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目錄

• MES 的定義
• MES 的産生背景
• MES 的發展曆程
• MES 的功能介紹
• MES 與其他 IT 系統的關系
• MES 的業務價值

MES 的定義

MES(Manufacturing Execution System), 制造執行系統，是面向車間生産的管理系統。MESA 對 MES 的定義為：在産品從工單發出到成品完工的過程中，制造執行系統起到傳遞信息以優化生産活動的作用。

在生産過程中，借助實時精确的信息、MES引導、發起、響應，報告生産活動。作出快速的響應以應對變化, 減少無附加價值的生産活動，提高操作及流程的效率。MES提升投資回報、淨利潤水平、改善現金流和庫存周轉速度、保證按時出貨。MES保證了整個企業内部及供應商間生産活動關鍵任務信息的雙向流動。

MESA 提出了 MES 的功能組件和集成模型，定義了11個模塊，包括：資源管理、工序管理、單元管理、生産跟蹤、性能分析、文檔管理、人力資源管理、設備維護管理、過程管理、質量管理和數據采集。

MES是位于上層計劃管理系統與底層工業控制之間、 面向車間層的管理信息系統。它為操作人員、管理人員提供計劃的執行、跟蹤以及所有資源(人、設備、物料、客戶需求等)的當前狀态信息。

專用的MES (Point MES)。它主要是針對某個特定的領域問題而開發的系統，如車間維護、生産監控、有限能力調度或是SCADA等；

集成的MES(Integrated MES)。該類系統起初是針對一個特定的、規範化的環境而設計的，如今已拓展到許多領域，如航空、裝配、半導體、食品和衛生等行業，在功能上它已實現了與上層事務處理和下層實時控制系統的集成。

可集成的MES(I-MES)。它将模塊化應用組件技術應用到MES的系統開發中, 是前兩類MES系統的結合：既具有專用MES系統的特點，即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨銷售；又具有集成化MES的特點，即能實現上下兩層之間的集成。 I-MES還具有能實現客戶化、可重構、可擴展和互操作等特性，能方便地實現不同廠商之間的集成和遺留系統的保護，以及即插即用等功能。

智能化第二代MES(MESII)。其核心目标是通過更精确的過程狀态跟蹤和更完整的數據記錄以獲取更多的數據來更方便地進行生産管理，它通過分布在設備中的智能來保證車間生産的自動化

下一代MES(MOM)。其顯著的特點是強調生産同步性（協同），支持網絡化制造。它通過MES引擎在一個和幾個地點來進行工廠的實時生産信息和過程管理以協同企業所有的生産活動，建立過程化、敏捷化、有效的組織和級别化的管理使企業生産經營達到同步化。

在應用方面國内的 MES 明顯落後與發達國家，這幾年随着國家推進智能制造，MES在國内市場已經出現了較大的需求。

MES 功能介紹

質量管理：及時提供産品和制造工序測量尺寸分析以保證産品質量控制，并辨别需要引起注的問題。它可推薦一些矯正問題的措施。也可以包括SPC/SQC跟蹤、離線檢測操作以及在實驗室信息管理系統(LIMS)中分析。

過程管理：監視生産過程，自動糾偏或為操作者提供決策支持以糾正和改善在制活動。 它可包括報警管理。可能通過數據采集/獲取提供智能設備與MES的接口。 （NIST認為過程管理活動已在分派與質量管理中描述；MESA将其單列，是因為該活動可能由一個單獨的系統來執行）

維護管理：跟蹤和指導設備及工具的維護活動以保證這些資源在制造進程中的可獲性，保證周期性或預防性維護調度，以及對應急問題的反應（報警），并維護事件或問題的曆史信息以支持故障診斷。

産品跟蹤和譜系：提供所有時期工作及其處置的可視性。其狀态信息可包括：誰在進行該工作；供應者提供的零件、物料、批量、序列号；任何警告、返工或與産品相關的其它例外信息。其在線跟蹤功能也創建一個曆史記錄，該記錄給予零件和每個末端産品使用的可跟蹤性。

性能分析：提供實際制造操作活動的最新報告，以及與曆史記錄和預期經營結果的比較。運行性能結果包括對諸如資源利用率、資源可獲取性、産品單位周期、與排程表的一緻性、與标準的一緻性等指标的度量

物料管理：管理物料（原料、零件、工具）及可消耗品的移動、緩沖與儲存。這些移動可能直接支持過程操作或其它功能，如設備維護或組裝調整。 （該功能為NIST所追加，它認為上述物料管理活動與資源分配和跟蹤功能的關系并不明确）

MES 與其他 IT 系統關系

MOM/MES 處于計劃系統與現場采集系統的中間位置，起着承上啟下的橋梁作用。MES天生就需要與衆多的IT系統打交道，這些系統主要包括ERP、SCM、WMS、PDM、CRM、現場設備、現場采集系統等

MES 的業務價值

優化企業生産制造管理模式，強化過程管理和控制，均衡企業資源的利用率，優化産能，提高運作效率，達到精細化管理目的。

加強各生産部門的協同辦公能力，提高工作效率、降低生産成本。

提高生産數據統計分析的及時性、準确性，避免人為幹擾，促使企業管理标準化。

為企業的産品、中間産品、原材料等質量檢驗提供有效、規範的管理支持。

實時掌控計劃、調度、質量、工藝、裝置運行等信息情況，使各相關部門及時發現問題和解決問題。提高制造系統對變化的響應能力以及客戶服務水平； 最終可利用 MES系統建立起規範的生産管理信息平台，使企業内部現場控制層與管理層之間的信息互聯互通，以此提高企業核心競争力。

為何實施MES？

MES一詞相對其他信息系統在中國流行較晚。很多企業決策者開始常提到：為何實施MES？外國也有同論：Why MES ？因為許多規劃是先實施ERP，後實施MES。因此産生了為ERP實施MES的結論。其實不盡然。

① 企業生存環境的客觀需要

因為工廠級、車間級管理面臨着新的挑戰：需要上下遊車間的高效溝通，信息的及時性、準确性，随時面臨的計劃變動，越來越小的任務單元，越來越高的質量追溯要求，管理人員成本的不斷升高等。

② 企業管理的内在規律

MES從時間空間角度以及業務鍊條看，是企業管理中的不可或缺的領域和環節。

③ 是信息技術發展的必然結果

信息技術在企業中的應用，首先是解決生産過程控制的問題，而且發展迅速。接着就是提升經營管理水平和手段，産生了以ERP為代表的一大批軟件。

但是，在實施ERP的過程中，人們發現：ERP的規模大、周期長，導緻ERP項目有46%逾期完成；支出多、投入大，導緻41%超過預算；多種原因緻使49%沒有達到預期的社會效益、經濟效益和目标。其中一個重要因素是與生産現場的連接與集成被忽略了，而生産現場的數據，即完美的生産信息是ERP的基礎，是集成的關鍵。

由于ERP層和DCS層的工作是分别進行的，因此産生了兩個問題：一是橫向系統之間的信息孤島（Island of Information），二是ERP和DCS兩層之間形成缺損環或斷缺鍊接（Missing Ring or Link）。這也是催生MES的重要原因。

因此，國際上公認的信息化總體架構是原則上将框架劃分為3層：PCS層、MES層、ERP層。

PCS層為底層，以硬設備為主，主要面向操作工人，實現生産過程操作運轉自動化，減少操作工人編制；

MES層為中間層，承上啟下，以生産運行管理軟件為主，主要面向生産管理人員，實現生産管理信息化，以及管理組織的扁平化和緊密化；

ERP層為最高層，以經營管理軟件為主，主要面向經營管理和決策人員，實現經營決策管理信息化以及管理組織的扁平化和集約化。

近期從最上層分離出決策層，演變成4層結構。突出實時制造性能監控、實時運營智能等管理理念。

MES的功能地位

MES主要管理4種資源，包括生産活動中的人力資源（Personnel Resources）、生産設備（Equipment）、物料和能源（Material and Energy）以及工藝過程鍊（Process Segments）；在企業經營計劃層面與生産過程控制層面之間，實現生産能力信息的交換、産品信息的交換、生産調度信息的交換、生産績效信息的交換（4P交換功能）。

AMR組織定義的MES有11個功能：

★ 生産資源分配與監控；

★ 作業計劃和排産；

★ 工藝規格标準管理；

★ 數據采集（裝置在線連接采集實時數據和各種參數信息，控制系統接口，生成生産數據記錄、質量數據、績效信息、台賬累計）；

★ 作業員工管理；

★ 産品質量管理；

★ 過程管理（過程控制、APC、基于模型的分析與模拟、與外部解析系統接口）；

★ 設備維護；

★ 績效分析；

★ 生産單元調度；

★ 産品跟蹤。

AMR組織則又把按着11個功能實現的整體解決方案稱為MESⅡ（Manufacturing Execution Solution）。其中生産資源計劃、排産與調度是主線。如圖所示。

實施MES的關鍵

① 對企業制造執行能力進行分析

MES是制造執行系統，為生産制造管理服務，旨在提高生産制造執行能力和水平。因此，實施MES前，首要問題是對現有的制造執行能力進行評估。從制造戰略、制造質量、供應鍊協調、信息收集、績效管理與改進、制造與IT基礎設施等角度把企業的制造執行能力成熟程度劃分為劣、可、良、優、未來追求目标共5個等級。使用該成熟度模型，根據企業目前狀況和環境對企業的要求，對企業進行評價，找出差距，定出目标。

② 選好功能模塊

MES系統中最重要的模塊——生産運行管理模塊的核心，即生産計劃、統計與調度。生産運行的基礎是設備及其運行，因此設備管理模塊和數據采集和存儲（實時數據庫），也應是MES的基本模塊。一般還有産品質量管理模塊，成本管理模塊，物料平衡與倉儲管理模塊等。目前，随着管理的集約化和精細化，又有新的需求。産生了新的信息技術和軟件，增加了MES的功能。

③ 做好集成

随着信息技術的進步，企業管理的空間、時間範圍在擴大，同時管理的細度或粒度又在縮小。從宏觀和微觀上都要求可視化和實時化，這就需要集成技術。一是MES各模塊的集成，二是MES和PCS層面、ERP層面的集成，三是企業内部與企業外部的集成。目前流行的理念和技術是實時績效管理、制造績效服務，如圖所示。

結論：

★ 信息化普遍設計為有機相連的3或4層架構。

★ ERP與MES的界限是模糊的，有些功能有重疊。所以，其模塊邊界的劃分是有學問的。 ERP不能代替MES，對流程行業尤其是這樣。

★ 以DCS為重點的控制系統，以ERP為代表的經營管理系統，以MES為核心的生産運行指揮調度系統，是企業信息化的3大領域，其中MES的效率和效益最具潛力。

★ MES重點關注“人、财、物”的“物”，”産、供、銷”的“産”，以及生産運行的“安、穩、長、滿、優”。

★ 實施MES可先從基礎的、基本的模塊做起，再實施擴充的、增強的、高級的模塊。

★ 沒有一家的産品能包打天下。MES模塊應優中選優，再通過第三方集成平台軟件進行綜合集成是上策。

★ 除了選取MES應用模塊、軟件外，選取集成商或主承包商提供整體解決方案和集成最關鍵。

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