《制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型與實施指南》（第二版）簡版.pdf

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES） 選型與實施指南 （第二版） 簡版簡版 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 1 目錄目錄 緒論.8 1.MES 的定義與發(fā)展.12 1.1MES 的發(fā)展歷程.12 1.2MES的定義.13 1.3 中國“智”造浪潮下的新契機15 1.4MES 技術(shù)與發(fā)展趨勢.16 2.企業(yè)對 MES 系統(tǒng)的功能需求18 2.1MES 系統(tǒng)特點分析18 2.2MES 系統(tǒng)需要具備的基本性能18 2.3MES系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)19 2.4ME 系統(tǒng)需要實現(xiàn)的核心功能.20 2.5MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)需求.23 2.6MES系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的集成分析.26 3.典型行業(yè) MES 需求要點30 3.1各行業(yè)MES需求差異綜述.30 3.2 電子行業(yè)需求要點分析34 3.2.1 電子行業(yè)生產(chǎn)管理特點34 3.2.2 電子行業(yè)合規(guī)性.36 3.2.3 電子行業(yè)典型加工工藝路線圖以某電子中間產(chǎn)品制造企業(yè)為例36 3.2.4 電子行業(yè) MES 需求分析38 3.2.5 電子行業(yè) MES 應(yīng)用案例.40 3.2.6 總結(jié)42 3.3 食品飲料行業(yè)需求要點分析.43 3.3.1 食品飲料行業(yè)生產(chǎn)管理特點.43 3.3.2 食品飲料行業(yè)合規(guī)性.45 3.3.3食品飲料行業(yè)典型加工工藝路線以某乳品企業(yè)為例45 3.3.4 食品飲料行業(yè) MES需求分析.47 3.3.5 食品飲料行業(yè) MES 應(yīng)用案例. .50 3.3.6 小結(jié).51 3.4 鋼鐵行業(yè)需求要點分析.52 3.4.1 鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)管理特點.52 3.4.2 鋼鐵行業(yè)合規(guī)性.53 3.4.3 鋼鐵行業(yè)典型加工工藝路線圖以某鋼鐵廠為例54 3.4.4 鋼鐵行業(yè) MES 需求分析.55 3.4.5 鋼鐵行業(yè) MES 應(yīng)用案例.58 3.4.6 小結(jié).59 3.5 石化行業(yè)需求要點分析.60 3.5.1 石化行業(yè)生產(chǎn)管理特點.60 3.5.2 石化行業(yè)合規(guī)性.61 2 3.5.3 石化行業(yè)典型加工工藝路線以某大型石化公司為例.62 3.5.4 石化行業(yè) MES 需求分析.64 3.5.5 石化行業(yè) MES 應(yīng)用案例.66 3.5.6 小結(jié).68 3.6 汽車行業(yè)需求要點分析.68 3.6.1 汽車行業(yè)生產(chǎn)管理特點.68 3.6.2 汽車行業(yè)合規(guī)性.70 3.6.3 汽車行業(yè)典型加工工藝路線以某乘用車企業(yè)為例.71 3.6.4 汽車行業(yè) MES 需求分析.72 3.6.5 汽車行業(yè) MES 應(yīng)用案例.74 3.6.6 小結(jié).76 3.7 機械裝備行業(yè)需求要點分析.76 3.7.1 機械裝備行業(yè)生產(chǎn)管理特點.76 3.7.2機械裝備行業(yè)合規(guī)性78 3.7.3 機械裝備行業(yè)典型加工工藝路線以某工程機械制造企業(yè)為例.79 3.7.4機械裝備行業(yè)MES需求分析.80 3.7.5 機械裝備行業(yè)應(yīng)用案例.82 3.7.6 小結(jié).85 3.8 服裝行業(yè)需求要點分析.85 3.8.1 服裝行業(yè)生產(chǎn)管理特點.85 3.8.2 服裝行業(yè)合規(guī)性.87 3.8.3 服裝行業(yè)典型加工工藝路線圖以某牛仔褲企業(yè)為例.88 3.8.4 服裝行業(yè) MES 需求分析.89 3.8.5 服裝行業(yè) MES 應(yīng)用案例.91 3.8.6 小結(jié).93 3.9醫(yī)藥行業(yè)需求要點分析.93 3.9.1 醫(yī)藥行業(yè)生產(chǎn)管理特點.93 3.9.2 醫(yī)藥行業(yè)合規(guī)性.95 3.9.3 醫(yī)藥行業(yè)典型加工工藝路線圖以某醫(yī)藥制造企業(yè)為例.96 3.9.4 醫(yī)藥行業(yè) MES 需求分析.97 3.9.5 醫(yī)藥行業(yè) MES 應(yīng)用案例.99 3.9.6 總結(jié).102 4.MES 市場發(fā)展綜述.103 4.1MES 廠商分類.103 4.2 中國 MES 市場廠商分析.105 4.3 中國 MES 市場主流廠商技術(shù)特點分析118 4.4 中國 MES 市場存在的問題.124 5.MES 應(yīng)用實施分析.125 5.1 概述.125 5.2MES 系統(tǒng)的需求分析方法.126 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 3 5.2.1MES 需求分析誤區(qū)分析.126 5.2.2MES 需求分析范例.127 5.2.3MES 實施階段劃分.130 5.3MES 選型要點分析.131 5.3.1MES 選型流程.131 5.3.2MES 招標(biāo)文件要點分析.132 5.3.3MES 技術(shù)評標(biāo)要點分析.134 5.3.4MES 合同簽署要點分析.137 5.4MES 系統(tǒng)實施難點及要點分析.140 5.4.1 系統(tǒng)實施難點.140 5.4.2 詳細(xì)需求分析.141 5.4.3 需求變更管理.143 5.4.4 二次開發(fā)管理.143 5.4.5上線前策劃.144 5.4.6 項目驗收.145 6.MES 應(yīng)用成熟度分析.147 7.MES 典型案例分析.149 7.1MES 助推江鈴汽車生產(chǎn)精益化進(jìn)程.149 7.2FTPC MES系統(tǒng)助力寶沃汽車重塑經(jīng)典.152 7.3 李爾上海：找尋制程管控最優(yōu)解.156 附錄 1MES 相關(guān)名詞解釋.161 附錄 2MES 主流廠商、產(chǎn)品與解決方案介紹.162 附 2.1 羅克韋爾 MES 解決方案介紹.162 附 2.2 元工國際MES 解決方案介紹.165 附 2.3 易往信息 MES 解決方案介紹.169 附 2.4 愛捷仕 MES 解決方案介紹.173 附 2.5 賽意信息科技 MES 解決方案介紹.177 附 2.6 虎蜥 MES 解決方案介紹.178 附 2.7 蘭光創(chuàng)新 MES 解決方案介紹.179 附 2.8 鑫海智橋 MES 解決方案介紹.180 附 2.9 佰思杰 MES 解決方案介紹.181 附 2.10 華宏信達(dá) MES 解決方案介紹.182 附 2.11 漢思 MES 解決方案介紹.183 附 2.12 大連華鐵海興 MES 解決方案介紹.184 附 2.13 MPDV MES解決方案介紹.185 附 2.14 東尚信息 MES 解決方案介紹.186 圖目錄圖目錄 圖 1 MES 功能模型.20 圖 2 離散制造企業(yè)數(shù)據(jù)采集應(yīng)用方案.25 4 圖 3 MES 與各系統(tǒng)之間的關(guān)系.26 圖 4 PCBA 工藝流程圖.37 圖 5 三防工藝流程圖.38 圖 6 某乳品企業(yè)工藝流程.46 圖 7 鋼鐵生產(chǎn)典型工藝流程.55 圖 8 典型油由原油煉制工藝流程.63 圖 9 某化肥產(chǎn)品典型工藝.64 圖 10 總裝車間工藝流程.71 圖 11 工程機械產(chǎn)業(yè)鏈 .77 圖 12 某工程機械制造企業(yè)工藝路線圖.80 圖 13 軟件系統(tǒng)及應(yīng)用的總體結(jié)構(gòu).83 圖 14制衣階段的工藝流程圖.89 圖 15 片劑生產(chǎn)工藝流程框圖及環(huán)境區(qū)域劃分.97 圖 16ERP、MES、SCADA 系統(tǒng)關(guān)系圖.100 圖 17 某電子企業(yè) MES 整體框圖.127 圖 18 與 MES 相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)分析.129 圖 19 其他系統(tǒng)與 MES 在計劃領(lǐng)域的邊界劃分范例.130 圖 20 MES 的實施階段.131 圖 21 MES 典型的招標(biāo)流程.132 圖 22 MES 深化應(yīng)用五級成熟度模型.147 圖 23 EW-MES 功能架構(gòu)150 圖 24 JMC MES 與其他系統(tǒng)的集成.151 圖 25 寶沃汽車生產(chǎn)現(xiàn)場的多車型裝備.153 圖 26 中控室 CCR 及現(xiàn)場 ANDON 屏.155 圖 27 產(chǎn)線運行數(shù)據(jù)看板.159 圖 28 元工智造.166 圖 29 元工客戶.167 圖 30 元工國際資質(zhì).168 圖 31 EW-MES 功能架構(gòu)圖.170 圖 32 EW-APS 精益生產(chǎn)運行管理平臺.171 圖33EW-APS精益生產(chǎn)運行管理平臺生態(tài) 鏈.172 圖 34 EW-APS 精益生產(chǎn)運行管理平臺總體框架.172 圖 35 EW-APS 精益生產(chǎn)運行管理平臺-定位.172 圖 40 ES-MES 功能架構(gòu).186 表目錄表目錄 表 1 APS 需要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù).27 表 2 流程制造業(yè)與離散制造業(yè)的 MES 應(yīng)用對比分析.30 表 3 MES 行業(yè)個性化需求差異表.32 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 5 表 4 產(chǎn)業(yè)鏈上的產(chǎn)品制造特點對比.34 表 5 乳品行業(yè)典型工藝流程.46 表 6 汽車零部件產(chǎn)品分類.68 表 7 中國 MES 市場廠商 （國外） 分析表 （按字母順序排列） .105 表 8 中國 MES 市場廠商 （國內(nèi)） 分析表 （按字母順序排列） .108 表 9各廠商產(chǎn)品技術(shù)對比表.122 表 10 各廠商的優(yōu)勢分析.123 表11MES詳細(xì)系統(tǒng)功能描述樣 例.128 表 12 技術(shù)偏離表 .134 表 13 MES 現(xiàn)場評標(biāo)評估表.136 表14 輸出格式.141 表 15 二次開發(fā)周報樣例.144 表16 MES上線前的評估項目.145 表 17 某 MES 項目一期驗收文檔樣例.146 6 緒論緒論 中國制造 2025是我國實施制造強國戰(zhàn)略第一個十年的行動綱領(lǐng)，以推進(jìn)智能制造 為主攻方向， 以滿足經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展和國防建設(shè)對重大技術(shù)裝備的需求為目標(biāo)， 強化工業(yè)基礎(chǔ) 能力，提高綜合集成水平，完善多層次多類型人才培養(yǎng)體系，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，培育有中 國特色的制造文化， 實現(xiàn)制造業(yè)由大變強的歷史跨越。 這一戰(zhàn)略的提出將智能制造推到了熱 潮的頂端。 對于制造企業(yè)而言， 邁向智能制造是一個長期的目標(biāo)， 因此必須理性地選擇適合企業(yè)實 際情況的路徑。 在這一過程中信息化的支撐作用毋庸置疑， 但制造業(yè)信息化應(yīng)用過程伴隨著 信息技術(shù)的迅速發(fā)展，制造業(yè)信息化是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。在管理信息化應(yīng)用領(lǐng)域，ERP 應(yīng)用初步解決了企業(yè)級的管理問題。但是，車間生產(chǎn)信息得不到及時反饋，現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集無 法實現(xiàn)實時，車間生產(chǎn)效率無法統(tǒng)計等管理“黑箱”問題凸顯： 車間管理者和企業(yè)管理人員不能實時、 透明地了解生產(chǎn)線上的實際狀況， 雖然企業(yè) 的 ERP 系統(tǒng)下達(dá)了生產(chǎn)計劃，但是計劃的有效執(zhí)行卻依然難以保證。 加工信息不能及時反饋，包括在制品加工信息和工位狀態(tài)信息等。 車間在制品的收、發(fā)以及工序間的搬運明細(xì)無法統(tǒng)計，從而導(dǎo)致在制品庫存積壓， 增加了庫存資金占用。 無法對產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行在線檢測、統(tǒng)計、顯示，尚未建立產(chǎn)品質(zhì)量追溯體系。 無法收集與核算企業(yè)各生產(chǎn)工序的成本， 以及通過對生產(chǎn)成本的控制， 優(yōu)化資金流， 實時得到動態(tài)成本信息。 難以實時地采集生產(chǎn)過程的相關(guān)信息，如進(jìn)度信息、關(guān)鍵質(zhì)量信息等，因此無法快 速地對生產(chǎn)變動做出響應(yīng)。 無法對設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，防止設(shè)備突發(fā)故障。 車間工人的生產(chǎn)效率無法統(tǒng)計，人力成本無法準(zhǔn)確掌握。 到底生產(chǎn)現(xiàn)場發(fā)生了什么？制造過程的“黑箱”已經(jīng)蒙住了管理層的眼睛，束縛了管理 層的手腳。 長期實踐表明， 信息化深化應(yīng)用是制造企業(yè)實現(xiàn)自主創(chuàng)新和轉(zhuǎn)型升級的必要支撐。 制造 業(yè)信息化是一個長期的過程，經(jīng)歷了從單元應(yīng)用、部門應(yīng)用到企業(yè)級應(yīng)用的過程。很多企業(yè) 的生產(chǎn)車間雖然實現(xiàn)了自動化和規(guī)范化管理， 但是還缺乏信息系統(tǒng)的支撐， 導(dǎo)致 ERP 應(yīng)用過 程中， 生產(chǎn)計劃下達(dá)之后的執(zhí)行情況不能及時反饋， 使 ERP 難以真正實現(xiàn)對企業(yè)的實時管控， 也難以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的追溯。同時，由于缺乏信息化應(yīng)用系統(tǒng)，車間的工人、設(shè)備、物料 等資源還不能被合理調(diào)度，導(dǎo)致車間的生產(chǎn)效率不高，生產(chǎn)質(zhì)量也得不到根本保障。在這種 背景下，制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）迅速在我國制造企業(yè)中“升 溫” 。 總的來說，MES 系統(tǒng)能在以下方面提升企業(yè)的管理水平： 透明化生產(chǎn)透明化生產(chǎn)：通過實時數(shù)據(jù)采集，及時了解車間的生產(chǎn)情況以及質(zhì)量狀況，將生產(chǎn) 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 7 計劃的執(zhí)行及時反饋給 ERP，打開生產(chǎn)過程中的“黑箱” 。 敏捷性生產(chǎn)敏捷性生產(chǎn)：掌控所有的生產(chǎn)資源，包括設(shè)備、人員、物料信息等，能快速應(yīng)對生 產(chǎn)現(xiàn)場緊急狀況，對生產(chǎn)作業(yè)計劃進(jìn)行調(diào)整并合理調(diào)度保證生產(chǎn)順利進(jìn)行。 生產(chǎn)可追溯：生產(chǎn)可追溯：建立完整的生產(chǎn)數(shù)據(jù)檔案，形成全面的正反向追溯體系，界定責(zé)任、 減少召回?fù)p失。 生產(chǎn)質(zhì)量改善生產(chǎn)質(zhì)量改善：實時采集生產(chǎn)過程中的質(zhì)量數(shù)據(jù)，關(guān)注事中控制，事后分析，從而 持續(xù)改善產(chǎn)品質(zhì)量。 及時預(yù)警及時預(yù)警：自定義各項生產(chǎn)指標(biāo)，實時監(jiān)控指標(biāo)執(zhí)行情況，以郵件、短信、看板等 多種方式實時主動知會生產(chǎn)中的異常狀況，提前發(fā)現(xiàn)、及時處理、減少損失。 績效分析績效分析：對生產(chǎn)績效、人員績效、設(shè)備績效進(jìn)行分析，為車間、工廠乃至整個集 團(tuán)績效的改善提供依據(jù)。 據(jù) e-works Research 發(fā)布的中國制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）市場研究發(fā)展報告的研究表 明，中國制造企業(yè)對 MES 的投資迫切，重視程度也相當(dāng)?shù)母?，但是另一方面也發(fā)現(xiàn)企業(yè)對 于 MES 仍然缺乏理性的認(rèn)識，對于需求的把握還有待提升。企業(yè)在 MES 實施及應(yīng)用過程中 不可避免地面臨以下問題： 需求不清需求不清：由于對 MES 的理解有限，導(dǎo)致對于 MES 的需求難以準(zhǔn)確把握，或需求 含糊。 希望過高：希望過高：認(rèn)為 MES 是萬靈藥，能解決之前其他系統(tǒng)實施時遺留的難題，如信息 及時反饋、質(zhì)量管理、高級計劃排程等，但理想與現(xiàn)實存在較大差距。 邊界不清邊界不清： MES 在功能上與其他信息系統(tǒng)在功能上有一些重疊， 如何界定不同系統(tǒng) 之間的邊界？MES 又該如何與下、上層系統(tǒng)之間集成？ 重點含糊：重點含糊：MES 有 11 個標(biāo)準(zhǔn)模塊，哪些模塊是關(guān)鍵，實施先后如何？ 個性淹沒個性淹沒：生產(chǎn)模式的個性決定了，MES 需求出呈現(xiàn)很強的行業(yè)特點。如何在不失 先進(jìn)性的同時有效把握自身的個性化需求？ 選型難定：選型難定：面對眾多不同的 MES 解決方案，企業(yè)如何撥開迷霧，進(jìn)行科學(xué)選型？ 準(zhǔn)備不足準(zhǔn)備不足： MES 是需要大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來支撐的， 而且很多數(shù)據(jù)是需要從前期的信 息系統(tǒng)中獲得，由于準(zhǔn)備不足，隨著 MES 實施的深入，相關(guān)問題集中爆發(fā)。 評估缺失：評估缺失：缺乏合理的、科學(xué)的 MES 應(yīng)用評估體系，價值難以凸顯，持續(xù)深化應(yīng) 用乏力。 一些 MES 供應(yīng)商雖然對 MES 的相關(guān)理論及自身產(chǎn)品非常熟悉，但是對制造企業(yè)的真正 需求缺乏理解和分析。銷售人員為了獲得訂單，盲目承諾滿足企業(yè)的功能需求，導(dǎo)致實施過 程中才發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)滿足不了客戶的需求，需要進(jìn)行大量二次開發(fā)，增加了實施成本。 上述問題成為企業(yè)實施和應(yīng)用 MES 的障礙，甚至直接導(dǎo)致了企業(yè) MES 項目流產(chǎn)。 2013 年時值 MES 剛剛起步階段， 很多企業(yè)還處于概念理解、 需求認(rèn)知和應(yīng)用摸索階段。 e-works Research 積聚業(yè)內(nèi)專家資源、深入了解企業(yè)需求、洞察主流供應(yīng)商技術(shù)發(fā)展趨勢的 基礎(chǔ)上，站在中立、客觀、全面的角度，曾發(fā)布了制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型與實施指南 ， 得到了業(yè)內(nèi)以及廣大企業(yè)的一致好評，至今依舊得到廣大讀者追捧。 鑒于當(dāng)前，我國 MES 的應(yīng)用正處在快速成長和發(fā)展時期。但是，企業(yè)面對 MES 還有很 多待解的難題，因此，e-works Research 繼 2014 年成功發(fā)布制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES)選型與實 8 施指南之后，正式發(fā)布制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型與實施指南（第二版） ，一方面，體 現(xiàn) MES 領(lǐng)域技術(shù)的最新發(fā)展和變化；另一方面，幫助企業(yè)加深對 MES 系統(tǒng)的認(rèn)知，幫助企 業(yè)正確認(rèn)識、選擇、實施、應(yīng)用 MES。 本指南（第二版） 的內(nèi)容和結(jié)構(gòu)劃分為： 第 1 章 MES 的定義與發(fā)展。正本清源，介紹 MES 的定義與 MES 的背景和發(fā)展歷程， 闡述 e-works Research 對 MES 的理解。解析了 MES 新技術(shù)的發(fā)展以及在智能制造背景之下 MES 應(yīng)用對于企業(yè)的現(xiàn)實意義。 第 2 章 企業(yè)對 MES 系統(tǒng)的功能需求。本章闡述 MES 系統(tǒng)應(yīng)該具備的基本性能、涉及 的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、核心功能以及 MES 與其他系統(tǒng)之間的集成關(guān)系。 第 3 章 典型行業(yè) MES 需求要點。不同行業(yè)、不同企業(yè)對 MES 的功能需求有很大的不 同，本章挑選了電子、食品飲料、鋼鐵、石化、汽車、機械裝備（新增） 、服裝（新增）和 醫(yī)藥（新增） ，八個有代表型的行業(yè)，分析每個行業(yè)的 MES 個性化需求。 第 4 章 MES 市場發(fā)展綜述。本章詳細(xì)描述了中國 MES 市場的發(fā)展情況，對市場中的廠 商進(jìn)行了分類，并分析了主流廠商的技術(shù)特點。另外，針對多年來 MES 市場發(fā)展情況提出 了對于 MES 市場生態(tài)的思考。 第 5 章 MES 應(yīng)用實施分析。本章詳述闡述了企業(yè)在進(jìn)行 MES 實施時應(yīng)注意的問題、實 施難點等，包括明確項目范圍、形成項目團(tuán)隊、確定項目需求、合理選擇供應(yīng)商、有計劃組 織實施及實施上線后的定期評估及持續(xù)優(yōu)化等環(huán)節(jié)，并針對實施的難點進(jìn)行了剖析。 第 6 章 MES 應(yīng)用成熟度分析。本章介紹了 MES 深化應(yīng)用五級成熟度模型，每個級別 MES 應(yīng)用應(yīng)達(dá)到的效果。 第 7 章 MES 典型案例分析。本章選取了有代表性的 MES 應(yīng)用案例，為不同行業(yè)的企業(yè) 實施 MES 提供實例參考。 附錄 1 MES 相關(guān)名詞解釋。常用的 MES 名詞解釋。 附錄 2 MES 主流廠商、產(chǎn)品與解決方案介紹。介紹了國內(nèi)外主流的 MES 產(chǎn)品和解決方 案。 本指南（第二版） 在第一版基礎(chǔ)上由 e-works Research 黃培、孫亞婷、張荷芳、梁 曦、鄭倩等進(jìn)行修訂。在此，謹(jǐn)向羅克韋爾自動化、元工國際、易往信息、愛捷仕、賽意信 息、北京虎蜥軟件、蘭光創(chuàng)新、鑫海智橋、佰思杰、北京華宏信達(dá)、福州漢思信息、大連華 鐵海興、MPDV、東尚信息等專業(yè)廠商對本指南（第二版） 撰寫給予的支持表示感謝！ 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 9 1.MES 的定義與發(fā)展的定義與發(fā)展 1.2 MES 的定義的定義 國外不同的組織和研究機構(gòu)形成了很多 MES 的理論和體系，包括 MES 的定義、定位模 型、功能模型、數(shù)據(jù)流模型，甚至實施方法模型，但是并沒有統(tǒng)一。比較著名的有以下幾個： 1、AMR 對對 MES 的定義的定義 美國先進(jìn)制造研究機構(gòu) AMR 將 MES 定義為“位于上層計劃管理系統(tǒng)與底層工業(yè)控制之 間的、面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，為操作人員、管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所 有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等方面）的當(dāng)前狀態(tài)。 AMR 提出了決策層、執(zhí)行層和控制層的企業(yè)信息集成三層業(yè)務(wù)模型：第一層決策層 （ERP）主要為企業(yè)提供全面管理決策；第二層執(zhí)行層（MES）主要負(fù)責(zé)車間級的協(xié)調(diào)、跟 蹤、發(fā)現(xiàn)并監(jiān)控相關(guān)趨勢；第三層控制層（SFC）直接負(fù)責(zé)工廠生產(chǎn)控制的環(huán)節(jié)。 2、MESA 對對 MES 的定義的定義 制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會 MESA 對 MES 的定義為： MES 能通過信息傳遞， 對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。 當(dāng)工廠 里有實時事件發(fā)生時，MES 能對此及時做出反應(yīng)、報告，并利用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對他們進(jìn)行 指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使得 MES 能夠減少內(nèi)部沒有附加值的活動，有效 地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力、改善物料的流通性能， 又能提高生產(chǎn)回報率。 MES 還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān) 產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。 MESA 對 MES 的定義強調(diào)了以下三點： (1)MES 是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一解決某個生產(chǎn)瓶頸。 (2)MES 必須提供實時收集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的功能，并做出相應(yīng)的分析和處理。 (3)MES 需要與計劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息 集成。 3、ISA 對對 MES 的定義的定義 美國標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISA）從 1997 年啟動編制ISA-95 企業(yè)控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)，其目的 是建立企業(yè)信息系統(tǒng)的集成規(guī)范性，ISA-95 標(biāo)準(zhǔn)文件內(nèi)容目前包含以下四個部分：第一部 分： 模型和術(shù)語 （Models and Terminology） 、 第二部分： 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和屬性 （Data Structures and Attributes）、第三部分：制造業(yè)運作模型（Models of Manufacturing Operations）、第四部 分：事務(wù)處理技術(shù)報告（Transactions Technical Report）。 ISA-95 標(biāo)準(zhǔn)定義了企業(yè)級計劃管理系統(tǒng)與工廠車間級控制系統(tǒng)進(jìn)行集成時使用的術(shù)語 和標(biāo)準(zhǔn)，其內(nèi)容主要包括信息化和標(biāo)準(zhǔn)化兩個方面。ISA-95 所涉及的信息內(nèi)容有產(chǎn)品定義信 息、生產(chǎn)能力信息、生產(chǎn)進(jìn)度信息、生產(chǎn)績效信息。ISA-95 除了上述信息化內(nèi)容之外，重要 10 組成部分就是生產(chǎn)對象的模型標(biāo)準(zhǔn)化。ISA-95 的生產(chǎn)對象模型根據(jù)功能分成了四類、九個模 型，四類為資源、能力、產(chǎn)品定義和生產(chǎn)計劃。九個模型分別是：資源包括人員、設(shè)備、材 料和過程段對象；能力包括生產(chǎn)能力、過程段能力；產(chǎn)品定義包括產(chǎn)品定義信息；生產(chǎn)計劃 包括生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)性能。這九個模型內(nèi)容構(gòu)成了 ISA-95 基本模型框架。 4、NIST 對對 MES 的定義的定義 美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究院（NIST）有關(guān) MES 的定義是：為使從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全 過程的管理活動得以優(yōu)化，采集硬件、軟件的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。 5、我國信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的中國電子行業(yè)我國信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布的中國電子行業(yè) MES 規(guī)范 規(guī)范 2006 年，我國信息產(chǎn)業(yè)部發(fā)布了中國電子行業(yè) MES 規(guī)范，規(guī)范中援引了 MESA 對 MES 的定義。 6、e-works Research 對對 MES 的理解的理解 MES 的本質(zhì)是什么？e-works Research 認(rèn)為，MES 是一套對生產(chǎn)現(xiàn)場綜合管理的集成系 統(tǒng)。MES 用集成的思想替代原來的設(shè)備管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)排程、DNC、數(shù)據(jù)采集軟件等 車間需要使用的孤立軟件系統(tǒng)。 MES 在信息化系統(tǒng)中具有承上啟下的作用， 是一個信息樞紐， 強調(diào)信息的實時性。MES 從生產(chǎn)計劃的執(zhí)行、生產(chǎn)過程的追溯、設(shè)備的正常高效使用、保證 產(chǎn)品質(zhì)量、進(jìn)行工人排班及合理激勵等多個維度對生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行集成管理。不同行業(yè)、不同 生產(chǎn)模式的企業(yè)，應(yīng)用的是 MES 中的某些模塊或者在 MES 的基礎(chǔ)上進(jìn)行拓展應(yīng)用。 1.3造浪潮下的新契機造浪潮下的新契機 “中國制造 2025”經(jīng)李克強總理簽批，并由國務(wù)院于 2015 年 5 月 8 日公布。規(guī)劃提出 了中國制造強國建設(shè)三個十年的“三步走”戰(zhàn)略，目標(biāo)是經(jīng)過 10 年的奮斗，到 2025 年，中 國制造業(yè)整體素質(zhì)大幅提升，創(chuàng)新能力顯著增強，全員勞動生產(chǎn)率明顯提高，智能化、服務(wù) 化、綠色化達(dá)到國際先進(jìn)水平，中國進(jìn)入世界制造強國的行列。這對于我國制造業(yè)來說是一 個難得的發(fā)展機遇，利用數(shù)字化和信息化手段改進(jìn)生產(chǎn)過程、實現(xiàn)智能制造、尋求轉(zhuǎn)型升級 已經(jīng)成為了制造企業(yè)的普遍共識。 MES 是近年來企業(yè)信息化的又一個熱門領(lǐng)域， 它是適應(yīng)產(chǎn)品的個性化和制造過程的敏捷 化的需求而產(chǎn)生的信息系統(tǒng)。 作為企業(yè)實現(xiàn)智能制造的重要載體， MES 在幫助制造企業(yè)實現(xiàn) 生產(chǎn)過程的自動化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化等方面發(fā)揮著巨大作用：1）MES 構(gòu)造了一個基于實時 數(shù)據(jù)支持的現(xiàn)場管理體系；2）MES 構(gòu)造了對現(xiàn)場設(shè)備實時監(jiān)控、動態(tài)事件觸發(fā)的敏捷制造 體系；3）MES 構(gòu)造了規(guī)范各種流程作業(yè)、對前后關(guān)聯(lián)工序進(jìn)行一體化管理、對制造履歷進(jìn) 行追蹤的體系；4）MES 形成了一個以計劃為龍頭，以實績?yōu)榉答伒膶崟r閉環(huán)系統(tǒng)；5）MES 與周邊系統(tǒng)進(jìn)行協(xié)作分工， 構(gòu)造了協(xié)同制造的體系。 MES 是對制造企業(yè)執(zhí)行層進(jìn)行全方位管 理的信息系統(tǒng)，它在企業(yè)集成信息管理系統(tǒng)中，起著承上啟下的橋梁作用。 作為信息技術(shù)、 現(xiàn)代管理技術(shù)和制造技術(shù)的有機結(jié)合體， MES 有效地提高了企業(yè)的生產(chǎn) 能力和管理能力。但是，任何一個系統(tǒng)如果不能很好的與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成，最終將成為信 息孤島。因此，如何定義 MES 的業(yè)務(wù)范圍，在技術(shù)上保證其與 ERP 及底層控制系統(tǒng)之間的 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 11 無縫集成，真正實現(xiàn) MES 的中間橋梁作用，實現(xiàn)車間透明化管理是 MES 實施中面臨的主要 挑戰(zhàn)。 近年來，國內(nèi)企業(yè)逐步認(rèn)識到 MES 的價值，進(jìn)行了很多相關(guān)研究開發(fā)與工業(yè)應(yīng)用，取 得了可喜的成果。ERP 和 MES 系統(tǒng)之間的界限在不斷淡化，企業(yè)層也不斷地整合到車間的 生產(chǎn)管理中。MES 的應(yīng)用實施幫助企業(yè)實現(xiàn)統(tǒng)一管理、統(tǒng)一運維的智能化制造，并通過進(jìn)一 步完善車間的管理體系，為制造企業(yè)實現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級、增強核心競爭力奠定堅實基礎(chǔ)。 中國制造業(yè)正處于實現(xiàn)智能制造和轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，隨著“中國制造 2025”規(guī)劃 和智能制造目標(biāo)的深度推進(jìn)，MES 已成為制造企業(yè)不可缺少的軟件之一。未來 MES 系統(tǒng)具 有的智能性和自適應(yīng)性，能夠根據(jù)制造環(huán)境的變化進(jìn)行智能設(shè)計、智能預(yù)測、智能調(diào)度、智 能診斷和智能決策，將使中國智能制造水平走上了一個嶄新的臺階。 12 2.企業(yè)對企業(yè)對 MES 系統(tǒng)的功能需求系統(tǒng)的功能需求 2.1 MES 系統(tǒng)特點分析系統(tǒng)特點分析 e-works Research認(rèn)為，MES系統(tǒng)具有以下特性： 實時性實時性：MES實時收集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)和信息，并做出相應(yīng)的分析處理和快速響 應(yīng)。 信息中樞信息中樞：MES通過雙向通訊，提供橫跨企業(yè)整個供應(yīng)鏈的有關(guān)車間生產(chǎn)活動的信 息。 軟硬一體軟硬一體：MES是一個集成的計算機化的系統(tǒng)（包括硬件和軟件），它是用來完成 車間生產(chǎn)任務(wù)的各種方法和手段的集合。 個性化差異大個性化差異大：MES是負(fù)責(zé)車間生產(chǎn)管理的系統(tǒng)，由于不同行業(yè)甚至同一行業(yè)的不 同企業(yè)生產(chǎn)管理模式都不同，因此MES的個性化差異明顯。 二次開發(fā)較多二次開發(fā)較多：由于MES的個性化差異明顯，導(dǎo)致MES系統(tǒng)實施時，往往二次開發(fā) 較多。 2.2 MES 系統(tǒng)需要具備的基本性能系統(tǒng)需要具備的基本性能 e-works Research認(rèn)為，一套MES系統(tǒng)應(yīng)該具有：可配置性、可擴(kuò)展性、可靠性、實時性 和可視性等基礎(chǔ)要求，具體要求如下： 可可配置性：配置性：系統(tǒng)自帶流程建模工具（配置性工具） ，可以在系統(tǒng)內(nèi)根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn) 特點，靈活設(shè)置生產(chǎn)工作流程，并根據(jù)不同權(quán)限進(jìn)行流程驅(qū)動，與系統(tǒng)消息機制綁 定，驅(qū)動預(yù)警管理機制（如備料的預(yù)警、缺料的預(yù)警、單據(jù)審批超期限的預(yù)警等） ， 按照用戶指定的通知方式發(fā)送預(yù)警信息，如短信、郵件等。 可可擴(kuò)展性擴(kuò)展性： 系統(tǒng)應(yīng)具有良好的開放性和可擴(kuò)展性， 便于企業(yè)未來的發(fā)展需要進(jìn)行功 能擴(kuò)展。同時可提供可柔性組合定制的用戶界面、業(yè)務(wù)模塊，以及簡易的二次開發(fā) 功能滿足企業(yè)的個性化應(yīng)用。 可靠性：可靠性：系統(tǒng)必須具有完善的授權(quán)體系、成熟可靠的數(shù)據(jù)備份方法。在安全方面， 系統(tǒng)必須具有統(tǒng)一的權(quán)限管理中心， 能夠?qū)γ恳粋€角色、 每一個字段、 每一個動作、 每一類型的業(yè)務(wù)、每一個模塊等設(shè)置不同的權(quán)限。 實時性實時性： 系統(tǒng)應(yīng)具備良好的實時環(huán)境和實時響應(yīng)的功能。 系統(tǒng)要利用實時數(shù)據(jù)實現(xiàn) 生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，提高快速反應(yīng)能力，促進(jìn)生產(chǎn)管理由被動指揮型 向以預(yù)防為主、在線控制的主動實時指揮型管理體系發(fā)展。 可視性可視性：系統(tǒng)應(yīng)具備以數(shù)據(jù)采集為基礎(chǔ)的生產(chǎn)、消耗、質(zhì)量、設(shè)備等信息統(tǒng)計分析 并提供可視化的圖示方式。 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）選型實施指南（第二版） 13 2.3 MES 系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)涉及的基礎(chǔ)數(shù)據(jù) 企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)企業(yè)的組織結(jié)構(gòu)： 一個企業(yè)包括一個或者多個工廠， 工廠又細(xì)化分割為不同的部門 組織，組織則被定義為擁有不同工作職能的業(yè)務(wù)實體。 人員及角色人員及角色： 人員是生產(chǎn)制程過程中重要的基礎(chǔ)性單元， 根據(jù)員工的角色規(guī)劃不同 的系統(tǒng)權(quán)限， 根據(jù)參數(shù)設(shè)定區(qū)分員工的角色和能力，可根據(jù)信息制定完善的人員分 配和調(diào)度計劃。 設(shè)備資源設(shè)備資源：設(shè)備資源是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)的主要物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，企業(yè)的生產(chǎn)率、產(chǎn)品質(zhì) 量、 生產(chǎn)成本都與設(shè)備的技術(shù)水平直接相關(guān)。 根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)實際情況以及業(yè)務(wù)流程 規(guī)劃每一個工作中心的設(shè)備資源分配，包括產(chǎn)量、生產(chǎn)節(jié)奏、維護(hù)計劃、狀態(tài)監(jiān)控 規(guī)則、故障診斷機制、設(shè)備數(shù)據(jù)采集與分析方法等。 工作流工作流、操作規(guī)范操作規(guī)范：根據(jù)業(yè)務(wù)實際對產(chǎn)品生產(chǎn)的流程進(jìn)行定義，即用來定義制造產(chǎn) 品的步驟順序， 作為一個標(biāo)準(zhǔn)化的指導(dǎo)。 并根據(jù)工作流中的每一個工作中心或者工 作站的工序標(biāo)準(zhǔn)和要求制定統(tǒng)一化的操作流程，形成唯一的規(guī)范。 產(chǎn)品產(chǎn)品、產(chǎn)品譜系產(chǎn)品譜系：定義工廠內(nèi)部的產(chǎn)品屬性：零件、組裝件、配件等。并歸集同系 列的產(chǎn)品成產(chǎn)品組，形成不同的產(chǎn)品譜系信息。 制造制造 BOM、工藝路線工藝路線：根據(jù)產(chǎn)品搭建產(chǎn)品 BOM 架構(gòu)，并根據(jù)產(chǎn)品設(shè)計配合工作流 定義和物理模型的設(shè)備定義，合理設(shè)計產(chǎn)品的工藝路線。規(guī)劃定義的范圍包括：數(shù) 據(jù)記錄、變更、版本追溯、工藝監(jiān)控、糾錯、報警機制等。 在制品狀態(tài)在制品狀態(tài)：定義范圍包含在制品數(shù)量、產(chǎn)線位置、生產(chǎn)時間、狀態(tài)等。 2.5 MES 系統(tǒng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)需求數(shù)據(jù)采集業(yè)務(wù)需求 1、概述概述 制造型企業(yè)廣泛應(yīng)用了 DCS 和 PLC 控制系統(tǒng)。但是，這些控制系統(tǒng)由多家廠商提供，相 互獨立且信息各自封閉，造成在實現(xiàn)了生產(chǎn)自動化的同時卻不能共享數(shù)據(jù)，各工區(qū)、分廠和 部門的生產(chǎn)信息無法及時交流， 極大地阻礙了企業(yè)生產(chǎn)信息化的建設(shè)進(jìn)程。實現(xiàn)生產(chǎn)管理信 息的現(xiàn)場采集，實時存儲，統(tǒng)一管理，科學(xué)的統(tǒng)計分析是制造企業(yè)生產(chǎn)信息化建設(shè)的迫切需 要。 MES 最大的價值就是數(shù)據(jù)和信息的轉(zhuǎn)換。如果把 MES 比喻為人，那么生產(chǎn)數(shù)據(jù)就相當(dāng) 于人的血液系統(tǒng)。 數(shù)據(jù)采集和通訊功能保證了信息集成化的實施。 MES 不單是面向生產(chǎn)現(xiàn)場 的系統(tǒng)，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統(tǒng)，連結(jié)現(xiàn)場層和經(jīng)營層，通過實 時數(shù)據(jù)庫傳輸基本信息系統(tǒng)的理論數(shù)據(jù)和工廠的實際數(shù)據(jù)， 并提供企業(yè)計劃系統(tǒng)與過程控制 系統(tǒng)之間的通信功能，是應(yīng)用于企業(yè)的重要信息系統(tǒng)。離開生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集，生產(chǎn)管理部門不 能及時、準(zhǔn)確地得到工件生產(chǎn)數(shù)量；不能準(zhǔn)確分析設(shè)備利用率等瓶頸問題；無法準(zhǔn)確、科學(xué) 地制定生產(chǎn)計劃；無法實現(xiàn)生產(chǎn)管理協(xié)同?？梢?，只有有效地實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集，才能使 得 MES 系統(tǒng)從根本上解決車間管理中計劃跟蹤遲滯、設(shè)備利用率低、產(chǎn)品質(zhì)量難以提升等 問題。 2、制造企業(yè)制造企業(yè)MES中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的特點中的生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的特點 14 由于流程型制造與離散型制造在設(shè)備、 物料和產(chǎn)品特點的差異， 導(dǎo)致了兩種類型的企業(yè) 在制造管理中存在諸多差異，進(jìn)而決定