MES的发展方向.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流MES的发展方向.精品文档.Chris Will：MES与ERP等企管软件的区别2006年7月28日，Apriso公司CTO Chris Will先生和Tom Comstocm先生做客赛迪网，与网友们就MES与ERP的区别及MES在中国的市场前景等话题进行交流和互动。以下为访谈摘录： 程鸿：大家好，今天我们信息化百人访谈节目邀请了Apriso公司的Tom Comstocm先生和Apriso公司的CTO，Chris Will先生。之前我们请来很多嘉宾讲到CRM话题非常多，今年科技部提出了面向静益制造的方向，很多朋友对MES了解不是很多，首先请Chris Will先生介绍一下MES的定义，以及和我们比较常用的熟悉的ERP和企业管理软件之间的区别？ Chris Will：MES主要就是执行，主要是处理中国的生产供应商的生产管理，生产管理包括供单管理、仓库管理还有设备的维修管理，这些方面MES都做了很大的 贡献。ERP是一个计划系统，MES是计划以后的执行系统。ERP和MES是互补的关系，MES采集了对企业来讲非常重要的现场数据，是实时的。可以立刻 的反馈给企业，使企业的生产非常顺利的进行。 主持人：MES制造执行系统对于目前我们强调的精益制造，包括中国未来推出的自主创新，会有什么样的作用？因为这两个方针是目前中国制造业发展的重要方向。 Tom Comstocm：精益生产是日本丰田汽车制造商想出来的一套非常好的生产管理概念。Apriso公司我们是帮助企业怎么去实现精益生产这套生产管理的概 念。精益生产这套系统可以采集很多设备反馈回来的非常重要的信息。可以帮助企业做一些自动的看板系统。可以帮企业提升他们的生产力，让整个绩效系统的效率 越来越高，让企业最终可以得到在生产上面的一些好处。 Chris Will：特别是中国是全世界生产的基地，国外有很多生产商都把工厂挪到中国来。MES是提供了非常好的一个工具，让这些制造企业很好的管理自己的工厂， 通过MES系统可以得到他们的竞争优势。所以，MES不管在丰田汽车行业以外，还有组装行业、制药行业，等很多不同方面的行业上都可以帮助企业提升它的竞 争优势。 Tom Comstocm：补充一点，其实MES在更多的行业上，比如航天科技等其他行业上都可以发挥它的作用。在产品的开发上，在工程变更上，因为产品有很多不 同的版本更新，在产品开发商MES也起了很大的作用。MES其实在不同的行业，不同的领域都扮演着非常重要的角色。（T121）  在市场经济条件下，从供需链的角度来看，制造企业的行为（生产什么、生产多少）必然受到来自企业外部环境（竞争对手、上游供应商、下游经销商）及其企业内部环境（人、财、物、信息）因素的制约或约束。 ERP 能告诉企业“生产什么？，生产多少？什么时候生产？” 但是，ERP不能告诉企业“如何生产？，如何有效生产？” 返回首页随着MRP、ERP等工具和管理理念在我国的逐步推广和深入，我国制造业企业的信息化意识逐渐加强。随着企业信息化建设的不断深入，ERP、SCM、CRM、EIP、PDM等林林总总的信息化管理软件，逐渐为众多的管理者所接受，并开始广泛应用于企业管理中，企业也因此取得了一定的管理效益。但是，目前我国ERP整体的应用效果并不理想，这是因为还有一个重要的环节被忽略了：上述管理系统主要是对企业的管理数据进行处理和运算，主要应用在计划、预测、分析等方面，对企业生产过程的主体生产现场管理却没有涉及到。生产现场作为制造企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信息的反馈者，更是大量制造实时信息的集散地，因此生产现场的资源管理、物流控制和信息集成是企业生产系统中的重要一环，生产现场的管理与控制系统的敏捷性在一定程度上决定着整个企业的敏捷性。然而，目前在多数企业中，从ERP中得出的生产计划与生产现场之间的信息传递，是依赖“手工作业”的，即人工将生产现场的信息输入到上层系统中。因此，在计划层和生产现场的过程控制层之间，存在一个信息流通上的断层。这就使得许多管理效益无形中打了折扣。一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切配合，在最短的时间内掌握生产现场的变化，是保证计划合理而快速修正的关键。为此，企业的计划层与生产控制层之间需要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动，也就是要消除计划和执行之间的断层。到底如何消除计划与现场控制之间的断层？ 美国的权威机构先进制造研究中心AMR（Advanced Manufacturing Research）于1992年提出了三层的企业集成模型，将企业分为三个层次：计划层（MRPII/ERP），执行层（MES），控制层（Control）。计划层强调企业的计划，它以客户定单和市场需求为计划源，充分利用企业内部的各种资源，降低库存，提高企业效益；控制层强调设备的控制，如PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等的控制。而执行层是位于上层的计划管理系统与工业控制系统之间的面向车间层的管理信息系统。它为操作人员/管理人员提供计划的执行和跟踪以及所有资源的当前状况，主要负责生产管理和调度执行。MES通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。 返回首页定义一（AMR定义）在AMR的INTECHl994年5月号上，对MES的概念表述如下：“MES是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执行目标的执行手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据，并提供业务计划系统与制造控制系统之间的通信功能。”因此，MES不只是工厂的单一信息系统，而是横向之间、纵向之间、系统之间集成的系统，即所谓经营系统，对于SCP、ERP、CRM、数据仓库等近年被关注的各种企业信息系统来说，只要包含工厂这个对象，就离不了MES。归结起来，MES可以概括为一个宗旨制造怎样执行，两个核心数据库实时数据库、关系数据库，两个通信接口与控制层接口和与业务计划层接口，四个重点功能生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理等。 定义二（MESA定义）国际制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）对MES的定义是“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。”从定义中可以看出，MES具有如下特征： MES在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。MES对企业生产计划进行“再计划”，“指令”生产设备“协同”或“同步“动作，对产品生产过程进行及时的响应，使用当前确的数据对生产过程进行及时调整、更改或干预等处理。 MES采用双向直接的通讯，在整个企业的产品供需链中，即向生产过程人员传达企业的期望（计划），又向有关的部门提供产品制造过程状态的信息反馈。MES采集从接受订货到制成最终产品全过程的各种数据和状态信息，目的在于优化管理活动。它强调是当前视角，即精确的实时数据。 MES是围绕企业生产这一为企业直接带来效益的价值增值过程进行的，MES强调控制和协调。 返回首页在企业集成环境中，MES和上下层系统之间的数据流如下：在制定计划时，ERP使用天、周、月和年的时标（这是一个100x时间系数），根据市场预测、客户订单及其相关的其它因素形成企业的主排程计划，其中，包括产品的生产计划和与之相关的原料采购计划等内容。ERP形成计划后，在适当的时候向执行层的MES系统发送具体的生产计划，即向MES发出“做什么”的指示。根据ERP制订的生产计划，MES根据已定义的产品实现细节形成生产指令，为控制层提供“如何做”的指示。同时，将生产过程的结果信息反馈给ERP系统。此时，MES使用时标较短（一般为天、班、小时分钟或秒），并且，其时标与控制层的也不一致，时间系数为10x。在此模式中，控制层是实时工作的，它的时标为1x，一般少于1秒，这意味着，控制层将对生产工艺进行实时的控制和调整，来实现物料、设备、人员和信息的“协同”，进而获得理想的产量和质量。从以上过程中可以看出，MES强调企业在整个产品生产过程中的生产信息“共享”和生产行为的“协同”，并借此实现生产过程的优化。因此： MES需要具备与计划层和控制层保持双向通信能力，从上层系统接受生产计划，经过分解处理后，向下层系统发出生产指令； 从下层系统接收生产过程现场的实时数据，对实时事件、实时数据进行及时的加工和处理，并向上层系统反馈生产计划的处理结果。 从本质上来讲，MES不同于以派工单形式为主的生产管理，不同于以辅助物料流为特征的传统的车间控制系统，也不同于偏重作业与设备调度为主的单元控制器。 MES更多地被认为是一种新型的生产运作和管理模式，是将制造系统中的生产计划、进度安排、物料流动、物料跟踪、过程控制、过程监视、质量管理、设备维护和信息管理等进行一体化集成，以最终实现制造自动化的制造平台优化策略。 返回首页计算机辅助生产管理系统的演化历史如下图所示，MES作为生产形态变革的产物，其起源来自工厂的内部需求。上个世纪八十年代，MRPII在美国生产与库存管理协会（APICS）大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用。推广过程中，MRP II也暴露出一些不足之处，如MRP II对预测需求和销售管理不够重视，对车间的大量实时事件与数据不能很好地利用等等。许多企业认识到，需要其它系统来解决MRPII在这些方面管理薄弱的问题。于是，为了满足销售、预测的需求，产生了分销资源计划DPR（Distribution Resource Planning）。同样，为了强化车间的执行功能，制造执行系统（MES）也就应运而生。传统的MES（Traditional MES，T-MES）大致可分为两大类：1）专用MES系统（Point MES）。它主要是针对某个特定领域的问题而开发的系统，如车间维护、生产监控、有限能力调度或是SCADA等。2）集成MES系统（Integrated MES）。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，目前已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。虽然专用MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其它应用系统集成。专用的MES整个系统重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。集成的MES，比专用MES迈进了一大步，具有很多优点：如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等等。AMR研究小组在分析信息技术的发展和MES应用前景的基础上，提出了可集成MES（Integratable MES，I-MES）这一概念。它将模块化和组件技术应用到MES的系统开发中，是两类传统MES系统的结合。从表现形式上看，I-MES具有专用MES系统的特点，即I-MES中的部分功能可以作为可重用组件单独销售。同时，它又具有集成MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，I-MES还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护以及即插即用（P&P）等功能。到90年代，MES发展为I-MES（集成MES）和MES-（Manufacturing Execution Solutions）。这样MES则作为整个工厂生产现场的集成系统出现，故又称为Integrated MES（E-MES）。主要功能为工厂管理（资源管理、调度管理、维护管理）、工厂工艺设计（文档管理、标准管理、过程优化）、过程管理（回路监督控制、数据采集）和质量管理（SQC-统计质量管理、LIMS-实验室信息管理系统）。在这个模型指导下，MES在90年代初期的重点是生产现场信息的整合。对于离散工业（discrete manufacturing）和流程工业（process manufacturing）来说，MES有许多差异。就离散MES而言，由于其多品种、小批量、混合生产模式，如果只是依靠人工提高效率是有限的。而MES则担当了整合、支持现场工人的技能和智慧，充分发挥制造资源效率的功能。 90年代中期，又提出了MES标准化和功能组件化、模块化的思路。这时，许多MES软件实现了组件化，也方便了集成和整合，这样用户根据需要就可以灵活快速地构建自己的MES。从1997年开始的国际仪表学会（ISA）启动的编制ISASP95企业控制系统集成标准和ISA SP98批量控制标准的工作尤为重要，2000年发布了SP95.01模型与术语标准，2001年发布了SP95.02对象模型属性标准，2002年发布了SP95.03制造信息活动模型（Activity Models）标准，2003年发布了SP95.04制造操作对象模型标准。其中SP95.01已经被IEC/ISO接受为国际标准。SP95.01规定了生产过程涉及的所有资源信息及其数据结构和表达信息关联的方法。SP95.02对第1部分定义的内容作了详细规定和解释，SP95.03提出了管理层与制造层间信息交换的协议和格式。 2004年，全球批量控制论坛（WBF: World Batch forum）发布了基于XML技术的制造标记语言(B2MML)第二版。该标记语言旨在通过使用现有的软件行业标准，并在满足实时绩效管理（RPM: real-time performance）的前提下，显著地降低企业应用系统和生产系统集成的成本。在过去的两年里，基于B2MML技术的成果十分显著。基于B2MML技术的MES产品借助XML的灵活性、扩展性，能够使MES与ERP等其它商用系统的集成成本更低、更迅速。 返回首页MES系统是多种生产过程控制和管理功能的软件集合，MESA（MES国际联合会）通过对其成员的大量实践进行了总结，归纳了十个主要的功能模块，如下图所示：工序详细调度：通过基于有限资源能力的作业排序和调度来优化车间性能; 资源分配和状态管理：指导劳动者、机器、工具和物料如何协调地进行生产，并跟踪其现在的工作状态和刚刚完工情况; 生产单元分配：通过生产指令将物料或加工命令送到某一加工单元开始工序或工步的操作; 文档控制：管理和分发与产品、工艺规程、设计或工作令有关的信息，同时也收集与工作和环境有关的标准信息; 产品跟踪和产品清单管理：通过监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每一个产品的历史纪录，该记录向用户提供产品组及每个最终产品使用情况的可追溯性; 性能分析：将实际制造过程测定的结果与过去的历史记录和企业制定的目标以及客户的要求进行比较，其输出的报告或在线显示用以辅助性能的改进和提高; 人力资源管理：提供按分钟级更新的员工状态信息数据(工时，出勤等)，基于人员资历、工作模式、业务需求的变化来指导人员的工作; 维护管理：通过活动监控和指导，保证机器和其它资产设备的正常运转以实现工厂的执行目标; 过程管理：基于计划和实际产品制造活动来指导工厂的工作流程(这一功能实际上也可由生产单元分配和质量管理来实现); 质量管理：根据工程目标来实时记录、跟踪和分析产品和加工过程的质量，以保证产品的质量控制和确定生产中需要注意的问题; 数据采集：监视、收集和组织来自人员、机器和底层控制操作数据以及工序和物料信息，这些数据可由车间手工录入或由各种自动方式获取。 返回首页MES是通过对企业生产组织和管理的实践进行总结后发展起来的应用系统，因此，从本质上讲，它并不是什么高深的理论，带有很强的可操作性。实践的经验证明，MES对企业生产制造平台的优化确有许多明显帮助和指导作用。主要表现在： 由于MES对过程实时事件具有比ERP更高的响应能力，并具有对过程的实时状况向ERP报告的功能，使用其中的工序详细调度功能，通过相应的作业排序或作业调度程序来优化作业计划，MES能帮助ERP将企业的实际生产作业计划制定得更细致、定义得更精确，同时也更具有更高的可操作性，可以极大地提高生产过程的作业效率和作业性能。 由于MES反映了作业人员、机器、设备、物料和工具等资源的使用状态的实时信息，并就刚刚完工的作业活动向ERP和有关人员报告。因此，使用其中的资源状态管理功能，MES除能及时提供更详实的资源可用量信息，以便于向ERP进行更可行的资源计划，同时，也使有关人员不仅可及时了解到作业效率，资源效率等实际状况，还可以对作业中隐藏的问题，运作效率改善等进行及时的处理和更正。 通过生产单元分配功能的使用，MES能将生产产品的原物料连同作业指令一起送达相应的加工单元，以指令开始一个工序或工步的操作，极大地提高了生产流程的协同性，减少了“工作中心”的带料时间，提高了“工作中心”的利用效率。 通过文档管理和标准控制功能的使用，MES能将产品的加工所需的产品数据、产品标准、工艺规程或相关信息连同作业指令一起送达相应的加工单元，并对活动的过程、结果和环境等进行符合规定要求的信息收集和记录。这不仅改善了流程的协同性，改善了产品标准、产品数据、工艺规程等控制的有效程度，也改善了产品生产过程中文档管理符合规定要求的程度。 通过产品跟踪和清单管理功能的使用，MES能监视工件在任意时刻的位置和状态，收集和记录产品或组件加工工序、加工结果的数据，形成每个组件或产品可追溯性记录，以便在必要时，企业向客户证实产品的质量、追溯问题的根源或评估问题的严重程度等。 通过性能分析功能的使用， MES能将在产品制造过程中实际测定的结果与过去历史记录、企业的目标或客户的要求进行相关的比较，在线显示或者输出相应的报告，辅助管理者进行对产品性能、过程运作进行改进和提高。 通过作业人员管理功能的使用， MES能及时提供作业人员的状态和相关的信息（工时，出勤等），并基于人员资历，工作模式，业务需求等相关信息，辅助管理者对作业人员进行有效的安排。这不仅有助理与作业人员的有效安排，同时，这项功能的重大意义在于，在MES的平台上，实现了人员、物料、设备、信息和工具在生产作业计划中的“集成”，这充分保证和改善了生产作业流程的协同性。 通过设备维护管理功能的使用，通过对状态的监控和数据的收集，MES不仅能及时提出设备维护的指导性意见，同时，还能辅助有关人员对设备进行有效管理和维护的各项工作，保证企业机器设备和相关资产的正常运转或运作。 返回首页虽然MES的发展历史比MRPII、CAD、CAM都要短，但它能有效地实现“以时间为关键”的制造思想，因而在发达国家推广非常迅速，并给工厂带来了巨大的经济效益。MES的出现以及普及，对国外的管理界也产生了深远的影响。近十多年来，我国通过863 CIMS项目应用的研究和推广，大大提高了企业的竞争力，使我国的制造业水平上了一个崭新的台阶。但是，我国制造业水平与发达国家相比还有较大的差距。在工厂自动化FA（Factory Automation）方面，我国的制造业企业过去多是强调物流自动化，如自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流运输存储设备等等。虽然它们能取代不少人工劳动并解决了一些生产瓶颈，但由于缺少相应的信息集成系统，这些系统不能充分发挥其功效而形成所谓的“自动化孤岛”。制造业水平的提高，不单是采用设备自动化，提高生产管理信息系统的效率显得更为重要。在我国，MRPII、ERP已逐渐趋于成熟与普及，而面向制造执行层的MES软件在开发与应用方面还比较薄弱。随着企业信息化应用水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计划层与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业信息全集成，是提高企业敏捷性的一个重要因素。因此，通过MES来实现企业信息的全集成，形成实时化的ERP、MES、SFC是提高企业整体管理水平的关键，这对企业制造业整体水平的提升具有重要意义。“十五”期间，国家863项目研究，将MES作为重点研究课题，流程工业领域MES成为技术研究的突破口。 流程工业最突出的特点是，生产线自动化程度高，制造过程的信息已经取得，具备了信息数据基础，MES的重要性充分显现出来，企业对MES产生了迫切需求，流程工业MES实施条件基本成熟。由此，在2001年，国家863/CIMS主题将流程工业中，钢铁、石化行业的MES技术和应用的研究作为重点项目立项，下达了首批研究课题，最终目标是获得MES技术研究成果、形成系统、实现产品的工程应用。2005年，由上海宝信软件公司联合清华大学、浙江大学、上海交大、东北大学、大连理工、冶金自动化院等六家研究院校共同承担的国家863计划“冶金工业MES架构和关键技术研究与示范应用” 课题攻克了冶金企业实际生产中的动态优化调度技术、网络环境下物流管理与控制技术、面向决策和操作的全面质量管理技术、生产全过程的动态成本控制技术、设备故障监测与评价分析技术、数据分析与挖掘技术、冶金过程流程模拟技术、结构化MES软件产品的设计、开发与系统集成等重大关键技术，提出了符合我国国情并具有国际先进水平的钢铁制造业MES控制策略与产品构架，制定出了行业推荐标准企业信息化技术规范 制造执行系统（MES）。基于该标准，开发完成了我国首套“冶金工业MES软件”产品，填补了国内流程工业MES领域内的一项空白，并在国内市场上与外国最先进的MES软件供应商的竞争中，以技术、价格等综合优势取得了绝对的胜利。在上海一钢公司、上海益昌薄板公司、马钢、涟钢、邯郸钢铁、包头钢铁、吉林通钢及梅山公司等等也都得到了成功的应用。此外，除了在这些钢铁行业以外，宝信的MES现已延伸到了金属和铝等其他行业。而石化行业的排头兵中石化2004年开发出了具有自主知识产权、符合我们中国石化企业特色的中国石化MES系统，称为SMESV1.0版，已经通过了863专家组评审通过，现在已经在发挥作用。目前，我国MES开发的产品主要是软件供应商、企业自主开发、企业与科研院所共同开发几种主要的研究开发途径。其中软件供应商有大致可以分为六个方面：在MES产品的发展过程中，行业的需求对于国产MES有着很大的促进作用。譬如，在对MES需求最迫切的钢铁和石化行业，催生了国产MES系统做得比较理想的宝信和石化盈科公司。近几年我国MES的研究和产业都有了比较大的发展，但是，国内MES的研究开发和技术应用仍然与国外有相当大差距，主要表现在以下两个方面： MES中很主要的内容是生产过程管理，其中必然要涉及生产计划，包括产品的质量计划、消耗计划、成本计划等等，这些计划最终通过调度指令、生产活动。过程优化问题是我国MES研究中的弱项。 MES的智能化，也是我国MES研究开发与国外有差距的一个方面。过去，生产过程管理，凭借管理人员和操作人员的经验，我国MES系统仅仅提供了一个替代经验管理方式的操作系统平台，但是，如何将生产管理者的经验固化在MES系统中，在我国MES研究开发中还没有涉及。MES智能化是未来我国MES实现跨越发展的主要方向。 返回首页MES作为生产形态变革的产物，其起源大多源自工厂的内部需求，传统的MES（Traditional MES，T-MES）就是从70年代的零星车间级应用发展起来的，在积累了相当的经验后，逐渐形成了一些从事MES开发的专业公司，并且其系统也开发出了相当成熟的标准。通常他们都是针对特定的生产类型，或特定的功能需求而开发出较为标准化的MES，并拥有了一定的市场份额。总的来说T-MES可大致分为两大类：专用的MES系统（Point MES） 和集成的MES系统（Integrated MES）。专用的MES是指为解决某个特定领域问题，如车间维护、生产调度或SCADA而开发的单独应用系统。集成的MES则是针对一特定行业如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业而设计，具有一定的通用性。并且逐步加强了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成能力。由于工厂可能会从不同的软件供应商购买适合自己的MES模块，或将现有系统（legacy system）集成为MES功能的一部分，其结果导致许多工厂的MES系统实际上是一个大杂烩。每个系统都有各自的处理逻辑，数据库，数据模型和通信机制。又因为MES应用常常是要满足关键任务的系统，系统就很难随技术的更新而进行升级。为了实现与外部系统的集成，往往采用API技术，OLAP技术和相应的通信机制，这些技术在某种意义上说，也是MES功能的核心部分。其中，外部应用系统的调用和插入使用API的方式，而应用EDI技术和外部环境进行数据交换。当前MES的技术模型如下图。虽然专用的MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其它应用集成，集成的MES比专用的MES迈进了一大步，具有一些优点如：单一的逻辑数据库，系统内部具有良好的集成性，统一的数据模型等等。但其整个系统重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。为了解决T-MES的不足，可集成MES （Integratable MES，I-MES）逐渐成为人们研究的热点。 可集成MES通过将面向对象技术，消息机制和组件技术应用到系统开发中，充分结合两类T-MES的优点而发展起来的。通过采用高效的基础框架既大大增强了系统的集成性和适应性，又能满足关键事物的处理。NIIIP/SMART协会为整个MES应用领域提出的一个分布式对象和信息交换模型（如下图）代表了发展中MES的技术模型。从模型中可看出，在面向对象的应用中，每个对象都使用自身具有的功能和方法来操作数据，分别完成系统的各种功能。而其它功能如：工作流管理，产品数据管理，知识管理等都从功能逻辑中分离出来。通过对象请求代理（ORB）（如CORBA，COM/DCOM）可使不同软件商的对象相互交换信息和进行互操作。NIIIP/SMART所描述的MES技术模型非常适合未来MES的商业应用特征，一个分布式对象框架可以让各种数据和功能逻辑在使用时变得更加紧密。而且，通过使用小巧简练的对象，可使系统模型在不破坏相互关系的情况下方便地进行客户化定义。这些特征使实施的MES费用较低同时又具有良好的适应性和柔性。随着计算机技术的发展，越来越多的MES、ERP、控制系统、产品数据管理、供应链管理和客户关系管理都是以对象的方式来编写代码的。只要它们遵守统一的ORB，不管它们哪个开发商提供，都可以进行无缝地集成。现有的应用系统（Legacy System）只要按正确的方法进行封装也同样能实现系统的即插即用。通过引入智能代理（Agent）可以有效地实现分布式MES的协同工作，满足虚拟企业中MES应用的要求。从而实现敏捷制造模式对信息系统的要求，既系统的可重构，可重用和可扩展（3R）特性。显然建立制造信息系统的体系结构是最重要，也是最基础的事情。体系结构的好坏直接关系到整个系统的敏捷性能。目前比较有影响的有基于CORBA的NIIIP-SMART 体系结构和基于COM/DCOM的面向制造业的Windows DNA。两者各有优势，前者在跨平台及实时任务处理上具有优势，后者则有着广泛的应用基础。无论采用哪种体系结构，MES都需要解决以下关键问题： 设计面向对象的MES模型以支持应用集成。 设计分布式MES对象网络以支持实时活动。 设计MES工作流模型以支持各种控制策略，加强过程管理。 设计基于知识的规则以支持管理基于MES的产品。 集成CORBA/STEP以实现与PDM的无缝集成。 设计MES智能代理以支持虚拟企业中MES应用。信息技术的发展和制造企业的竞争需求将带动MES应用技术的不断进步。从以上分析可将MES总的发展趋势归纳为以下几点：可集成性（Integratability）、可配置性（Configurability）、可适应性（Adaptability）、可扩展性（Extensibility）和可靠性（Reliability）。MES：Manufacturing Execution System，制造执行系统ERP：Enterprise Resource Planning，企业资源计划EIP：Enterprise Information Portal，企业信息门户PLC：Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器SCP：Supply Chain Planning，供应链计划制造业车间级管理系统（MES）及其典型结构 陈宇2004-7-16投稿  制造执行管理系统(MES)是企业CIMS信息集成的纽带，是实施企业敏捷制造战略和实现车间生产敏捷化的基本技术手段。本文介绍了MES的概念、功能模型，以及MES与ERP及现场自动化系统之间的关系，并且描述了MES系统的典型结构。     1、概 述    制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在第二产业中占据中心地位。伴随中国加入WTO和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。中国的制造业企业面临日益激烈的国内外竞争，如何迅速提高企业的核心竞争力，很重要的一点，就是以信息化带动工业化，加快信息化进程，走新型工业化道路，实现全社会生产力的跨越式发展。    纵观我国制造业信息化系统的应用现状，建设的重点普遍放在ERP管理系统和现场自动化系统（Shop Floor Control System, SFC）两个方面。但是，由于产品行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变成市场导向、竞争导向，因而也对制造企业生产现场的管理和组织提出了挑战，仅仅依靠ERP和现场自动化系统往往无法应付这新的局面。    工厂制造执行系统（Manufacturing Execution System, MES）恰好能填补这一空白。工厂制造执行系统MES是近10年来在国际上迅速发展、面向车间层的生产管理技术与实时信息系统。MES可以为用户提供一个快速反应、有弹性、精细化的制造业环境，帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。适用于不同行业（家电、汽车、半导体、通讯、IT、医药），能够对单一的大批量生产和既有多品种小批量生产又有大批量生产的混合型制造企业提供良好的企业信息管理。目前国外知名企业应用MES系统已经成为普遍现象，国内许多企业也逐渐开始采用这项技术来增强自身的核心竞争力。    2、企业计划层与过程控制层之间的信息“断层”问题    我国制造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产。简单的说是从计划层到生产控制层：企业根据订单或市场等情况制定生产计划生产计划到达生产现场组织生产产品派送。企业管理信息化建设的重点也大都放在计划层，以进行生产规划管理及一般事务处理。如ERP就是“位”于企业上层计划层，用于整合企业现有的生产资源，编制生产计划。在下层的生产控制层，企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产（制程）的生产瓶颈，实现生产现场的自动化控制。    由于市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，一个制造型企业能否良性运营，关键是使“计划”与“生产”密切配合，企业和车间管理人员可以在最短的时间内掌握生产现场的变化，作出准确的判断和快速的应对措施，保证生产计划得到合理而快速修正。虽然ERP和现场自动化系统已经发展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系统的服务对象是企业管理的上层，一般对车间层的管理流程不提供直接和详细的支持。而现场自动化系统的功能主要在于现场设备和工艺参数的监控，它可以向管理人员提供现场检测和统计数据，但是本身并非真正意义上的管理系统。所以，ERP系统和现场自动化系统之间出现了管理信息方面的“断层”，对于用户车间层面的调度和管理要求，它们往往显得束手无策或功能薄弱。比如面对以下车间管理的典型问题，它们就难以给出完善的解决手段：    出现用户产品投诉的时候，能否根据产品号码追溯这批产品的所有生产过程信息？能否立即查明它的：原料供应商、操作机台、操作人员、经过的工序、生产时间日期和关键的工艺参数？    同一条生产线需要混合组装多种型号产品的时候，能否自动校验和操作提示以防止工人部件装配错误、产品生产流程错误、产品混装和货品交接错误？    过去12小时之内生产线上出现最多的5种产品缺陷是什么？次品数量各是多少？    目前仓库以及前工序、中工序、后工序线上的每种产品数量各是多少？要分别供应给哪些供应商？何时能够及时交货？    生产线和加工设备有多少时间在生产，多少时间在停转和空转？影响设备生产潜能的最主要原因是：设备故障？调度失误？材料供应不及时？工人培训不够？还是工艺指标不合理？    能否对产品的质量检测数据自动进行统计和分析，精确区分产品质量的随机波动与异常波动，将质量隐患消灭于萌芽之中？    能否废除人工报表，自动统计每个过程的生产数量、合格率和缺陷代码？    MES的定位，是处于计划层和现场自动化系统之间的执行层，主要负责车间生产管理和调度执行。一个设计良好的MES系统可以在统一平台上集成诸如生产调度、产品跟踪、质量控制、设备故障分析、网络报表等管理功能，使用统一的数据库和通过网络联接可以同时为生产部门、质检部门、工艺部门、物流部门等提供车间管理信息服务。系统通过强调制造过程的整体优化来帮助企业实施完整的闭环生产，协助企业建立一体化和实时化的ERP/MES/SFC信息体系。    3、制造执行系统MES及其功能    31 MES的定义    MES是美国管理界90年代提出的新概念。美国先进制造研究机构AMR(Advanced Manufacturing Research)通过对大量企业的调查发现现有的企业生产管理系统普遍由以ERP/MRPII为代表的企业管理软件，以SCADA、HMI(Human Machine Inteface)为代表的生产过程监控软件和以实现操作过程自动化，支持企业全面集成的MES软件群组成。根据调查结果，AMR于1992年提出的三层的企业集成模型（如图1）。    MESA International (MES国际联合会)是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MES制定了一系列研究、分析和开发计划。MESA协会白皮书（MESA White Paper No.6，1997）对MES 系统作如下之定义：    MES 系统在产品从工单发出到成品产出的过程中，扮演生产活动最佳化的信息传递者。    当事件发生变异时，借着实时正确的信息、生产执行系统规范、原始工作情况、资料反应及回馈，作出快速的响应以减少无附加价值之生产活动，提升工厂生产制程的效率。    MES 改善生产条件及准时出货、库存周转、生产毛利及现金流量效益，MES 并且也在企业与供应链之间提供一个双向的生产信息流。     MESA协会白皮书（MES