单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,,,*,第六章 制造执行系统（MES）,,,8.1,MES,的,的,概,概,念,念,及,及,产,产,生,生,、,、,发,发,展,展,8.1.1MES,的,的,概,概,念,念,制,造,造,执,执,行,行,系,系,统,统,（,（ManufacturingExecutionSystem,，,，MES,）,）,是,是,随,随,着,着,近,近,十,十,几,几,年,年,来,来,生,生,产,产,形,形,态,态,的,的,变,变,革,革,而,而,产,产,生,生,的,的,，,，,因,因,而,而,它,它,的,的,发,发,展,展,史,史,比,比MIS,、,、ERP,、,、CAD/CAM,等,等,要,要,短,短,，,，,但,但,人,人,们,们,对,对,它,它,的,的,研,研,究,究,和,和,应,应,用,用,却,却,开,开,展,展,的,的,非,非,常,常,迅,迅,速,速,MES国际联合,会,会（Manufacturing Execution System Association，MESA,）,）对MES的定,义,义是：“MES,提,提供为优化从订,单,单投入到产品完,成,成的生产活动所,需,需的信息。
MES运用及时、准,确,确的信息，指导,、,、启动、响应并,记,记录工厂活动，,从,从而能够对条件,的,的变化做出迅速,的,的响应，减少非,增,增值活动，提高,公,公司运作过程的,效,效率MES在,企,企业和供应链间,，,，以双向交互的,形,形式提供生产活,动,动的基础信息从以上定义看出,，,，MES在工厂,综,综合自动化系统,中,中起着中间层的,作,作用——在MRP II、ERP系统产生的长,期,期计划的指导下,，,，MES根据底,层,层控制系统采集,的,的与生产有关的,实,实时数据，对短,期,期生产作业的计,划,划调度、监控、,资,资源配置和生产,过,过程进行优化其,其关键是强调整,个,个生产过程的优,化,化，它需要收集,生,生产过程中大量,的,的实时数据，并,对,对实时事件及时,处,处理同时又与,计,计划层和控制层,保,保持双向通信能,力,力，从上下两层,接,接收相应数据并,反,反馈处理结果和,生,生产指令因此，MES不,同,同于以派工单形,式,式为主的生产管,理,理和辅助的物料,流,流为特征的传统,车,车间控制器，也,不,不同于偏重于作,业,业与设备调度为,主,主的单元控制器,，,，而应将MES,作,作为一种生产模,式,式，把制造系统,的,的计划和进度安,排,排、追踪、监视,和,和控制、物料流,动,动、质量管理、,设,设备的控制和计,算,算机集成制造接,口,口（CIM）等,一,一体化去考虑，,以,以最终实施制造,自,自动化战略。
8.1.2 MES的产生背景,21世纪，许多,企,企业通过实施MRPII/ERP来加强管理然,然而上层生产计,划,划管理受市场影,响,响越来越大，计,划,划明显跟不上变,化,化企业决策者,认,认识到，计划的,制,制订要依赖于市,场,场和实际的作业,执,执行状态，而不,能,能完全以物料和,库,库存回报来控制,生,生产同时，MRPⅡ/ERP软件主,要,要是针对资源计,划,划，通常能处理,昨,昨天以前发生的,事,事情（作历史分,析,析），亦可预计,并,并处理明天将要,发,发生的事件，但,对,对今天正在发生,的,的事件却往往留,下,下了不规范的缺,口,口，即传统生产,现,现场管理是一黑,箱,箱作业，造成了,生,生产计划与生产,过,过程的脱节问题,—,——这一问题长,期,期以来不仅直接,影,影响企业的生产,效,效率，而且成为,制,制约现代企业内,部,部信息集成和企,业,业之间供应链优,化,化的瓶颈制造执行系统（MES）恰好能,填,填补这一空白MES是处于计,划,划层和车间层操,作,作控制系统SFC之间的执行层,，,，主要负责生产,管,管理和调度执行,，,，弥合了企业计,划,划层和生产车间,过,过程控制系统之,间,间的间隔。
它通,过,过控制包括物料,、,、设备、人员、,流,流程指令和设施,在,在内的所有工厂,资,资源来提高制造,的,的竞争力，提供,了,了一种系统地在,统,统一平台上集成,诸,诸如质量控制、,文,文档管理、生产,调,调度等功能的方,式,式，从而实现企,业,业实时化的ERP/MES/SFC系统8.1.3 MES的现状与发,展,展趋势,,MES作为生产,形,形态变革的产物,，,，其根源可追溯,到,到20世纪70,年,年代的零星车间,级,级应用但MES概念则是美国,管,管理界于20世,纪,纪90年代提出,的,的美国先进制造研,究,究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)通过,对,对大量企业的调,查,查发现，现有的,企,企业生产管理系,统,统普遍由以MRPII/ERP,为,为代表的企业管,理,理软件，以SCADA、HMI(HumanMachine Interface)为代,表,表的生产过程监,控,控软件和以实现,操,操作过程自动化,、,、支持企业全面,集,集成的MES软,件,件群组成根据调查结果，AMR于1992年提出了三层,的,的企业集成模型,（,（见下图）：,,,目前，一些从事MES开发的专,业,业公司（如美国,的,的 Consilium，加拿,大,大的 Promise 公司等,）,）拥有一定的市,场,场份额。
但这些,公,公司大多是针对,特,特定的生产类型,，,，或特定的功能,需,需求而开发出MES，存在着通,用,用性差、可集成,性,性弱、重构能力,差,差等缺点另外，由于工厂,可,可能会从不同的,软,软件供应商购买,适,适合自己的MES模块，或将现,有,有系统（legacy system）集成为MES功能的一,部,部分，结果导致,许,许多工厂的MES系统实际上是,一,一个大杂烩，每,个,个系统都有各自,的,的处理逻辑、数,据,据库、数据模型,和,和通信机制，导,致,致系统很难随技,术,术的更新而进行,升,升级为了解决MES,与,与外部系统的集,成,成问题，可集成MES (Integratable MES,，,，I-MES),逐,逐渐成为人们研,究,究的热点I-MES采用高效,的,的基础框架，通,过,过将面向对象技,术,术、消息机制和,组,组件技术应用到,系,系统开发中，既,大,大大增强了系统,的,的集成性和适应,性,性，又能满足关,键,键事物的处理I-MES结构,分,分为以下三个层,次,次：领域层(domain-specificlayer),、,、对象层(object layer)和基础,架,架构层(low-levelinfrastructurelayer),。
三层之间相互,独,独立，从而为I-MES的实现,提,提供了技术保证,I-MES具,有,有一些优点，如,单,单一的逻辑数据,库,库、统一的数据,模,模型、系统内部,良,良好的集成性等,，,，从而能实现客,户,户化、可重构和,互,互操作一个,典,典型,的,的I-MES,系,系统,的,的体,系,系结,构,构,：,：,,,8.2,MES的,技,技术,架,架构,8.2.1MES的,功,功能,模,模块,作为,一,一种,计,计算,机,机辅,助,助生,产,产管,理,理系,统,统，MES重,要,要使,命,命就,是,是实,现,现企,业,业的,连,连续,信,信息,流,流MES国,际,际联,合,合会,归,归纳,了,了十,一,一个,主,主要,的,的MES,功,功能,模,模块,，,，包,括,括工,序,序详,细,细调,度,度、,资,资源,分,分配,和,和状,态,态管,理,理、,生,生产,单,单元,分,分配,、,、物,料,料和,过,过程,管,管理,、,、人,力,力资,源,源管,理,理、,维,维护,管,管理,、,、质,量,量管,理,理、,文,文档,控,控制,、,、产,品,品跟,踪,踪和,产,产品,清,清单,管,管理,、,、性,能,能分,析,析和,数,数据,采,采集,模,模块,。
8.2.2MES的,独,独到技术,MES涉及,的,的技术领域,，,，很多方面,与,与MRPII、ERP所用技术,相,相类似这,里,里仅就MES中较有特,色,色的技术进,行,行说明运行状态实,时,时采集技术,：,：对机器,的,的开/停、,加,加工运行状,态,态进行实时,采,采集，为计,划,划控制和动,态,态调度提供,及,及时、准确,的,的信息支持,，,，使车间管,理,理与控制真,正,正做到实时,NC（Numerical Control,，,，数控）程,序,序的传输技,术,术 ：在MES系统中,，,，NC程序,的,的双向传输,主,主要解决具,有,有不同传输,协,协议的数控,系,系统NC程,序,序的传输问,题,题维修知识库,的,的建立与维,修,修向导技术,：,：是MES的一项关,键,键技术，它,可,可以实现辅,助,助故障诊断,，,，在对故障,的,的统计、归,类,类分析的基,础,础上，建立,故,故障现象与,原,原因之间的,关,关系，通过,决,决策树的方,式,式支持故障,诊,诊断8.2.3MES的,优,优势,,携手上下层,、,、优化数据,流,流,MES,在,在工厂,综,综合自,动,动化系,统,统中起,着,着中间,层,层的作,用,用。
在MES,下,下层，,是,是底层,生,生产控,制,制系统,，,，包括DCS,、,、PLC、NC/CNC和SCADA或,这,这几种,类,类型的,组,组合；,在,在MES上层,，,，则是,高,高层管,理,理计划,系,系统，,包,包括MRPII/ERP从时间,因,因素分,析,析，在MES,之,之上的,计,计划系,统,统考虑,的,的问题,域,域是中,长,长期的,生,生产计,划,划（时,间,间因子,＝,＝100倍）,；,；执行,层,层MES系统,处,处理的,问,问题域,是,是近期,生,生产任,务,务的协,调,调安排,问,问题（,时,时间因,子,子＝10倍）,；,；控制,层,层系统,则,则必须,实,实时地,接,接收生,产,产指令,，,，使设,备,备正常,加,加工运,转,转（时,间,间因子,＝,＝1倍,）,）它,们,们相互,关,关联、,互,互为补,充,充，实,现,现企业,的,的连续,信,信息流,从层次,角,角度分,析,析，制,造,造企业,的,的控制,结,结构可,划,划分为,工,工厂层,（,（或公,司,司层）,、,、车间,层,层、单,元,元层（,企,企业的,工,工段或,班,班组）,和,和设备,层,层通,常,常，ERP系,统,统处于,工,工厂层,和,和车间,层,层；设,备,备控制,系,系统处,于,于设备,层,层，有,时,时会扩,展,展到单,元,元层；,而,而MES则总,是,是处于,车,车间层,与,与单元,层,层。
因,此,此，MES与ERP,在,在车间,层,层（有,时,时包括,单,单元层,）,）的功,能,能上会,有,有部分,重,重复制造企业的控,制,制结构图,,,如上图所示,，,，计划与控,制,制指令自上,而,而下越来越,详,详细与具体,，,，而由分布,在,在生产现场,的,的数据采集,系,系统采集的,实,实时数据自,下,下而上经过,层,层层汇总，,数,数据的综合,性,性越来越强,在MRPII、ERP系统产生,的,的长期计划,的,的指导下，MES根据,底,底层控制系,统,统采集的与,生,生产有关的,实,实时数据，,进,进行短期生,产,产作业的计,划,划调度、监,控,控、资源配,置,置和生产过,程,程的优化等,工,工作下图,描,描述了MES在企业中,的,的数据流图,企业中MES的数据流,图,图,,,在信息交互,的,的具体内容,方,方面，MES向上层提,交,交周期盘点,次,次数、生产,能,能力、材料,消,消耗、劳动,力,力和生产线,运,运行性能、,在,在制品(WIP)存放,位,位置和状态,、,、实际定单,执,执行等涉及,生,生产运行的,数,数据；向底,层,层控制系统,发,发布生产指,令,令控制及有,关,关的生产线,运,运行的各种,参,参数等。
下,图,图描述了MES与计划,层,层和控制层,的,的信息交互,关,关系MES与计划层,和,和控制层的信息,交,交互,,,与ERP优势互,补,补,1）ERP的不,足,足,虽然ERP能够,很,很好地解决生产,计,计划问题，但是,在,在车间这一层次,的,的控制却往往不,够,够完善而且ERP系统中车间,加,加工单和调度单,的,的时间跨度（或,计,计划期）常常比,较,较长，通常为周,但实际时间跨,度,度完全根据系统,的,的实施要求和控,制,制细度来确定另,另外，ERP通,常,常采集主要工序,现,现场信息的时候,，,，基本靠手工录,入,入，不仅效率低,、,、易出错，而且,输,输入的数据是基,本,本上是前一个班,或,或前一天的数据,，,，信息滞后2）MES的优,势,势,MES的计划调,度,度功能与ERP,车,车间层的功能有,些,些类似，但MES的计划调度的,功,功能比较强，制,定,定的计划也比较,详,详细；,MES一般按车,间,间层和单元层分,级,级制定作业计划,，,，并对车间的每,一,一台设备或操作,人,人员分派任务，,通,通常会细化到计,划,划期内每个单元,每,每台设备每天（,或,或每班）的生产,任,任务 ；,MES系统反馈,的,的数据不仅包括,每,每台设备、每个,工,工序和每个操作,人,人员的数据，还,包,包括加工过程中,的,的状态数据，而,且,且采用自动化数,据,据采集技术实现,实,实时采集。
综上所述，如果,把,把MES与ERP集成起来，不,仅,仅能充分发挥它,们,们各自的优势，,还,还可使MES系,统,统的生产计划更,合,合理，使ERP,系,系统的数据更及,时,时有效，工作效,率,率更高8.3,MES的应用,8.3.1 MES应用的行业,差,差异,MES的应用，,涉,涉及到具体的生,产,产过程，故要充,分,分考虑到企业的,具,具体情况，以谋,求,求最合适的信息,化,化解决方案企业的生产方式,，,，主要可以分为,按,按定单生产、按,库,库存生产或上述,两,两者的组合从,生,生产类型上考虑,，,，则可以分为批,量,量生产和单件小,批,批生产从产品,类,类型和生产工艺,组,组织方式上，企,业,业的行业类型可,分,分为流程生产行,业,业和离散制造行,业,业典型的流程生产,行,行业有医药、石,油,油化工、电力、,钢,钢铁等领域，主,要,要采用按库存、,批,批量、连续的生,产,产方式典型的,离,离散制造行业主,要,要包括机械制造,、,、航空制造、汽,车,车制造等，既有,按,按定单生产，也,有,有按库存生产；,既,既有批量生产，,也,也有单件小批生,产,产流程生产行业和,离,离散制造行业在,产,产品结构、工艺,流,流程、生产组织,方,方式等方面都存,在,在较大的差别。
所,所以，在MES,应,应用上，要根据,行,行业特征区别对,待,待，主要是对MRPII/ERP的要求不同，,具,具体表现在：,1)对生产模型,的,的要求不同：流,程,程生产行业的生,产,产模型以配方为,核,核心，而离散行,业,业的生产模型以,产,产品BOM为核,心,心2）生产计划方,式,式 不同：流程,企,企业根据市场的,需,需求进行生产，,离,离散企业根据定,单,单或市场预测作,为,为生产计划制订,的,的依据3）作业计划调,度,度不同：离散企,业,业根据优先级、,工,工作中心能力、,设,设备能力调度，,是,是基于有限能力,的,的调度；流程企,业,业是连续的生产,方,方式，不需要也,无,无法精确到工序,级,级别，而是以整,个,个流水生产线为,单,单元进行调度4）数,据,据采集,不,不同：,离,离散企,业,业以手,工,工上报,为,为主，,并,并可以,结,结合条,形,形码采,集,集等半,自,自动信,息,息采集,技,技术；,流,流程生,产,产行业,的,的自动,化,化程度,较,较高，,对,对于MES而,言,言，重,点,点在于,系,系统构,建,建的时,候,候与这,些,些自动,化,化设备,做,做好数,据,据接口,。
5）作,业,业指令,的,的下达,不,不同：,离,离散行,业,业的MES,一,一般采,用,用派工,单,单、施,工,工单等,书,书面方,式,式，或,采,采用电,子,子看板,方,方式；,流,流程生,产,产行业,的,的MES不仅,要,要下达,作,作业指,令,令，还,要,要将作,业,业指令,转,转化为,各,各个机,组,组及设,备,备的操,作,作指令,和,和各种,基,基础自,动,动化设,备,备的控,制,制参数,（,（如PID控,制,制参数,）,）8.3.2MES,的,的实施,将MES系统,导,导入到,企,企业的,运,运作体,系,系之中,，,，企业,需,需要先,完,完善管,理,理基础,，,，根据,自,自身情,况,况选择,好,好“合,身,身”的MES,软,软件系,统,统，而,后,后采用,科,科学的,实,实施方,法,法充分,准,准备，,才,才能促,使,使MES正式,运,运行、,发,发挥效,用,用MES,的,的管理,基,基础,信息技,术,术可以,成,成为提,高,高企业,管,管理水,平,平的有,效,效手段,，,，但不,会,会自动,地,地解决,企,企业的,管,管理问,题,题因,为,为没有,健,健全的,管,管理体,系,系，MES系,统,统信息,的,的及时,维,维护就,难,难以保,证,证，信,息,息就不,能,能得到,有,有效利,用,用。
要,想,想成功,实,实施MES，,企,企业必,须,须先在,管,管理上,下,下功夫,—,——与MES,密,密切相,关,关的工,作,作，包,括,括车间,环,环境、,职,职责分,工,工以及,人,人员保,障,障等方,面,面1）定,置,置，改,善,善车间,环,环境：,是,是指通,过,过对生,产,产和工,作,作环境,的,的分析,，,，把生,产,产和工,作,作需要,的,的物品,按,按照工,艺,艺的需,要,要科学,地,地确定,位,位置2）合,理,理分工,、,、明确,责,责职：,对,对企业,的,的业务,流,流程进,行,行合理,重,重组，,去,去除重,叠,叠的部,门,门责能,，,，减少,无,无效劳,动,动，合,理,理分工,、,、明确,责,责职3）提,供,供人员,保,保证：,对,对不同,类,类型、,不,不同层,次,次人员,进,进行不,同,同的培,训,训方式,MES,的,的实施,进,进程,一个典,型,型的MES实,施,施进程,，,，主要,包,包括前,期,期工作,、,、实施,准,准备、,模,模拟运,行,行与试,运,运行、,切,切换运,行,行以及,新,新系统,运,运行几,个,个阶段,，,，如下,图,图所示,MES,实,实施进,程,程,,,1）项,目,目前期,，,，打好,基,基础：MES,软,软硬件,安,安装之,前,前，主,要,要工作,包,包括前,面,面提到,的,的MES培训,、,、车间,现,现场问,题,题诊断,，,，以及,需,需求分,析,析、软,件,件选型,等,等方面,的,的工作,。
2）实,施,施准备,，,，“软,”,”“硬,”,”兼顾,：,：准备,并,并录入,一,一系列,基,基础数,据,据；建,设,设好网,络,络系统,；,；MES软件,的,的选型,；,；进行,系,系列原,型,型测试,；,；MES补充,开,开发3）运,行,行管理,：,：进行,实,实战性,模,模拟并,制,制定工,作,作规程,；,；进行,试,试运行,；,；切换,运,运行4）业,绩,绩评价,和,和后期,支,支持。