传统的MES功能看似完备，但是问题在于，它大部分做的事情都是“系统与人”之间的沟通，而不是物联网所着重的“事物与事物”之间的沟通。随着工业4.0的到来，大量的智慧型设备、感应器需要对接，与ERP、SCM、CRM等系统需要即时对接，传统MES就会陷入无止境的修改与更新的漩涡中……..
作者： 王昌元
我从台湾的数家美(德)商公司，转战到北京布局工业4.0，至今已近两年。在北京创业初期，面对排山倒海的客户需求，第一个想法是，如果能将台湾的软体公司带进大陆，也算是对台湾有所贡献。由于是做制造业，所以慎选并引进台湾的MES系统就成了首要任务。经过了半年的磨合，最后发现，传统的MES系统已经无法满足工业4.0的基本框架与精神，因此转而自行研发新的符合工业4.0定义的MES。
要解释为何会有这样的决定，就必须从工业4.0开始。相信大家都知道什么是工业4.0，也只到工业4.0是由德国率先提出的，在此不做赘述。这里面有一个细微的重点，一般人可能没有发现，就是德国所谓的工业4.0是指利用物联资讯系统 (Cyber-Physical System, 简称CPS)将生产线中的供应，制造，销售资讯资料化、智慧化，最后达到供应快速，有效，客制化的产品。这就让我想到两年前还就职SAP的时候，SAP所播放的一段阐述工业4.0的动画影片：收到客户订单之后产线自动排程并准备生产，过程中发现原料不足，便自动通知采购系统向厂商下单采购，最后准时的完成客户的产品并出货。这一切都是机器与机器，机器与系统在沟通，说穿了，就是 Thing 与 Thing之间的沟通。
当然，每一个计划的背后都有其不为人知目的(或许大家心知肚明)，德国喊出工业4.0其中的一个重要目的就是希望可以销售德国的自动化智慧设备；德商SAP推工业4.0的话术是在达成工业4.0之前必须先做到工业3.5，也就是先导入ERP系统；感觉上工业4.0获利最大的似乎是德国。这也难怪中国、日本、美国最后都提出了对工业4.0的自家定义。(以上纯属个人观点)
德国所设计的 Cyber-Physical System模型，是工业4.0的精神所在，但是后来发现，由于CPS是让每个设备都要相连，并且有足够的智慧处理相互间的资讯，这仿佛就是在每台机器上面加了一台个人电脑，无形中增加了设备的成本也增加了系统设计的难度。最后，既然是 Thing与Thing的沟通，那么，与CPS有类似概念的IoT (Internet of Things) 就崭露头角了，简单的说，就是既然不方便互相丢资料，那么就往上丢吧。一般来说，CPS是工业4.0的子集合，而工业4.0只是IoT 的子集合，因为IoT 的应用范围更为广泛。
“物联网”(Internet of Things)指的是将各种资讯传感设备，如射频识别装置、红外感应器、全球定位系统、镭射扫描器等种种装置与互联网结合起来而形成的一个巨大网路。其目的是让所有的物品都与网路连接在一起，方便识别和管理。其中具有代表意义的平台有PTC的Thingworx。 — 百度百科
与物联网结合最深的其实还不是工业4.0，而是智慧硬体。今天物联网和智慧硬体创业的热潮已经席卷全球，从矽谷到中国，无不为之疯狂。
根据Acquity集团的调查，2019年三分之二的消费者将会购买联网家电，而Gartner的报告显示2020年全球将有260亿商业和工业物联网设备，是2009年的30倍。 — IT 经理网
随着物联网和智慧硬体的一日千里、推陈出新，今天似乎任何一家企业都会把自己的产品“智慧化”，无论体重计、运动鞋、空气清净机还是平衡车，买回家之后都可以下载手机APP，与这些智慧设备连接。这点小米做的就非常到位，相形之下 HTC 在价格与产品规格上就受到了双重打击，大陆市场始终无法拓展。
虽说智慧硬体新产品如雨后春笋般地出现，但是物联网应用系统开发的成功经验却很少有人分享，尤其是在工业4.0方面。与智慧手机、智慧硬体的物联网开发不同，物联网在工业4.0上的应用显然要复杂得多。每一位物联网应用系统开发者和企业都会问这样一个问题：最佳的物联网于工业4.0上的应用和实践是什么？是从远端控制工厂设备？还是即时通知工厂设备维修人员以及生产设备的制造商，某台设备已发出警报需要进行维修？
上述这些应用与实践其实都是传统MES该做的，就MES的发展来看，早在1990年美国先进制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）就提出了MES（制造执行系统）的概念。MES系统的定义是：针对制造企业工厂执行层的生产资讯化管理系统，细部可以分为制造资料管理、计画排程管理、生产调度管理、库存管理、品质管制、人力资源管理、设备管理、工具管理、采购管理、成本管理、即时看板显示、生产程序控制、资料整合分析等管理模组，为制造业打造一个可靠、全面、可行的制造协同管理平台。
传统的MES功能看似完备，但是问题在于，它大部分做的事情都是“系统与人”之间的沟通，而不是物联网所着重的“事物与事物”之间的沟通。随着工业4.0的到来，大量的智慧型设备、感应器需要对接，与ERP、SCM、CRM等系统需要即时对接，传统MES就会陷入无止境的修改与更新的漩涡中；如果我们换一个角度思考，就是在一个真正的物联网开发平台上面重新开发MES，所设计出的MES自然就可以符合工业4.0物联网架构的需求。这就是我当初毅然决然地投入IoT-based Cloud MES 开发的原因，也是 Syncrosoft MES 产生的缘由。
如同网路的七层(或是 TCP/IP的四层)定义一样，物联网平台也被切割成四层定义，最底层的是设备层。物联网终端设备数量很多，包含了设备与感应器，本身没有显示介面，并且透过特定网路通讯协定回传资料(三菱的设备或是PLC自然与西门子的通讯协定不同)，而传递的时机也有所不同(有可能是 Time-Series 或是 Event-Driven)，也就是说，在设备层必须有一堆SDK的Things 专门来接收资料，这样在设计上就可以省去很多麻烦。传统MES若是要自行开发设备层，就会费时费力并且缺乏弹性。
第二层便是汇集层，在物联网的世界，我们会将实体的设备与虚拟的 Thing做一对一的对应，就是让每一台设备都成为 Internet 中的一个 Thing，这在逻辑上就符合了 Internet of Things 的定义，这些Things只要做简单的 binding，资料的汇入就可以自动进行，应用开发的重点是后端的汇集层。
在设备层、汇集层之上，物联网应用还需要一个运算层，负责处理物联网虚拟设备(Things)产生的大资料，也就是MES主系统。这里包含了工单排配、产线步调、设备监控、工具调度、预警报警等所有MES的逻辑，并且可以与ERP等其他系统的运算层相互沟通，达成互动功能。
最上层，是用户层，负责将有用的资料与分析结果以视觉化的方式展示到使用者的终端设备，其中包含了电脑、平板、手机等设备，必须完全做到跨平台、跨浏览器的展示。这里的用户除了指人之外，也包含可供其他系统使用的 RESTful API。
实际上，今天已经有很多物联网导向应用开发的平台，例如Xively、Mnubo、Bug Labs和ThingWorx等，这些平台通常能够相容大量物联网产品厂商的设备。使用传统架构或是物联网架构开发的差异，我们可以用OnFarm的成功经验来说明。OnFarm就是利用物联网平台开发应用的一个成功案例。
正如一般企业一样，OnFarm首席执行官Lance Donny一开始准备招聘开发人员自己搭建物联网平台，就如同将传统MES硬改成自己认为的物联网架构，但随后很快放弃了这个想法，Donny发觉到这种层级的开发会是一个令人越陷越深的钱坑。最后，他选择在ThingWorx上开发物联网应用系统，这样一来，有现成的设备层可以连接，并透过Thingworx的物件导向设计方式对应出实体设备与虚拟Things，研发团队只要集中于资料运算和用户端应用即可。对于那些名不见经传的感应器，OnFarm雇用了一个SDK开发人员写了一个感应器与ThingWorx通讯连接(虽是自行开发部份的设备层，但已经把投资降到最低)，如果有农场采用了新的感应器，OnFarm只需要与感应器厂家沟通，取得API，再写一个连接器到ThingWorx就可以。
最后的开发任务只剩下了用户端仪表盘，OnFarm雇了四个开发人员开发web应用前端，主要使用的程式设计技术是JavaScript，事实上，ThingWorx本身就提供了最优秀的Drag-and-Drop设计界面，开发人员完全不用触及到HTML或是CSS的语法，就可以用拖拉的方式开发介面。启用之后，OnFarm每天从超过5000个农场感应器中采集资料，每月产生超过700万条资料，这些资料每年以30%的速度增长，当然，这些资料都是大数据分析的重要来源。
工欲善其事，必先利其器；不要认为条条大路通罗马，方向走错了永远也到不了(更不要硬坳地球是圆的…)。用正确的观念来看待工业4.0、物联网，好的开始是成功的一半，不用担心别人的一带一路，重点是要走出自己的路。