具体研发流程，顺势而为，正向推动，注重闭环，实现从投产到交付的端到端数据链的达成！