制造业数字化转型:从SCADA和MES开始

数字化转型是一个热门话题，而其中的主导产业之一就是制造业。制造领导者需要推动公司政策，以确保制造系统和信息成为数字化转型的关键部分。

更具体地说，我们将了解制造执行系统 (MES – MOM) 以及监控和数据采集 (SCADA)，通常与人机界面 (HMI) 相结合，如何成为数字化制造之旅的一个良好起点商业。

为什么选择 SCADA/HMI

许多制造公司的工厂自动化程度很低，也没有与业务系统的数据连接。SCADA 系统可以是一种经济有效的方式，至少向工厂操作人员提供有关生产进度和工厂绩效的实时信息。

SCADA 系统使制造商能够实施整体设备效率 (OEE) 和统计过程控制 (SPC) 等指标和技术，并以电子方式记录生产数据并进行简单控制。

HMI 通常被认为是最有价值的，因为它使操作员可以直接查看工厂绩效，但是，对于我们目标的长期转型，设备的起点是，流程和人员数据将有助于推动数字化转型。

迄今为止，最常见的是拥有 SCADA/HMI 但没有更高级别工厂 IT 解决方案的制造商。在最近的调查中，只有 20% 的受访者在其工厂拥有制造执行系统 – MES – MOM。下面我们就从这个现状来看如何开始数字化转型。

许多自动化工厂都拥有特定于生产线或机器的传统 SCADA 系统，并且在整个企业中通常有多种类型和品牌。这些并不是数字化转型的良好起点。

对于这些公司来说，起点可能是在工厂内安装新的标准化 SCADA，作为数字化转型的基础。 这将使制造商能够将任何现有的自动化设备连接到 SCADA 系统并监控对工厂外的人员有用的设备。

使用SCADA系统作为数字化转型的数据源是完全可行的；我们可以想象一下，从连接到 IIoT 平台的 SCADA 开始，然后通过 IIoT MOM 应用程序构建制造运营功能。

从基本数据开始，连接性将使业务的其他部分能够开始在新应用程序中使用生产数据。将控制和自动化与 IIoT 平台连接起来并不困难。一些自动化供应商开始提供标准功能，将所有配置的制造数据传送到 IIoT 平台数据存储（无论是在云端还是在工厂本地）。

MES-MOM系统在生产数字化转型中发挥什么作用？

SCADA作为起点不会是每个人的选择。对于某些人来说，SCADA 被视为纯粹的直接监督工具，缺乏管理信息。制造执行系统 - MES - MOM 为工厂车间提供更多功能，并实现一系列中央应用程序之间的连接。这样可以更复杂、更准确地执行和监控工厂订单和设备。

随着制造企业迈向数字化转型，将需要许多典型的 MES – MOM 功能来部署 IIoT 应用程序和分析，以实现所需的价值。尽管工业数字化转型超出了 MES – MOM（甚至 SCADA）本身所能完成的范围，但构建新的或现有的 MES – MOM 将为转型提供坚实的基础。

当我们观察当今拥有制造执行系统（MES - MOM）的工厂时，我们发现大多数工厂都安装了工厂软件来满足一些特定需求，例如质量、效率和灵活性。

MES – MOM 决策主要由运营人员推动，IT 部门很少且较晚参与。 虽然我们不断敦促业务和运营领导者更多地参与数字化转型，但生产环境面临着使用数字化转型之旅中现有资源的压力。

事实上，所有制造执行系统 - MES - MOM 都可以提供远远超出其所驱动的生产单元范围的大量有用数据；质量、性能、维护和业务系统都可以从 MES – MOM 数据中受益。

例如，售后服务可以访问制造信息，为客户提供更清晰的诊断，帮助减少维修时间并提供更加以客户为中心的服务。

LNS 的数字化转型研究模型预测了从当今通常不灵活且低效的制造环境到未来敏捷制造的旅程，其中数据是数字业务的关键部分等。一些公司将尽早做出部署工业物联网 (IIoT) 的战略决策，并根据该承诺决定项目。然而，重点将放在证明每个项目在财务投资回报率和实现公司战略目标方面的合理性。

随着物联网进入您的行业，更快、更远的生产需要使用手持设备、触摸屏、现代用户界面以及跨平台的一致性。制造工具需要更加灵活，以实现更快的新产品推出 (NPI)、更小的批量、更多的定制，当然还有与工厂车间之外的复杂 IIoT 世界的集成。那么，制造领导者是否需要考虑一系列短期和长期目标来开始并继续他们的数字化转型之旅？

从哪儿开始 ？

你在哪里？了解相对于目标的当前状态是一个很好的起点。LNS Research 调查数据显示，制造商的 MOM 成熟度处于截然不同的阶段。事实上，只有 20% 的工厂在其工厂中集成了 MOM 解决方案。

无 MES 系统 – MOM：大多数制造商的共同起点。我们需要在投资或不投资时考虑收益和损失，更具体地考虑它带来的收益和投资回报率。

传统的打包 MES：大多数采用 MES 解决方案的企业都拥有本地系统，并且通常每条工厂生产线只有一个系统。一般来说，这些系统非常适合收集数据和处理制造工厂的日常运营。

在许多方面，它们比 IT 系统更接近于控制系统，并且不幸的是，它们继承了其控制系统同类的一些特征。其中包括难以改变、缺乏灵活性以及难以保证安全；正如我们在最近的文章中被迫提醒的那样，旧版本的操作系统对安全构成潜在威胁。

拥有传统封闭MES系统的企业可以快速开始在工厂外的应用程序中使用数据，但需要更有效的数据集成解决方案，以便能够集成工厂内的多个筒仓应用程序。

许多 MES – MOM 供应商正在努力将他们的解决方案更好地集成到 IIoT 世界中。这通常意味着他们正在模块化其解决方案，以实现更灵活的部署，从而使客户能够进入 MOM 的下一阶段：

分布式模块化 MOM：模块化 MOM 解决方案开始致力于从每个应用程序中提供真正的价值以及集成制造系统的优势。现代模块化解决方案还显示出其他有用的特性，例如：

• 基于Web、开放架构的灵活HTML5用户界面

• 针对 SPC、OEE 等常见功能的标准预配置解决方案

• 免费编程语言

• 针对某些功能（例如调度）的更广泛、更强大的工具，这通常是传统服务的弱点。

已经拥有模块化 MOM 系统的企业可以自信地迈向数字化未来。已经拥有如此复杂解决方案的制造商领导者已经计划在 IIoT 平台上集成 MOM 和其他企业解决方案。短期目标是将一些应用程序移植到工业物联网平台上，以展示数字企业的优势。

云 MOM：有些 MOM 解决方案几乎完全基于云。如今，这些趋势针对的是离散制造行业，这些行业不需要关键的生产数据速率。那些走上这条道路的企业很可能拥有良好集成的OT和IT能力，并且能够利用现有的系统和能力从已经完全依赖于云数据的数据中获取更多价值。

转向真正基于 IIoT 的解决方案仍然会带来一些数据共享和干扰挑战，特别是如果您打算使用第三方 IIoT 平台。希望 Cloud MOM 供应商能够提供合适的开放式 IIoT 功能，以说服那些已经拥有 Cloud MOM 的企业与现有合作伙伴一起进行数字化迁移。

从 IIoT 应用开始——MES 正在成为数字化转型的潜在起点。如今提供真正 IIoT 功能的解决方案往往以具有某些 MOM 功能的平台为中心，主要问题是应用程序功能远不如以前的 MOM 解决方案成熟。

回顾企业现状

如今，大多数希望实施 MOM 的企业都是从某些自动化系统的角度开始的，也许还有 SCADA 和 HMI，但没有 MOM。LNS Research 发现，在过去一年左右的时间里，人们对 MOM 的兴趣显着增加。此前，MOM 的主要理由是更好地控制制造运营以及工厂与 ERP 之间的集成。

如今，迄今为止最常见的原因是需要启动制造业数字化转型计划。

这就是业务和运营领导者面临的最大挑战之一：“我们应该如何开始？” 要从当前状态（无 MOM）转向新的状态，不仅涉及技术，还涉及人员、流程和新技术。

从领导思维开始：除非领导者确定总体目标，否则您无法对企业进行数字化转型。它们将超越纯粹的生产。数字化企业不是数字化工厂；改善业务、更好地与客户沟通以及更灵活的开发和生产只是潜在目标中的几个。

对于 MOM 来说，重要的是业务将实现数字化，生产数据将成为数字化整体的重要组成部分。MOM 中普遍部署的业务流程也将得到改进，并将成为展示数字化转型优势的重要组成部分。

一旦高层管理人员确定了目标并原则上批准了流程，下一步就是创建一个领导团队来推动所有项目。

对于 MOM 部分，选择业务和 IT 领导者与运营人员一起工作至关重要。根据我们的经验，成功项目的共同特征是拥有合适的项目领导团队。让日常使用 MOM 系统的人员、工厂主管和操作员参与进来尤为重要。将各级员工纳入 MOM 项目的公司始终是获得最大利益的公司。

我们去哪？

我们已经定义了 MOM 的级别，但绝不建议您从一开始就瞄准右上角。长期目标可能会预见到完全基于工业物联网的业务，但大多数人可能会从一开始就选择模块化、云或部分基于工业物联网的解决方案。实施 MOM 时，工厂的其余系统也必须做好集成准备。需要明确技术路径和流程；解决具体问题需要采取小步骤。

例如，为所有工厂设备建立通用的通信协议标准和共享的数据采集平台。

平台和解决方案选择

在某些时候，项目领导必须做出一个重要的决定：我们将用于初始项目的 MOM 的目的是什么？当系统经过验证并提供大量功能时，您可以采用单一系统。您可以找到现代模块化解决方案并选择部署一些模块，并且可以尝试通过在 IIoT 平台上运行的一些初始应用程序来快速访问 IIoT。

这一选择将对项目组织、人员以及所选的软件供应商产生重大影响。然而，最好尽早做出选择并坚持下去。采取更安全的路线并不排除将来转向更现代的建筑，但试图在项目中绕道将是灾难性的。

到目前为止，我们已经研究了如何从头开始，并研究了当今可用的 MOM 解决方案。新的或现有的 MOM 系统可能是新数据的集成平台，但您可能会决定 IIoT 平台将成为集成工厂和其他业务或外部系统的基础。

问题是企业愿意在多大程度上做出改变；走向数字化是一项重大承诺，让第一步变得易于管理将更容易证明合理性并降低风险。

在考虑工厂集成时，MOM 并不是唯一的接触点。

例如，一些不用于控制的设备可以通过智能设备直接连接到IIoT平台。这超出了本文的范围，但在考虑更广泛的数字工作时值得考虑。

得出结论

制造企业无法避免数字制造世界正在发生的变化。SCADA-IIoT、MES、MOM 系统无疑可以帮助迈向数字世界，并且可以采取多种途径来实现数字目标。MOM 给制造业带来的好处可以立即得到证明，但如果制造业领导者想要在现代制造业中取得成功，真正实施 MOM 至关重要。

从现有信息中获取新价值是许多行业成功的关键，而且不仅仅是制造商认识到这一点。竞争将来自于以数据为主业的公司

现代化的真正目标是最大限度地提高企业价值，而 MOM 的角色可以通过成为制造工厂和企业增值的核心来提供帮助。要实现现代化，并不需要宏大的方法，而是需要一种方法。小步骤可以让您更接近与行业发展方向一致的既定目标。显然，SCADA-IIoT、MES、MOM 功能和系统将在大多数制造业数字化转型项目中发挥重要作用。