智慧工厂的制造执行系统MES

过去十年，是工业互联网孕育的十年，是理论发展和实践摸索的十年。技术和应用系统供应商不断的融合创新，致力于提供更集成、更智能的系统，打通企业运营和生产管理各环节。

MES作为制造企业生产前线解决方案，过去数年来发展迅速。通过MES实现产品和组件生产数据收集与跟踪，作业人员管理，生产状态实时监控与质量控制，从而加强ERP计划的执行能力，让生产指令在车间现场有效执行，并实现低成本、可视化管理，已成为制造企业应对市场的不二选择。

对于制造企业而言，应对市场变化，满足客户个性化需求，最终必需能够快速时的响应和调整生产过程，作为管理和控制一线生产的MES因此至关重要。而更重要的是，MES要能够与管理系统无缝衔接， 实现从需求到生产到交付的闭环。

智慧工厂的制造执行系统MES

“智能工厂” 的一个特征是可重新配置生产系统，它将对相关生产系统的属性及参数进行改变。生产管理系统（如生产控制）必须考虑这一点，所以新的生产管理系统始终需要更新那些会受影响的生产系统的当前状态。受影响的系统不仅指的是本地系统，而且还包括所有生产过程中的其它各种系统。整个供应链的资源供应必须是可见的，并且在可用性方面要完全透明，要实现智能化生产，必须先实现透明化。

MES（生产制造执行系统）在整个企业生产过程中扮演承上启下的角色，介于ERP与车间底层自动化之间，是企业实现精益制造、 柔性生产必不可少的信息化手段。

什么是MES

MES是“Manufacturing Execution System” 的英文缩写，中文翻译为“制造执行系统” 、 “生产实施系统” 等。

MES是美国制造研究和生产管理界于20世纪90年代提出的关于生产组织和管理的新概念。按MESA国际联合（MESA International）的定义，“MES能通过信息的传递，对从订单下达开始到产品完成的整个产品生产过程进行优化的管理，对工厂发生的实时事件，及时作出相应的反应和报告，并用当前准确的数据对进行相应的指导和处理” 。

MES 产生的背景

（1）车间层生产管理系统本身发展的需要

在MES出现之前， 车间生产管理依赖若干独立的单一功能软件，如车间作业计划系统、 工序调度、 工时管理、 设备管理、 库存控制、 质量管理、 数据采集等软件来完成。这些软件之间缺乏有效的集成与数据共享，难以达到车间生产过程的总体优化。

为了提高车间生产过程管理的自动化与智能化水平，必须对车间生产过程进行集成化管理，实现信息集成与共享，从而达到车间生产过程整体全局优化的目标。

（2） MRPII/ERP进一步发展的需要

MRPII/ERP强调企业的计划性， 好的计划应该建立在实时、 准确、全面信息的基础之上。

MRPII/ERP无法及时获取车间生产现场的实时信息， 造成“生产计划”与“生产信息” 不同步， 使得计划的合理性大打折扣。

因此， 必须把“生产” 与“计划” 实时关联起来。但MRPII/ ERP本身无法直接与生产现场的控制层相联系， 作为连接两者的桥梁，MES应运而生。

（3）MES填补了计划与控制之间的鸿沟

（4） 其它先进制造与管理模式发展的需要

计算机集成制造系统（CIMS）：对车间层制造过程及管理自动化以及与其它分系统集成的需求；

JIT/精益生产：对生产现场实施“零库存” 控制的需求；

网络化制造：对车间生产过程及数据管理信息化、 集成化、 网络化的需求；

敏捷制造：对车间生产过程集成化、 智能化、 柔性化的需求。

（5） 相关技术的发展为MES提供了技术支撑

计算机网络、 数据库及计算机软件技术的发展：Internet /Intranet/LAN/Field Bus/MAP，大型分布式数据库，分布式对象计算、 软总线及组件技术等；

自动控制与传感检测技术：PLC/DCS/SCADA， 智能仪表，数字传感器，网络数控技术等；

计算机辅助生产管理技术的普及与发展：生产计划与控制，设备管理，工具管理，质量管理与控制，过程管理及工作流技术等。

MES的综合效益

业务的协同性。

使传统的生产过程“黑箱” 透明化， 不仅提高了企业信息集成的程度， 也使 企业极大地改善了业务部门间的“协同性” ；

计划的适应性。

不仅使企业制定的生产计划具有了更明显的可操作性， 使计划得到更有效的执行， 同时， 在计划执行可以得到保证的条件下， 企业可以进一步提高计划的精确性和适应性， 以便有效地配置和利用有限资源；

产品成本的可降低性。

在获取了大量跟为准确的分步成本数据的基础上， 不仅使企业可以更精确地核算和控制产品成本，也为降低产品成本指出了方向和方法；

过程绩效的可衡量性。

在获取大量过程实时数据的基础上，不仅使企业对生产过程现状了如指掌， 同时， 也便于企业对过程作业绩效进行有依据的衡量；

过程性能的可改进性。

在积累了大量过程历史数据的基础上，不仅使企业可以尽快建立过程目标， 同时， 也便于企业通过对数据的分析实施过程的改进；

MES系统在智能工厂中的作用

MES系统在智能工厂的构建过程中的功能主要体现在四个方面，即网络化功能、透明管理功能、无纸化功能和精确化功能，这四个方面也是智能工厂建设的最终目标，要实现这些功能的关键在于，MES系统必须建立在工厂各个生产环节的大数据采集基础之上，通过强大的云计算能力，实现对数据的全方位跟踪分析，最终实现系统的智能工厂解决方案。

首先是实现智能工厂的网络化，随着信息技术的不断发展，工业互联网成为工业发展的重要推动力量，MES系统可以通过互联网实现工厂网络水平的提升。它集成车间设备，能够实现车间设备的集成化控制管理和设备与计算机之间的信息交换，改变了传统的单机运行模式，将整个生产系统串联在一起，帮助企业实现资源的优化配置和重组，减少人力成本，大大提高设备的使用效率。

其次，提高智能工厂的透明管理能力，MES系统通过互联网对车间生产设备进行实时监控，了解工业生产过程中车间设备的生产状态和工人的工作状态，使企业对智能工车间设备状况和加工信息一目了然，提高了管理的透明度，可以帮助管理者制定客观的生产计划，并下发到生产空间，实现生产的科学管理。

再次，实现智能工厂车间的无纸化，智能工厂通过引入MES系统，可以提升智能工程的无纸化能力。计算机网络技术和数据库技术，把智能工厂车间的生产过程通过互联网进行统一的经营管理，实现数字化生产，并且在生产的过程中将生产信息以数据的形式实现即时传递，避免了纸质文档在传递的过程中出现丢失的现象，数据在传递的过程中能够及时的进行备份，在保证信息安全性的同时，提高了信息储存效率，实现快速作业。

最后，提高智能工厂生产的精细化，现在企业的生产已经不再是追求简单的生产过程，而是对生产的精确化管理有了更高的要求。利用MES技术，可以实现生产过程的量化，通过计算机设定更加精确的生产比例，帮助工厂实现精度生产。

工业互联网的MES系统SaaS化趋势

生产设备制造企业未来的设备联网，一方面用于设备维护，另外一方面要为客户（生产制造企业）的生产制造过程提供设备状态数据；而生产制造企业的设备需要与企业管理系统结合，未来在工业互联网平台上经营数据联网，数据的基础来自设备，MES打通设备数据与经营数据。

未来工业互联网平台的发展路径，一方面是平台企业，要首先实现MES功能（这里指生产制造类型的企业，如果以设备运维企业为主，首先实现的设备的监控）；另外一种途径就是MES功能SaaS化。

平台＋MES功能，是平台上实现MES，先有了SaaS框架完成MES功能；或者MES的SaaS化，将MES通过平台构建SaaS化的服务。无论哪个路径未来MES将来都会有SaaS化的功能（现在的MES功能会分层，基于管理的MES功能会是SaaS化的，要求数据相应快及时处理的MES功能会在边缘计算侧，但一定有一部分功能会是SaaS化的）。

MES的SaaS化是大趋势。但MES的SaaS化是一个长期的过程，有很多基础的环境需要建立。脱离了这个基础，MES的SaaS化有很高的风险。

最早期的企业软件是项目型，通过软件开发的形式实现，这个期间软件项目的成功取决于项目团队；一些项目的通用功能形成了产品，就形成了企业应用的套装软件。企业总是千差万别，哪怕同一个行业同一个规模的企业的管理都不一致，所以企业应用软件行业流行的模式是套装软件＋咨询实施团队来完成的。虽然套装软件降低了纯粹的项目型开发的风险，但服务团队的水平不一致带来的效果差异和服务团队稀缺两个因素制约着企业应用软件的规模化。

企业应用软件企业，将具有通用流程、相似功能以SaaS化提供服务，降低了用户使用软件的成本门槛（早期投入低，按使用付费），技术能力门槛（不需企业自己建立机房，系统运维的技术门槛降低）。将会促进更多的企业使用SaaS软件。

而SaaS化的软件，需要标准化，可以用同一个功能为更多的企业服务，只有具有了规模效应，才可能以较低的收费而实现盈利。

SaaS化的MES功能，首先具有通用性，适用于大多数的用户；同时还要具有一定的标准性，用于实现规模化。

工业互联网时代的MES，或许将重新定义，在协同制造方面超越目前内部个人和组织范畴，而扩展至与供应商和客户的连接，在制造智能方面将不限于收集、分析与展现，而将进一步实现现场实时分析、协同智能决策，及时调整制造执行过程。制造执行（Manufacturing Execution） 系统将蜕变为卓越制造（Manufacturing Excellence）系统。后面的十年，必将是工业互联网实践和快速发展的十年，随着SMAC和M2M技术的发展，提升和拓展MES，应对新的客户需求和市场竞争，对制造企业将至关重要。

审核编辑 ：李倩