智慧工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES

過(guò)去十年，是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)孕育的十年，是理論發(fā)展和實(shí)踐摸索的十年。技術(shù)和應(yīng)用系統(tǒng)供應(yīng)商不斷的融合創(chuàng)新，致力于提供更集成、更智能的系統(tǒng)，打通企業(yè)運(yùn)營(yíng)和生產(chǎn)管理各環(huán)節(jié)。

MES作為制造企業(yè)生產(chǎn)前線解決方案，過(guò)去數(shù)年來(lái)發(fā)展迅速。通過(guò)MES實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品和組件生產(chǎn)數(shù)據(jù)收集與跟蹤，作業(yè)人員管理，生產(chǎn)狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控與質(zhì)量控制，從而加強(qiáng)ERP計(jì)劃的執(zhí)行能力，讓生產(chǎn)指令在車間現(xiàn)場(chǎng)有效執(zhí)行，并實(shí)現(xiàn)低成本、可視化管理，已成為制造企業(yè)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)的不二選擇。

對(duì)于制造企業(yè)而言，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)變化，滿足客戶個(gè)性化需求，最終必需能夠快速時(shí)的響應(yīng)和調(diào)整生產(chǎn)過(guò)程，作為管理和控制一線生產(chǎn)的MES因此至關(guān)重要。而更重要的是，MES要能夠與管理系統(tǒng)無(wú)縫銜接， 實(shí)現(xiàn)從需求到生產(chǎn)到交付的閉環(huán)。

智慧工廠的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES

“智能工廠” 的一個(gè)特征是可重新配置生產(chǎn)系統(tǒng)，它將對(duì)相關(guān)生產(chǎn)系統(tǒng)的屬性及參數(shù)進(jìn)行改變。生產(chǎn)管理系統(tǒng)（如生產(chǎn)控制）必須考慮這一點(diǎn)，所以新的生產(chǎn)管理系統(tǒng)始終需要更新那些會(huì)受影響的生產(chǎn)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)。受影響的系統(tǒng)不僅指的是本地系統(tǒng)，而且還包括所有生產(chǎn)過(guò)程中的其它各種系統(tǒng)。整個(gè)供應(yīng)鏈的資源供應(yīng)必須是可見(jiàn)的，并且在可用性方面要完全透明，要實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，必須先實(shí)現(xiàn)透明化。

MES（生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)）在整個(gè)企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中扮演承上啟下的角色，介于ERP與車間底層自動(dòng)化之間，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)精益制造、 柔性生產(chǎn)必不可少的信息化手段。

什么是MES

MES是“Manufacturing Execution System” 的英文縮寫，中文翻譯為“制造執(zhí)行系統(tǒng)” 、 “生產(chǎn)實(shí)施系統(tǒng)” 等。

MES是美國(guó)制造研究和生產(chǎn)管理界于20世紀(jì)90年代提出的關(guān)于生產(chǎn)組織和管理的新概念。按MESA國(guó)際聯(lián)合（MESA International）的定義，“MES能通過(guò)信息的傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)開(kāi)始到產(chǎn)品完成的整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化的管理，對(duì)工廠發(fā)生的實(shí)時(shí)事件，及時(shí)作出相應(yīng)的反應(yīng)和報(bào)告，并用當(dāng)前準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)對(duì)進(jìn)行相應(yīng)的指導(dǎo)和處理” 。

MES 產(chǎn)生的背景

（1）車間層生產(chǎn)管理系統(tǒng)本身發(fā)展的需要

在MES出現(xiàn)之前， 車間生產(chǎn)管理依賴若干獨(dú)立的單一功能軟件，如車間作業(yè)計(jì)劃系統(tǒng)、 工序調(diào)度、 工時(shí)管理、 設(shè)備管理、 庫(kù)存控制、 質(zhì)量管理、 數(shù)據(jù)采集等軟件來(lái)完成。這些軟件之間缺乏有效的集成與數(shù)據(jù)共享，難以達(dá)到車間生產(chǎn)過(guò)程的總體優(yōu)化。

為了提高車間生產(chǎn)過(guò)程管理的自動(dòng)化與智能化水平，必須對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集成化管理，實(shí)現(xiàn)信息集成與共享，從而達(dá)到車間生產(chǎn)過(guò)程整體全局優(yōu)化的目標(biāo)。

（2） MRPII/ERP進(jìn)一步發(fā)展的需要

MRPII/ERP強(qiáng)調(diào)企業(yè)的計(jì)劃性， 好的計(jì)劃應(yīng)該建立在實(shí)時(shí)、 準(zhǔn)確、全面信息的基礎(chǔ)之上。

MRPII/ERP無(wú)法及時(shí)獲取車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)信息， 造成“生產(chǎn)計(jì)劃”與“生產(chǎn)信息” 不同步， 使得計(jì)劃的合理性大打折扣。

因此， 必須把“生產(chǎn)” 與“計(jì)劃” 實(shí)時(shí)關(guān)聯(lián)起來(lái)。但MRPII/ ERP本身無(wú)法直接與生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的控制層相聯(lián)系， 作為連接兩者的橋梁，MES應(yīng)運(yùn)而生。

（3）MES填補(bǔ)了計(jì)劃與控制之間的鴻溝

（4） 其它先進(jìn)制造與管理模式發(fā)展的需要

計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）：對(duì)車間層制造過(guò)程及管理自動(dòng)化以及與其它分系統(tǒng)集成的需求；

JIT/精益生產(chǎn)：對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施“零庫(kù)存” 控制的需求；

網(wǎng)絡(luò)化制造：對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程及數(shù)據(jù)管理信息化、 集成化、 網(wǎng)絡(luò)化的需求；

敏捷制造：對(duì)車間生產(chǎn)過(guò)程集成化、 智能化、 柔性化的需求。

（5） 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展為MES提供了技術(shù)支撐

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、 數(shù)據(jù)庫(kù)及計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)的發(fā)展：Internet /Intranet/LAN/Field Bus/MAP，大型分布式數(shù)據(jù)庫(kù)，分布式對(duì)象計(jì)算、 軟總線及組件技術(shù)等；

自動(dòng)控制與傳感檢測(cè)技術(shù)：PLC/DCS/SCADA， 智能儀表，數(shù)字傳感器，網(wǎng)絡(luò)數(shù)控技術(shù)等；

計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理技術(shù)的普及與發(fā)展：生產(chǎn)計(jì)劃與控制，設(shè)備管理，工具管理，質(zhì)量管理與控制，過(guò)程管理及工作流技術(shù)等。

MES的綜合效益

業(yè)務(wù)的協(xié)同性。

使傳統(tǒng)的生產(chǎn)過(guò)程“黑箱” 透明化， 不僅提高了企業(yè)信息集成的程度， 也使 企業(yè)極大地改善了業(yè)務(wù)部門間的“協(xié)同性” ；

計(jì)劃的適應(yīng)性。

不僅使企業(yè)制定的生產(chǎn)計(jì)劃具有了更明顯的可操作性， 使計(jì)劃得到更有效的執(zhí)行， 同時(shí)， 在計(jì)劃執(zhí)行可以得到保證的條件下， 企業(yè)可以進(jìn)一步提高計(jì)劃的精確性和適應(yīng)性， 以便有效地配置和利用有限資源；

產(chǎn)品成本的可降低性。

在獲取了大量跟為準(zhǔn)確的分步成本數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上， 不僅使企業(yè)可以更精確地核算和控制產(chǎn)品成本，也為降低產(chǎn)品成本指出了方向和方法；

過(guò)程績(jī)效的可衡量性。

在獲取大量過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，不僅使企業(yè)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)狀了如指掌， 同時(shí)， 也便于企業(yè)對(duì)過(guò)程作業(yè)績(jī)效進(jìn)行有依據(jù)的衡量；

過(guò)程性能的可改進(jìn)性。

在積累了大量過(guò)程歷史數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，不僅使企業(yè)可以盡快建立過(guò)程目標(biāo)， 同時(shí)， 也便于企業(yè)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的分析實(shí)施過(guò)程的改進(jìn)；

MES系統(tǒng)在智能工廠中的作用

MES系統(tǒng)在智能工廠的構(gòu)建過(guò)程中的功能主要體現(xiàn)在四個(gè)方面，即網(wǎng)絡(luò)化功能、透明管理功能、無(wú)紙化功能和精確化功能，這四個(gè)方面也是智能工廠建設(shè)的最終目標(biāo)，要實(shí)現(xiàn)這些功能的關(guān)鍵在于，MES系統(tǒng)必須建立在工廠各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的大數(shù)據(jù)采集基礎(chǔ)之上，通過(guò)強(qiáng)大的云計(jì)算能力，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的全方位跟蹤分析，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能工廠解決方案。

首先是實(shí)現(xiàn)智能工廠的網(wǎng)絡(luò)化，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)成為工業(yè)發(fā)展的重要推動(dòng)力量，MES系統(tǒng)可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)工廠網(wǎng)絡(luò)水平的提升。它集成車間設(shè)備，能夠?qū)崿F(xiàn)車間設(shè)備的集成化控制管理和設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間的信息交換，改變了傳統(tǒng)的單機(jī)運(yùn)行模式，將整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)串聯(lián)在一起，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化配置和重組，減少人力成本，大大提高設(shè)備的使用效率。

其次，提高智能工廠的透明管理能力，MES系統(tǒng)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)對(duì)車間生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，了解工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中車間設(shè)備的生產(chǎn)狀態(tài)和工人的工作狀態(tài)，使企業(yè)對(duì)智能工車間設(shè)備狀況和加工信息一目了然，提高了管理的透明度，可以幫助管理者制定客觀的生產(chǎn)計(jì)劃，并下發(fā)到生產(chǎn)空間，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的科學(xué)管理。

再次，實(shí)現(xiàn)智能工廠車間的無(wú)紙化，智能工廠通過(guò)引入MES系統(tǒng)，可以提升智能工程的無(wú)紙化能力。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，把智能工廠車間的生產(chǎn)過(guò)程通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)一的經(jīng)營(yíng)管理，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化生產(chǎn)，并且在生產(chǎn)的過(guò)程中將生產(chǎn)信息以數(shù)據(jù)的形式實(shí)現(xiàn)即時(shí)傳遞，避免了紙質(zhì)文檔在傳遞的過(guò)程中出現(xiàn)丟失的現(xiàn)象，數(shù)據(jù)在傳遞的過(guò)程中能夠及時(shí)的進(jìn)行備份，在保證信息安全性的同時(shí)，提高了信息儲(chǔ)存效率，實(shí)現(xiàn)快速作業(yè)。

最后，提高智能工廠生產(chǎn)的精細(xì)化，現(xiàn)在企業(yè)的生產(chǎn)已經(jīng)不再是追求簡(jiǎn)單的生產(chǎn)過(guò)程，而是對(duì)生產(chǎn)的精確化管理有了更高的要求。利用MES技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的量化，通過(guò)計(jì)算機(jī)設(shè)定更加精確的生產(chǎn)比例，幫助工廠實(shí)現(xiàn)精度生產(chǎn)。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的MES系統(tǒng)SaaS化趨勢(shì)

生產(chǎn)設(shè)備制造企業(yè)未來(lái)的設(shè)備聯(lián)網(wǎng)，一方面用于設(shè)備維護(hù)，另外一方面要為客戶（生產(chǎn)制造企業(yè)）的生產(chǎn)制造過(guò)程提供設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)；而生產(chǎn)制造企業(yè)的設(shè)備需要與企業(yè)管理系統(tǒng)結(jié)合，未來(lái)在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)來(lái)自設(shè)備，MES打通設(shè)備數(shù)據(jù)與經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)。

未來(lái)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的發(fā)展路徑，一方面是平臺(tái)企業(yè)，要首先實(shí)現(xiàn)MES功能（這里指生產(chǎn)制造類型的企業(yè)，如果以設(shè)備運(yùn)維企業(yè)為主，首先實(shí)現(xiàn)的設(shè)備的監(jiān)控）；另外一種途徑就是MES功能SaaS化。

平臺(tái)＋MES功能，是平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)MES，先有了SaaS框架完成MES功能；或者M(jìn)ES的SaaS化，將MES通過(guò)平臺(tái)構(gòu)建SaaS化的服務(wù)。無(wú)論哪個(gè)路徑未來(lái)MES將來(lái)都會(huì)有SaaS化的功能（現(xiàn)在的MES功能會(huì)分層，基于管理的MES功能會(huì)是SaaS化的，要求數(shù)據(jù)相應(yīng)快及時(shí)處理的MES功能會(huì)在邊緣計(jì)算側(cè)，但一定有一部分功能會(huì)是SaaS化的）。

MES的SaaS化是大趨勢(shì)。但MES的SaaS化是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，有很多基礎(chǔ)的環(huán)境需要建立。脫離了這個(gè)基礎(chǔ)，MES的SaaS化有很高的風(fēng)險(xiǎn)。

最早期的企業(yè)軟件是項(xiàng)目型，通過(guò)軟件開(kāi)發(fā)的形式實(shí)現(xiàn)，這個(gè)期間軟件項(xiàng)目的成功取決于項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)；一些項(xiàng)目的通用功能形成了產(chǎn)品，就形成了企業(yè)應(yīng)用的套裝軟件。企業(yè)總是千差萬(wàn)別，哪怕同一個(gè)行業(yè)同一個(gè)規(guī)模的企業(yè)的管理都不一致，所以企業(yè)應(yīng)用軟件行業(yè)流行的模式是套裝軟件＋咨詢實(shí)施團(tuán)隊(duì)來(lái)完成的。雖然套裝軟件降低了純粹的項(xiàng)目型開(kāi)發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，但服務(wù)團(tuán)隊(duì)的水平不一致帶來(lái)的效果差異和服務(wù)團(tuán)隊(duì)稀缺兩個(gè)因素制約著企業(yè)應(yīng)用軟件的規(guī)?；?/p>

企業(yè)應(yīng)用軟件企業(yè)，將具有通用流程、相似功能以SaaS化提供服務(wù)，降低了用戶使用軟件的成本門檻（早期投入低，按使用付費(fèi)），技術(shù)能力門檻（不需企業(yè)自己建立機(jī)房，系統(tǒng)運(yùn)維的技術(shù)門檻降低）。將會(huì)促進(jìn)更多的企業(yè)使用SaaS軟件。

而SaaS化的軟件，需要標(biāo)準(zhǔn)化，可以用同一個(gè)功能為更多的企業(yè)服務(wù)，只有具有了規(guī)模效應(yīng)，才可能以較低的收費(fèi)而實(shí)現(xiàn)盈利。

SaaS化的MES功能，首先具有通用性，適用于大多數(shù)的用戶；同時(shí)還要具有一定的標(biāo)準(zhǔn)性，用于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?/p>

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的MES，或許將重新定義，在協(xié)同制造方面超越目前內(nèi)部個(gè)人和組織范疇，而擴(kuò)展至與供應(yīng)商和客戶的連接，在制造智能方面將不限于收集、分析與展現(xiàn)，而將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析、協(xié)同智能決策，及時(shí)調(diào)整制造執(zhí)行過(guò)程。制造執(zhí)行（Manufacturing Execution） 系統(tǒng)將蛻變?yōu)樽吭街圃欤∕anufacturing Excellence）系統(tǒng)。后面的十年，必將是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)踐和快速發(fā)展的十年，隨著SMAC和M2M技術(shù)的發(fā)展，提升和拓展MES，應(yīng)對(duì)新的客戶需求和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，對(duì)制造企業(yè)將至關(guān)重要。

審核編輯 ：李倩