一. 从“打死MES”到微服务
图 打死MES
图 拆掉MES
微服务强调的一个重点是“业务需要彻底的组件化和服务化”,原有的单个业务系统会拆分为多个可以独立开发、设计、运行的小应用,这些小应用之间通过服务完成交互和集成。微服务在支撑“拆掉MES”上是不谋而合的。
必须承认微服务有很多好处,微服务其实是双刃剑,有利也有弊。在用来描述微服务好处的例子中,必定会谈到独立的微服务MES/MOM,你可能无法找到合适的划分方法,能够同时很好实现服务的独立部署、以及服务之前的低耦合。
笔者认为,企业级应用使用微服务架构必须谨慎,创建微服务看起来不错,但这可能会将你带向一个错误的道路上。笔者从事MES/MOM相关的软件规划和架构设计十余年,经历了产品多次重构,下面是笔者的一些思考。
二. 生产是制造的核心
图 制造是各信息和业务的汇聚点
三. 业务之间紧密协作
图 若干核心业务领域的协同
微服务的主要目标就是加强服务的内聚性,减少服务之间的耦合。服务之间依赖越强,服务隔离也就越困难,因此也就越难单独进行测试和布署。看起来你可以孤立地部署每一个服务,你会发现由于服务之间的相互依赖关系,你必须将这些服务组合部署,没有获得微服务预期的好处,实际上是变相的单体。
1) 计划排程驱动生产执行,排程和调度依赖于众多的紧急插单、资源能力、物料齐套、生产进度等实时状态;
2) 生产计划提前驱动仓库物料的拣配和暂存,生产执行按需拉动物料的精准配送;
3) 供应商来料驱动来料检验,检验合格驱动收货入库;生产过程驱动了过程检验,合格驱动在制品转序和不合格品处理;
4) 设备、工具、人员、物料几乎参与到所有的环节,生产、检验、仓储、物流、维护业务,微服务化意味着重复存储、数据一致性和完整性风险;
5) ……
四. 职能与流程的冲突
图 按组织职能或生产要素划分应用更容易形成信息孤岛
五. 边界问题的困扰
图 单点应用之间没有清晰的边界、存在重叠和交叉
六. 内部复杂性的暴露
图 复杂的微服务依赖关系
七. 对客户的要求太高
微服务的运维要求比较高,如果有专家这可能不是问题。的确通过有效的自动化、监控和编排微服务,这一切都是可能的,但挑战是找到能够有效使用这些技术的人。目前这些技能需求非常高,相关技能的人可能很难找到。
另外,顶层架构分解和接口设计能力不在单个微服务模块开发商手里,客户通常需要具有较强的IT规划和架构设计能力,才可能一开始就划分好微服务模块,并且设计好微服务模块间的接口,但是通常制造业客户不是IT行业的专家。
八. 与国际标准相背
图 MOM在企业信息化层次架构中的位置
图 术语和概念不一致的问题
图 单点应用导致的问题
图 国际标准关于MOM边界划分及数据流分析
图 MOM平台相关的核心流程
九. 微服务不是唯一方案
微服务技术不适合应用于企业信息系统。微服务技术能够发展起来的确是因为他能解决一些问题,但它适合的领域是有限的。对于MES/MOM来说,应用拆分和微服务不带来显著的价值,相反其带来的弊端却很明显。
互联网很多企业推行微服务架构更多的还是考虑到巨大的业务并发量下的系统弹性扩展能力,而MES/MOM并没有如此巨大的海量数据和并发需求。通过代码优化、数据库调优和集群部署完全可以达到要求。
十. 按层次进行拆分
图 MES/MOM更好的拆分方式是分层
1. 技术平台可以解决架构和技术问题,屏蔽技术细节和复杂性,并提供低代码开发的相关能力,提高整个系统的扩展性和灵活性。
2. MES/MOM产品平台解决提供覆盖制造运营全业务流程的共性模块,从而最大限度实现重用,满足共性需求,满足跨组织的协同要求,封装内部的复杂性。
3. 行业扩展满足特定行业的扩展,例如提供各个行业层的扩展,实现对细分领域的深耕,从而更好为细分领域客户创造价值。
其中,第1、2层应该由业界有实力的公司研发,需要很大的投入。第3、4层可以由具有领域Know How和商业资源的集成服务商、实施服务商承担,这样可以很好分工,发挥各自优势,建立合作伙伴生态。
十一. 理解微服务的“微”
生产相关的业务之间本来就是紧密协作的,为啥非要解耦呢?我们一定要理解微服务的微,并不是一定要将紧密相关的业务拆分。
当服务的粒度太小的时候就会遇到沙粒陷阱。微服务的微并不意味着服务越小越好。该拆的拆,不该拆的就不应该拆,与应用的大小无关!!!
十二. 业务而非技术驱动
IT本身就是互联网企业核心竞争力,互联网企业的IT系统或运营的APP就是其核心竞争力,但是IT通常不是制造企业的核心竞争力。
十三. 选择成熟的平台
图 MOM平台成熟度能力
图 MOM平台应该覆盖全制造链
图 实现各业务部门协同
(3) 中央治理分布应用
建立统一架构的、单数据源的MOM平台,实现全制造链多工厂、跨职能部门、跨地域的协同,消除数据孤岛,统一部署和管理,不同组织,基于互联网、移动互联网分布式应用。
产品支持采用模型驱动、动态可配置的低代码开发方式进行个性化定制开发。对系统的扩展不应该直接修改产品平台本身,而是基于产品平台提供的工具扩展实现,这样才能建立合作伙伴生态。
图 MOM需支持的低门槛的业务建模能力
另一个方面是面向IT工程师提供的低代码开发工具,通常包括:数据库结构建模、用户界面表单设计、菜单结构设计、报表看板设计、工作流设计、基于脚本的插件开发、组织结构建模、权限建模等方面的工具。
图 基于MOM平台的信息化工具是对精益的重要支撑
图 MOM平台支撑更高层次的协同、精益改善
精益生产既是智能制造的基础,也是智能制造的目标,让精益生产贯穿制造整个生命周期。MOM平台是支撑精益和智能制造的重要平台,智能制造在MOM平台中的技术手段主要包括:拉动式供应链规划、有限产能排程、智能物流管控、制造过程的防呆防错、预防性质量控制、工艺参数优化、预防性设备维护、管理的自动化、自适应与自主决策,人机协同与决策等。
传统模式下缺少量化绩效体系,问题不容易暴露,失去了改善的机会。而且以不信任的方式去监管、控制,给干部或员工很不好的感觉。MOM平台变“主观的监控”为“客观的监控”,变“人的监管”为“数据的监管”,这些问题便得以解决。
精益成长是企业数据驱动的核心目标。MOM平台不能仅仅利用数据为日常的生产运作提供支持,更重要的是,利用MOM平台的数据,为不同的业务部门以及更高层的管理,对计划、生产、物流、质量以及他们之间的协作等进行持续优化,实现精益成长。
(7) 软硬一体数字孪生
图 MOM软硬件一体化解决方案
(8) 基于国际标准的坚实基础
选择符合ISA-95、IEC/ISO62264、GBT20720标准的MOM平台,因为这些标准可以确保所研发的MOM平台基于坚实的基础,确保MOM平台的通用性和广泛适应性,以满足企业不同业务领域、不同生产组织、不同生产工艺、不同职能部门的差异化需求。
符合国际标准对于大型企业、集团企业尤为重要,因为集团企业的业务领域更为广泛,产品特点和生产工艺更为多样化,工厂之间、部门之间的协同更为复杂,对系统的灵活性和扩展性要求也更高,基于国际标准的MOM平台可以更好满足集团企业的复杂性、多样性、灵活性和扩展性需求。
(9) 安全和自主可控
图 MOM平台安全自主可控的要求
十四. 对中小企业的建议
对于中小企业,要谨慎缺少总体规划,各自为战,头痛医头,脚痛医脚的方式,集成这些不同厂家的单点应用难度很大,企业发展以后,不少应用只能抛弃,成本和时间的代价非常高。
由于投资能力的限制,尽量可以选择成熟一体化可扩展的平台,优先选择部分重要的模块,对核心的业务进行支撑,未来再考虑增加模块,而且尽量采纳已有的成熟的模块和方案,避免过多的定制开发。
对于MOM厂商,也应该提供功能模块可选配的产品,针对不同层次的企业灵活定价。产品要支持随着中小企业的持续成长,具备持续增加模块,可快速灵活、低成本地进行配置的能力,与客户共成长。
十五. 总结
制造运营平台MOM是制造系统的大脑,要实现多生产资源的计划排程和动态调度,确保生产资源的优化和高效利用,必须实现MOM中信息流和实物流的一致,并通过工业智能、自主控制实现对工厂的动态调度和优化,从而实现大脑的作用。应该考虑建设统一的MOM平台,兼顾局部优化和全局优化,避免信息系统碎片化,避免多脑指挥。MOM应该覆盖零部件到总装发货全制造业务链条、实现异地多工厂协同,各组织职能横向高效协同,支持人机料法环全生产要素、支持与供应商的协同等。
MOM平台应该是柔性可配置的。从业务角度,应提供包括了对产品工艺、柔性单元产线、计划排程、生产资源、仓储物流、质量控制、设备联网、分析优化等方面的建模能力。从IT角度,MOM提供一种低代码可配置的开发方式,提供包括数据结构建模、基于脚本的插件开发、在线的表单设计、在线的报表看板设计、在线的集成接口开发等工具,可以快速对已有的功能模块进行扩展,也可以开发出新的模块。
对于高度自动化的工厂,为了实现柔性自动化生产,MOM平台建议具备与产线集成、支持柔性生产建模、工业IOT物联的相关模块。FMS(柔性制造系统)的功能与MOM平台中许多模块,如计划排程、生产执行、物料配送、质量管理、设备监控等均有相关关系,利用“工业物联”模块用来连接自动化生生产、仓储和物流设施。
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