1 引言

    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。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。目前国外xxxx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间信息“断层”问题

    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，它可向管理人员提供现场检测和统计数据，但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。如面对以下车间管理的典型问题，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？

    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，xx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？

    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。系统通过过程管理的整体优化来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

3.1 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。据调查结果，AMR 于1992 年提出三层的企业集成模型如图1。

图1. AMR 的三层企业集成模型

    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 WhitePaper 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{zj0}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MESA White Paper No.3，1997 中提出说明企业资源规划ERP、MES与控制系统间的作业互动与信息流模式，如图2 所示。

图2. MES 在工厂中的数据流

    图中左边ERP 等系统需随时注意产品库存量、客户订单状况与材料需求，然后将这些信息传送至MES，由执行系统进行生产或安排库存以满足客户订单需求。对MES 而言，这一层就是生产的计划层。

    中间部分为MES 系统，负责完成产品制造工作，产品的规格、型号、参数等相关资料储存于此系统中，MES 将此产品相关资料转化为作业程序提供给控制系统之作业人员或机器设备来使用。

    右边部分为控制系统，当作业程序、相关流程、文件及其它相关生产需求项目就绪，控制系统便运用所有工厂内相关资源（软、硬件及人员）负责完成生产制造过程以达成产品生产目标。

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