MES系統(tǒng)是企業(yè)CIMS信息集成的紐帶，是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略和實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段宾抓。本文介紹了 MES系統(tǒng) 的概念如麦、功能模型，以及MES系統(tǒng)與ERP及現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的關(guān)系屏商，并且描述了MES系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)聂挚。



1、概述

制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟重要的支柱產(chǎn)業(yè)犹蝇，在第二產(chǎn)業(yè)中占據(jù)中心地位菱泻。伴隨中國加入WTO和經(jīng)濟化，中國正在成為世界制造業(yè)的中心昵斤。中國的制造業(yè)企業(yè)面臨日益激烈的國內(nèi)外競爭肉扁，如何迅速提高企業(yè)的核心競爭力，很重要的一點困邪，就是以信息化帶動工業(yè)化勃谎，加快信息化進程，走新型工業(yè)化道路业馒，實現(xiàn)全社會生產(chǎn)力的跨越式發(fā)展慷境。

縱觀我國制造業(yè)信息化系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀，建設的重點普遍放在ERP管理系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)(Shop Floor Control System, SFC)兩個方面蛾趣。但是冗懦，由于產(chǎn)品行銷在這一、二十年間從生產(chǎn)導向快速地演變成市場導向宾娜、競爭導向批狐，因而也對制造企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場的管理和組織提出了挑戰(zhàn)，僅僅依靠ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)往往無法應付這新的局面前塔。

工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System, MES系統(tǒng))恰好能*這一空白夕谬。工廠制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)是近10年來在上迅速發(fā)展、面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)子寓。MES系統(tǒng)可以為用戶提供一個快速反應滑废、有彈性、精細化的制造業(yè)環(huán)境寂屏，幫助企業(yè)減低成本贰谣、按期交貨、提高產(chǎn)品的質(zhì)量和提高服務質(zhì)量迁霎。適用于不同行業(yè)(家電吱抚、汽車、半導體、通訊狱林、IT水搀、醫(yī)藥)，能夠?qū)我坏拇笈可a(chǎn)和既有多品種小批量生產(chǎn)又有大批量生產(chǎn)的混合型制造企業(yè)提供良好的企業(yè)信息管理衙到。目前國外企業(yè)應用MES系統(tǒng)已經(jīng)成為普遍現(xiàn)象沟智，國內(nèi)許多企業(yè)也逐漸開始采用這項技術(shù)來增強自身的核心競爭力。

2贱避、企業(yè)計劃層與過程控制層之間的信息“斷層”問題

我國制造業(yè)多年來采用的傳統(tǒng)生產(chǎn)過程的特點是“由上而下”按計劃生產(chǎn)啡洁。簡單的說是從計劃層到生產(chǎn)控制層：企業(yè)根據(jù)訂單或市場等情況制定生產(chǎn)計劃—生產(chǎn)計劃到達生產(chǎn)現(xiàn)場—組織生產(chǎn)—產(chǎn)品派送。企業(yè)管理信息化建設的重點也大都放在計劃層疙汁，以進行生產(chǎn)規(guī)劃管理及一般事務處理蕊肖。如ERP就是“位”于企業(yè)上層計劃層，用于整合企業(yè)現(xiàn)有的生產(chǎn)資源亲堂，編制生產(chǎn)計劃炼杉。在下層的生產(chǎn)控制層，企業(yè)主要采用自動化生產(chǎn)設備假棉、自動化檢測儀器踢漏、自動化物流搬運儲存設備等解決具體生產(chǎn)(制程)的生產(chǎn)瓶頸，實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的自動化控制久橙。

由于市場環(huán)境的變化和現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念的不斷更新俄占，一個制造型企業(yè)能否良性運營，關(guān)鍵是使“計劃”與“生產(chǎn)”密切配合淆衷，企業(yè)和車間管理人員可以在短的時間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場的變化缸榄，作出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產(chǎn)計劃得到合理而快速修正祝拯。雖然ERP和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了非常成熟的程度甚带，但是由于ERP系統(tǒng)的服務對象是企業(yè)管理的上層，一般對車間層的管理流程不提供直接和詳細的支持佳头。而現(xiàn)場自動化系統(tǒng)的功能主要在于現(xiàn)場設備和工藝參數(shù)的監(jiān)控鹰贵，它可以向管理人員提供現(xiàn)場檢測和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，但是本身并非真正意義上的管理系統(tǒng)康嘉。所以碉输，ERP系統(tǒng)和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間出現(xiàn)了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車間層面的調(diào)度和管理要求亭珍，它們往往顯得束手無策或功能薄弱敷钾。比如面對以下車間管理的典型問題，它們就難以給出完善的解決手段：

·出現(xiàn)用戶產(chǎn)品投訴的時候稿服，能否根據(jù)產(chǎn)品號碼追溯這批產(chǎn)品的所有生產(chǎn)過程信息絮增？能否立即查明它的：原料供應商德籍、操作機臺、操作人員原堂、經(jīng)過的工序篡氯、生產(chǎn)時間日期和關(guān)鍵的工藝參數(shù)？

·同一條生產(chǎn)線需要混合組裝多種型號產(chǎn)品的時候斗退，能否自動校驗和操作提示以防止工人部件裝配錯誤、產(chǎn)品生產(chǎn)流程錯誤叁垫、產(chǎn)品混裝和貨品交接錯誤菠昼？

·過去12小時之內(nèi)生產(chǎn)線上出現(xiàn)多的5種產(chǎn)品缺陷是什么？次品數(shù)量各是多少符貌？

·目前倉庫以及前工序脯砚、中工序、后工序線上的每種產(chǎn)品數(shù)量各是多少钾排？要分別供應給哪些供應商魁胁？何時能夠及時交貨？ 　　·生產(chǎn)線和加工設備有多少時間在生產(chǎn)该肴，多少時間在停轉(zhuǎn)和空轉(zhuǎn)情竹？影響設備生產(chǎn)潛能的主要原因是：設備故障？調(diào)度失誤匀哄？材料供應不及時秦效？工人培訓不夠？還是工藝指標不合理涎嚼？

·能否對產(chǎn)品的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)自動進行統(tǒng)計和分析阱州，精確區(qū)分產(chǎn)品質(zhì)量的隨機波動與異常波動，將質(zhì)量隱患消滅于萌芽之中法梯？

·能否廢除人工報表苔货，自動統(tǒng)計每個過程的生產(chǎn)數(shù)量、合格率和缺陷代碼立哑？

MES系統(tǒng)的定位夜惭，是處于計劃層和現(xiàn)場自動化系統(tǒng)之間的執(zhí)行層，主要負責車間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行刁憋。一個設計良好的MES系統(tǒng)可以在統(tǒng)一平臺上集成諸如生產(chǎn)調(diào)度滥嘴、產(chǎn)品跟蹤、質(zhì)量控制嫁潦、設備故障分析捍陌、網(wǎng)絡報表等管理功能，使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和通過網(wǎng)絡聯(lián)接可以同時為生產(chǎn)部門近殖、質(zhì)檢部門颁究、工藝部門烦优、物流部門等提供車間管理信息服務。系統(tǒng)通過強調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實施完整的閉環(huán)生產(chǎn)丢袁，協(xié)助企業(yè)建立一體化和實時化的ERP/MES系統(tǒng)/SFC信息體系萤掷。

3、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES系統(tǒng)及其功能

3.1 MES系統(tǒng)的定義

MES系統(tǒng)是美國管理界90年代提出的新概念棠镇。美國*制造研究機構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)通過對大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件焊轴，以SCADA、HMI(Human Machine Inteface)為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實現(xiàn)操作過程自動化亭郑，支持企業(yè)全面集成的MES系統(tǒng)軟件群組成相梭。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，AMR于1992年提出的三層的企業(yè)集成模型

MES系統(tǒng)A International (MES系統(tǒng)聯(lián)合會)是以宣傳MES系統(tǒng)思想和產(chǎn)品為宗旨的貿(mào)易聯(lián)合會媳谁，它為了幫助其成員組織在企業(yè)界推廣MES系統(tǒng)制定了一系列研究涂滴、分析和開發(fā)計劃。MES系統(tǒng)A協(xié)會白皮書(MES系統(tǒng)A White Paper No.6晴音，1997)對MES系統(tǒng)作如下之定義：

·MES系統(tǒng)在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品產(chǎn)出的過程中柔纵，扮演生產(chǎn)活動佳化的信息傳遞者。

·當事件發(fā)生變異時锤躁，借著實時正確的信息搁料、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)規(guī)范、原始工作情況进苍、資料反應及回饋加缘，作出快速的響應以減少無附加價值之生產(chǎn)活動，提升工廠生產(chǎn)制程的效率觉啊。 　　·MES系統(tǒng)改善生產(chǎn)條件及準時出貨拣宏、庫存周轉(zhuǎn)、生產(chǎn)毛利及現(xiàn)金流量效益杠人，MES系統(tǒng)并且也在企業(yè)與供應鏈之間提供一個雙向的生產(chǎn)信息流勋乾。

MES系統(tǒng)A協(xié)會白皮書(MES系統(tǒng)A White Paper No.3，1997)中提出說明企業(yè)資源規(guī)劃(ERP)嗡善、MES系統(tǒng)與控制系統(tǒng)間的作業(yè)互動與信息流模式

3.2 MES系統(tǒng)的功能

由MES系統(tǒng)的定義可見帕侦，MES系統(tǒng)為一系列管理功能，而并非一套軟件系統(tǒng)皆坚，它*可以是各種生產(chǎn)管理的功能軟件集合磷砌。MES系統(tǒng)A通過其各成員的實踐歸納了十一個主要的MES系統(tǒng)功能模塊，包括：

工序詳細調(diào)度
資源分配和狀態(tài)管理
生產(chǎn)單元分配
過程管理
人力資源管理
維護管理
質(zhì)量管理
文檔控制
產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理
性能分析和數(shù)據(jù)采集

4笑敷、MES系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)

由于MES系統(tǒng)在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品產(chǎn)出的整個過程中粒删，扮演生產(chǎn)活動佳化的“信息傳遞者”的角色，MES系統(tǒng)必然要具有多種功能并且能夠同時為生產(chǎn)嫁商、質(zhì)檢屁诬、工藝笋俭、物流等多個部門服務，這就決定了MES系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計必須滿足以下原則：

·MES系統(tǒng)應該是一個分布式的計算機系統(tǒng)

·MES系統(tǒng)能夠與企業(yè)的其他制造信息系統(tǒng)相聯(lián)接给惠，從而提供高效的企業(yè)管理功能

·“它以生產(chǎn)行為信息為核心沦恩，為企業(yè)決策系統(tǒng)提供直接的支持”(MES系統(tǒng)A 1997)

由于工廠可能會從不同的軟件供應商購買適合自己的MES系統(tǒng)模塊，或?qū)④囬g現(xiàn)有的各種管理系統(tǒng)集成為MES系統(tǒng)功能的一部分拌喳，其結(jié)果導致許多工廠的MES系統(tǒng)實際上是一個大雜燴拒惯。每個系統(tǒng)都有各自的處理邏輯，數(shù)據(jù)庫砚哗，數(shù)據(jù)模型和通信機制龙助。又因為MES系統(tǒng)應用常常是要滿足關(guān)鍵任務的系統(tǒng)，這樣的系統(tǒng)就很難隨技術(shù)的更新而進行升級蛛芥。

一個基于統(tǒng)一軟硬件平臺的MES系統(tǒng)往往采用工業(yè)PC/PLC/HMI等設備作為車間內(nèi)各生產(chǎn)單元(生產(chǎn)區(qū)域)功能站的主要構(gòu)件，通過對各個生產(chǎn)單元的數(shù)據(jù)收集和反饋军援，組成覆蓋全廠或者整個流水線的仅淑、滿足閉環(huán)生產(chǎn)管理需要的開放式以太網(wǎng)絡。采用MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫服務器作為系統(tǒng)核心胸哥，進行實時數(shù)據(jù)存取和比照涯竟，實現(xiàn)生產(chǎn)信息的監(jiān)視、控制和生產(chǎn)過程的管理空厌。系統(tǒng)以大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)為設計基礎(chǔ)庐船，便于大量實時數(shù)據(jù)的存儲、比對嘲更、運作筐钟，產(chǎn)生各類統(tǒng)計分析報表，并基于穩(wěn)定的Web應用赋朦，提供標準的網(wǎng)際網(wǎng)絡的瀏覽查詢和遠程資料索取咳讲。當前典型的MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型如圖四。

在企業(yè)內(nèi)部线盔，各功能站通過局域網(wǎng)對MES系統(tǒng)服務器進行交互操作灸颜，同時其他各查詢終端也通過局域網(wǎng)查詢MES系統(tǒng)處理后提供的數(shù)據(jù)、報表和圖形柄童。在企業(yè)外部拇从，通過Internet可以連接到MES系統(tǒng)，在設定的權(quán)限內(nèi)對系統(tǒng)進行信息發(fā)布或讀取操作免趋。公司內(nèi)部管理赠恭、外部機構(gòu)以及其它相關(guān)業(yè)務單位通過MES系統(tǒng)形成了一個緊密的整體，做到實時信息共享索廊，使業(yè)務流程變得有序而高效舒搬。

5耻债、MES系統(tǒng)與ERP

雖然ERP和MES系統(tǒng)在功能上具有非常良好的互補性，但是在企業(yè)信息化建設過程中疤信，它們之間未必需要相互依賴于對方而存在吩猴。在生產(chǎn)計劃管理、質(zhì)量管理和物流管理等方面口猜，MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的功能可以互相延伸和對接负溪，共同構(gòu)建更為完善的現(xiàn)代化企業(yè)信息管理體系。當企業(yè)已經(jīng)存在ERP系統(tǒng)時济炎，可以將MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)進行集成川抡，以優(yōu)化公司的信息管理，更加有力地保證商業(yè)目標的實現(xiàn)须尚。

MES系統(tǒng)與ERP系統(tǒng)集成的優(yōu)點體現(xiàn)為：

·進一步改進現(xiàn)有的操作流程崖堤，實現(xiàn)企業(yè)管理層和車間管理層一體化標準運作，從而更加有效地縮短產(chǎn)品周期耐床，提高勞動生產(chǎn)率密幔。

·進一步改造信息技術(shù)基礎(chǔ)設施，實現(xiàn)公司內(nèi)部信息和數(shù)據(jù)的集中管理撩轰，從根本上減少信息和數(shù)據(jù)內(nèi)部流通的時間胯甩。

·配合供應鏈管理(SCM)系統(tǒng)，減少供應鏈成本堪嫂，增強對顧客需求的快速反應偎箫，優(yōu)化客戶服務并提高公司的整體工作效率。

·增加財務系統(tǒng)數(shù)據(jù)當日更新和管理報表即時統(tǒng)計的功能猖沈，實現(xiàn)當日結(jié)帳的目標莱检。

·以實時數(shù)據(jù)為依據(jù)的生成計劃更加正確及時地反映整個生產(chǎn)情況。

6捍彼、MES系統(tǒng)的前景

MES系統(tǒng)是面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實時信息系統(tǒng)墅萌，它是實施企業(yè)敏捷制造戰(zhàn)略，實現(xiàn)車間生產(chǎn)敏捷化的基本技術(shù)手段蒜猎。由于MES系統(tǒng)強調(diào)控制和協(xié)調(diào),使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計劃系統(tǒng)肄酬，而且能使計劃落實到實處的執(zhí)行系統(tǒng)。因此短短幾年間MES系統(tǒng)在國外的企業(yè)中迅速推廣開來川麦，并給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益显憾。

我國企業(yè)實施以MRPII/ERP為主的企業(yè)管理軟件有將近20年的歷史，在業(yè)界善歌，存在著為數(shù)龐大的ERP廠商和開發(fā)軍團件塌，但這部分廠商只有較少部分會向MES系統(tǒng)的方向發(fā)展，其原因是：MES系統(tǒng)與工業(yè)控制緊密結(jié)合吸哩，其研發(fā)和實施需要很強的工業(yè)自動化基礎(chǔ)和工業(yè)現(xiàn)場工程經(jīng)驗漱凝，這是一道比較高的技術(shù)門檻疮蹦，將很多ERP類型的IT廠商拒之門外。但我們也相信茸炒，隨著行業(yè)和經(jīng)濟規(guī)模的發(fā)展愕乎，會有相當部分的IT廠商與自動化廠商、制造型企業(yè)合并或緊密合作壁公，在2-3年后感论，MES系統(tǒng)廠商可能會如雨后春筍般涌現(xiàn)，其技術(shù)和實施手段也必然將日趨成熟紊册。


原文來源于杭州匠興科技