MES的定义

MES(制造执行系统)是面向车间生产的管理系统。梅萨对MES的定义是：在从工单下达到成品完成的过程中，制造执行系统起到传递信息优化生产活动的作用。

在生产过程中，借助实时准确的信息，MES指导、发起和响应、报告生产活动。快速响应变化，减少没有附加值的生产活动，提高运营和流程的效率。MES可以提高投资回报率、净利润、现金流和库存周转率，保证及时交货。MES保证了生产活动中关键任务信息在整个企业内部和供应商之间的双向流动。

MESA提出了MES的功能组成和集成模型，定义了11个模块，包括资源管理、流程管理、单元管理、生产跟踪、绩效分析、文档管理、人力资源管理、设备维护管理、流程管理、质量管理和数据采集。

MES是面向车间的管理信息系统，位于上层计划管理系统和下层工业控制系统之间。它为操作员和经理提供计划的执行和跟踪以及所有资源(人员、设备、材料、客户需求等)的当前状态信息。).

MES的背景

目前，很多企业已经做了很多信息化项目，包括CRM、ERP、PLM、SCM、OA等等。这些系统给企业的管理带来了很多好处。但是这些系统都不能支持车间生产水平。上游管理和车间生产之间没有数据传输。

大多数企业车间依靠纸质报表和人工操作来实现上下游的沟通。这种方法效率很低，生成的数据不准确不完整。使企业无法在生产中做出准确的分析，从而实现精细化管理。企业的利益打折扣。

同时，在ERP应用过程中，该计划可以实时准确地发送到车间，车间生产的反馈可以不能实时和准确地获得，因此对生产的监控是缺失的。有必要将ERP规划与生产实时关联起来。作为桥梁的MES应运而生，弥补了企业信息架构的断层。

制造执行系统的发展历程

20世纪80年代末，美国先进制造研究院(AMR)首先提出了MES的概念。

1992年，美国成立了——MES国际联合会(MESA International)，这是一个以推广MES理念和产品为宗旨的贸易联合会。

1997年，MESA发布了6个关于MES的修订白皮书，详细阐述了MES的定义和功能、MES与相关系统之间的数据流、应用MES的好处、MES软件的评价和选择以及MES的发展趋势。

1999年，美国国家标准与技术研究院(NIST)基于MESA白皮书发布了一份关于MES模型的报告，对MES的相关概念进行了规范。

专用MES(点MES)。它主要是针对特定领域问题开发的系统，如车间维护、生产监控、有限产能调度或SCADA等。

的MES(集成MES)。起初，这种系统是为特定的标准化环境设计的，但现在已经扩展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等。它在功能上与上层的事务处理和下层的实时控制系统集成在一起。

集成制造执行系统。它将模块化应用组件技术应用于MES系统开发，是前两种MES系统的结合：既具有专用MES系统的特点，即I-MES中的部分功能作为可复用组件单独出售；它还具有集成MES的特点，即可以实现上下层之间的集成。I-MES还具有可定制、可重构、可扩展和互操作的特点，可以轻松实现不同厂商之间的集成、遗留系统保护、即插即用等功能。

第二代智能制造执行系统(MESII)。其核心目标是通过更精确的过程状态跟踪和更完整的数据记录获得更多的数据，以方便生产管理。它保证了车间生产的自动化

下一代MES(妈妈)。其显著特点是强调生产的同步(协调)，支持网络化制造。它通过MES引擎对一个或几个地方的工厂进行实时的生产信息和流程管理，以协调企业的所有生产活动，并建立一个面向流程的、敏捷的、有效的组织和分级管理，以同步企业的生产和运营。

在应用方面，国内MES明显落后于发达国家。近年来，随着我国智能制造的推进，国内市场对MES的需求很大。

MES功能介绍

质量管理：及时提供产品和制造过程的测量和尺寸分析，以确保产品质量控制，并识别需要注意的问题。它可以建议一些措施来纠正问题。还可以包括SPC/SQC跟踪、实验室信息管理系统(LIMS)中的离线检测操作和分析。

过程管理：监控生产过程，自动纠正偏差或为操作员提供决策支持，以纠正和改进过程中的活动。它可以包括警报管理。可以通过数据采集提供智能设备和MES之间的接口。(NIST认为过程管理活动已经在调度和质量管理中描述过了；MESA将其列在单独的列中，因为该活动可能由单独的系统执行)。

维护：跟踪和指导设备和工具的维护活动，以确保这些资源在制造过程中的可用性，确保定期或预防性维护计划，并对紧急问题(报警)做出响应，并维护事件或问题的历史信息，以支持故障诊断。

产品跟踪和谱系：提供所有工作阶段及其处理的可见性。它的状态信息可以包括：谁在做工作；供应商提供的零件、材料、批次和序列号；与产品相关的任何警告、返工或其他异常信息。它的在线跟踪功能还创建了历史记录，可追溯零件和每个最终产品的使用情况。

绩效分析：提供实际生产经营活动的最新报告，并与历史记录和预期经营结果进行比较。业绩结果包括对资源利用率、资源可用性、产品单位周期、与进度的一致性、与标准的一致性等指标的测量。

材料管理：管理材料(原材料、零件和工具)和消耗品的移动、缓冲和储存。这些运动可以直接支持过程操作或其他功能，例如设备维护或装配调整。(此功能是NIST添加的，其认为上述物料管理活动与资源分配和跟踪功能之间的关系不明确。)

MES与其他it系统的关系

MOM/MES处于计划系统和现场采集系统的中间，起着桥梁作用。MES自然需要处理很多IT系统，主要包括ERP、SCM、WMS、PDM、CRM、现场设备、现场采集系统等。

制造执行系统的商业价值

优化企业制造管理模式，加强过程管控，平衡企业资源利用率，优化生产能力，提高运营效率，实现精细化管理的目标。

加强各生产部门的协同办公能力，提高工作效率，降低生产成本。

提高生产数据统计分析的及时性和准确性，避免人为干扰，促进企业管理规范化。

为企业的产品、中间产品、原材料的质量检验提供有效、规范的管理支持。

实时控制计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息，以便各相关部门及时发现和解决问题。提高制造系统对变化的响应能力和客户服务水平；最后，可以利用MES系统建立标准化的生产管理信息平台，使企业的现场控制层和管理层之间的信息能够互联互通，从而提高企业的核心竞争力。

为什么要实施MES？

与其他信息系统相比，MES在中国的普及较晚。很多企业决策者经常开始问：为什么要实施MES？国外也有同样的理论

因为工厂级和车间级管理面临着新的挑战：上下游车间的高效沟通、信息的及时性和准确性、计划的随时变化、任务单位越来越小、质量可追溯性要求越来越高、管理人员成本上升等。

企业管理的内在规律。

从时空和业务链的角度来看，MES是企业管理中不可或缺的领域和环节。

它是信息技术发展的必然结果。

信息技术在企业中的应用，首先是解决生产过程控制的问题，它发展很快。然后是提高管理水平和手段，产生了以ERP为代表的大量软件。

然而，在实施ERP的过程中，人们发现：ERP规模大、周期长，导致46%的ERP项目逾期完工；过度支出和投入导致41%超出预算；由于诸多原因，49%未能达到预期的社会效益、经济效益和目标。其中一个重要因素就是忽视了与生产现场的联系和集成，而生产现场的数据，即完善的生产信息，是ERP的基础，也是集成的关键。

因为ERP层和DCS层的工作是分开进行的，所以存在两个问题：一是横向系统之间的信息孤岛，二是ERP和DCS之间缺少环或环节。这也是MES诞生的重要原因。

因此，国际公认的整体信息架构原则上分为三层：PCS层、MES层、ERP层。

PCS层是底层，主要是硬件设备，主要面向操作人员，实现生产过程中操作的自动化，减少操作人员的编制；

MES层是中间层，承上启下，以生产经营管理软件为主，主要面向生产管理人员，实现生产管理信息化，管理组织扁平化、紧缩化；

ERP层是最高层，以管理软件为主，主要面向管理层和决策者，实现管理决策和管理的信息化，管理组织的扁平化和集约化。

最近决策层从顶层分离出来，演变成四层结构。突出实时制造性能监控、实时运营智能等管理理念。

MES的功能状态

MES主要管理四种资源，包括人力资源、生产设备、物料和能源、工艺环节)；在生产活动中。业务计划层和生产过程控制层之间可以实现生产能力信息、产品信息、生产调度信息和生产绩效信息的交换(4P交换功能)。

AMR组织定义的MES有11个功能：

生产资源的分配和监控；

运营计划和生产调度；

过程标准管理；

数据采集(设备联机采集实时数据和各种参数信息，控制系统界面，生成生产数据记录、质量数据、性能信息和台帐积累)；

运营管理；

产品质量管理；

过程管理(过程控制、APC、基于模型的分析和模拟、与外部分析系统的接口)；

设备维护；

性能分析；

生产单元调度；

产品跟踪。

AMR组织调用按照11个功能实现的整体解决方案MES(制造执行解决方案)。其中，生产资源计划、生产调度和排产是主线。如图所示。

实施MES的关键

分析企业的制造执行能力。

MES是制造执行系统，服务于制造管理，旨在提高制造执行能力和水平。因此，在实施MES之前，首要的问题是评估现有的制造执行能力。从制造战略、制造质量、供应链协调、信息收集、绩效管理与改进、制造和IT基础设施等角度，将企业制造执行能力成熟度分为劣、中、好、优、未来追求目标五个等级。利用这种成熟度模型，根据当前形势和环境的要求

MES中最重要的模块——是生产运行管理模块的核心，即生产计划、统计和调度。生产是以设备及其运行为基础的，所以设备管理模块和数据采集存储(实时数据库)也应该是MES的基础模块。一般有产品质量管理模块、成本管理模块、物料平衡和仓库管理模块等。目前随着管理的集约化、精细化，有了新的需求。产生了新的信息技术和软件，增加了MES的功能。

做好整合。

随着信息技术的进步，企业管理的空间和时间范围在扩大，而管理的精细度或粒度在缩小。宏观和微观方面都要求可视化和实时性，这就需要集成技术。一是MES模块的集成，二是MES、PCS、ERP的集成，三是企业内外部的集成。目前比较流行的概念和技术是实时绩效管理和制造绩效服务，如图所示。

结论：

信息技术通常被设计成有机连接的三层或四层体系结构。

ERP和MES的界限模糊，部分功能重叠。所以模块边界的划分也就学会了。ERP可以不要取代MES，尤其是流程工业。

以DCS为核心的控制系统、以ERP为代表的管理系统和以MES为核心的生产运营指挥调度系统是企业信息化的三大领域，其中MES的效率和效益潜力最大。

MES专注于材料人力、财力和物力，生产生产、供应和销售和安全、稳定、长久、完整、卓越生产和经营。

MES的实施可以从基础和基本模块开始，然后实施扩展、增强和高级模块。

没有人美国的产品可以赢得世界。MES模块应该是优中选优，然后由第三方集成平台软件集成才是上策。

除了选择MES应用模块和软件，最重要的是选择集成商或主承包商提供整体解决方案和集成。

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