什么是MES制造执行系统？ 一文读懂生产制造MES系统

技术的发展日新月异，企业要增强竞争力，在市场竞争中立于不败之地，采用先进技术武装自己是必由之路。近30年，对社会影响最大的技术进步当属信息技术，信息技术的进步改变着我们的日常生活，也改变着企业的管理方式。在万物互联的信息化的今天，如何系统打造智能化工厂实现精准化、精细化、协同化的高效运转模式，从而使公司可持续发展，MES系统能很好的契合这些特点，因而成为了很多公司的首选。

第一次看到这次分享的主题，脑袋嗡嗡的，作为一个从未接触过MES的小白第一想法是：MES 是个什么东东？反复听了几遍老师的讲解之后，虽然仍没有能完全领悟透彻，但是今天小编仍尝试着站在小白的视角尽量把这个话题阐述清楚。

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MES是什么

谈到MES 的之前，我们可能听过它的几个经常用到的远房亲戚：PLM、ERP、APS。它们又分别指什么呢？

PLM（Product Lifecycle Management）产品生命周期管理：PLM为一种应用于在单一地点的企业内部、分散在多个地点企业内部，在产品研发领域具有协作关系的企业之间的，支持产品全生命周期的信息的创建、管理、分发和应用的应用解决方案。现实中的PLM系统一般是用于对图纸和文档进行管理。

erp（Enterprise Resource Planning）企业资源计划：它是一种资源计划软件，理论上的ERP可以包括业务流程管理，产品数据管理，存货、分销与运输管理，人力资源管理和定期报告系统。现实中的ERP系统主要是财务系统和进销存系统，其它模块相对应用少，ERP系统的生产模块普遍功能弱，难以满足企业生产计划排程的需要。

APS（Advanced Planning and Scheduling）高级计划与排程：是对所有资源具有同步的、实时的、具有约束能力的模拟能力，不论是物料、机器设备、人员、供应、客户需求等影响计划因素。它采用基于内存的计算结构，这种计算处理可以持续的进行计算。解决复杂的生产计划排程问题必须借助于APS系统。

所以，今天我们要介绍的MES 又是什么呢？

MES（Manufacturing Execution System）制造执行系统：它是针对企业整个生产制造过程进行管理和优化的集成运行系统。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。它是一款能承上启下使工厂实现精准化、精细化、协同化管理的工业软件。

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为什么需要MES

制造企业关心三个问题：生产什么？生产多少？如何生产？企业的生产计划回答了前两个问题。“如何生产”由生产现场的过程控制系统SFC“掌握”。ERP等系统只为生产计划的编制提供数据信息。为了使“计划” 到达“生产” 环节，如何将生产过程中的变化因素快速反映到 “计划” 中，需要在计划与生产之间建立一个“实时信息通道” —制造执行系统（MES），它是计划与生产之间的 “信息枢纽”。

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。

MES消除了企业计划与生产控制之间的信息“断层”，使企业“实时反应”。具体有六大优势：

1) 接受订单开始到制成最终产品的全部时间范围内。

2) 采集各种数据信息和状态信息。

3)与上层业务计划层和底层过程控制层进行信息交互。

4) 通过整个企业的信息流来支撑企业的信息集成。

5) 实现对工厂的全部生产过程优化管理。

6) 对事件迅速响应，减少企业内部无附加值的活动。

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MES能做什么

MES 处于上层生产计划和底层控制层之间，相当于一个中枢大脑，通过信息的交互与集成从而解决上层与底层的鸿沟。

MES和上层ERP 系统相互交互的信息流：ERP通过订单驱动产生生产计划连同其它的信息流传递给MES，MES通过自身的强大的功能模块将生产方法指令传递到控制层，具体生产完成后，再将结果和状态反馈给MES，通过MES 与ERP 完成信息交互。

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MES功能模块有哪些

MES 以生产管理为中心，可以划分为三大模型：“生产管理模型”、“影响生产的主要功能模型”、“影响生产的其他模型”。

生产管理模型是制造执行系统的核心部分。生产管理可定义为一组满足成本、质量、数量、安全性和实时性要求的活动。这组活动对关于利用原材料、能源、设备、人员和信息来制造产品的诸多功能进行协调、指导、管理和跟踪。他总共包含9个子功能从而使管理模型形成一个完整的逻辑闭环。具体主要包含七大功能。

1) 收集和保存关于产品、库存、人力、原材料、剩余部分和能源使用的数据。

2) 实现必需的人员管理功能，如工作时间统计表(例如，时间、任务)、休假时间表、劳动强度统计、内部培训和资格认证等。

3) 为所辖区域内的维护、运输及其他与生产有关的请求建立及时的、详细的生产调度。

4) 完成业务计划层制定的生产调度的同时，对个别产品区域进行本地成本优化。

5) 在职责范围内，修改生产调度，来补偿可能发生的生产中断行为。

6) 提交含可变制造成本的生产报告。

7) 按工程功能的要求进行数据收集和离线分析。包括基于统计学的质量分析以及相关控制功能。

接下来对几个重点功能子模块进行展开说明：

产品定义管理：制造执行层中管理所有关于制造所必需的产品信息的功能模块。包括产品生产规则、物料清单和资源清单共享产品定义信息。

产品生产规则包含了用于指导制造工作如何生产产品的信息。在具体企业中，这可被称为通用配方、现场配方或主配方，是标准运行程序（SOP）、标准运行条件（SOC）、生产路线安排，或基于生产策略使用的集中步骤。产品定义信息的制定使制造执行层的其他功能和过程控制层的功能按要求实现。

产品定义管理包含产品生产规则分配的管理。生产规则的某些部分可能存在于过程控制层设备中。某种情形下，为了避免影响生产，此类信息的下载可以与其他功能相配合。如当下载的是某操作管理活动的一部分时，这类信息可以是操作指令的一个部分。

资源管理：一系列有关生产运行所必需的信息的资源管理的活动。这些资源包括机器、工具、劳动力(经过专门技术培训)、原料和能源。对这些资源进行直接控制是为了满足完成其他活动的生产要求，比如生产分配和生产执行管理。

资源信息的管理可由计算机系统完成，但也可能部分或完全由手工替代。

资源管理可以包含未来使用的本地资源预留系统的信息管理。每种重要资源的管理应该有独立的预留系统。每种资源都有独立的活动，或者一批资源有相互结合的活动。在某些特定时期，资源信息必须为特定资源维持和提供承担的、可利用的、难以达到的活动信息。

生产调度：一组满足生产要求的生产路线安排和最佳利用本地资源的活动。

基于业务计划层中生产计划的要求、产品定义信息和资源能力信息，来解决生产的约束性和可用性；同时利用生产跟踪模块的信息来解决过程中的实际工作。包括对最少设备设置或清洗的要求进行排序，对设备最佳利用要求的协调，以及由于批量和有限产率所引起的拆分请求。生产调度会考虑本地资源的情况和可用性。

生产分派：一组管理把生产任务分派给设备和人员的生产流的活动。包括：

• 控制系统中调度分批开始

• 生产线上调度生产运转的开始

• 在生产单位中指定标准操作条件的对象

• 工作中心传递工作顺序

• 向人工操作发送工作顺序

操作管理：一组指导生产执行的活动，对应了生产分派名单所列出的内容。操作管理的活动包括：通过产品生产的操作次序的合理安排，来选择、启动和移动工作单元（例如批次、子批次，或批量）。实际的操作工作（手工或自动）则是过程控制层的一部分。

操作管理可以使用来自于先前的生产运转、生产跟踪所捕获的信息，进行本地最优化和提高效率。操作管理的活动通常包括在某个地点或区域的手动和自动过程的协调。这通常需要自动控制设备具有良好的信息交互通道。

数据收集：一系列为特定工作过程或特定生产要求收集、编辑和管理生产数据的活动。

制造执行系统主要处理诸如数量(重量、单位等等)和有关参数(比率、温度等等)的过程信息，以及诸如控制器、传感器和执行器状态的设备信息。

处理的信息包括：传感器读取、设备状态、事件数据、操作员登录数据、交互数据、操作行动、消息、模型计算结果，以及其他产品制造的重要信息。

数据收集是基于固定时间或事件的，按时间或事件添加数据把收集的信息联系起来。

生产跟踪：一系列根据生产和资源的历史数据跟踪生产过程的活动。它向生产调度模块提供信息，使得生产调度可以根据当前情况进行更新；同时，它也向生产统计模块提供产品生产过程中详细的人员设备的实际使用情况、物料的消耗、物料的生产等信息。

绩效分析：一系列为业务系统分析和汇报绩效信息的活动。包括：对装置生产周期、资源利用、设备使用、设备性能、程序效率，以及生产可变性等信息的分析。

这些分析可被用于完善KPI报告，以及进行生产和资源利用的最优化。这些信息可以按计划提供；可以在生产运行结束或批次结束时提供；或者依据需求提供。

绩效分析的过程是在线的。一旦优化开始，并且强制实施约束，其他系统约束就会产生。另外，市场条件和产品组合的变更可能会引起优化标准和系统约束的改变。在多变的环境里，绩效分析活动有规律地重新检查当前的产量、政策及预期情形，使系统的生产量最大化。

生产统计：一系列为业务计划层作出生产响应准备的活动。包括总结和汇报关于产品生产过程中人员和设备的实际使用情况、物料消耗、物料生产，以及其他诸如成本和绩效分析结果的有关生产数据的信息。

维护管理：一组协调、指导和跟踪设备、工具及相关资产的维护功能的活动。该功能保证了设备、工具及相关资产的制造可用性，并且保证反应性的、周期性的、预防性的，或者先发性的维护调度得以顺利执行。主要有四大维护类别：

1) 提供设备故障响应的维护。

2) 基于时间或周期的循环维护的调度和实施。

3) 基于状态的维护，源于从设备或从设备推断获得的信息提供。

4) 资源运行绩效和效率的优化。

维护管理的主要功能包括：

1) 提供纠正性的、预防性的和基于状态的维护。

2) 向预期故障，包括设备自检和诊断活动，提供设备监测功能。

3) 生成维护成本和绩效的报告。

4) 协调和监测已指定的维护工作。

5) 监督维护请求。

6) 维护完成报告，包括配件的使用、维护工作，以及维护成本。

7) 与操作员和生产装置管理人员协调既定工作。

8) 做出生产设备的绩效证明。

9) 持产品转变需求，包括设备的变更。

10) 监测和更新维护历史文档。

质量管理：协调、指导和跟踪质量测量和报告的功能的活动集合。广义的质量管理同时包括质量操作和那些以保证中间和最终产品质量为目的的操作管理。主要有四大类别：

1) 质量测试管理

2) 质量测试方式

3) 质量测试时间地点

4) 质量测试工具

质量管理的主要功能包括：

1) 测试和检验物料质量(原料、成品和中间产品)。

2) 测量和报告设备能力以满足质量目标。

3) 保证产品质量。

4) 设置质量标准。

5) 设置人员资格和培训质量标准。

6) 设置质量的控制标准。

库存管理：制造设施在企业生产运行的过程中协调、指导、管理、跟踪库存和物料移动的活动。它的主要功能包括：

1) 管理和跟踪产品和物料的库存。

2) 履行周期性和按要求的库存周期计算。

3) 管理工作中心之间物料的移动。

4) 测量和报告库存及物料的移动能力。

5) 协调和控制物料移动中利用的人员和设备。

6) 指导和监测物料与生产管理、质量管理或维护管理之间的进出传递。

7) 向生产管理活动汇报库存。

8) 追溯原料在贮藏库的进出。

9) 确定拆包调度。

10) 运输和监控贮藏库中物料的移动。

文档管理：通常是一种企业的业务功能，可能对企业的生产管理产生重要的影响。企业的生产运行需要管理广泛的文档。它还应包含灾难恢复方面的相关工作。比如SOP(标准操作程序)、工作说明、诀窍、控制系统程序、图表、批记录、工程变更通知、警报日志以及突发事件报告。它有时还包括了对环境、健康、安全等方面的规定以及与ISO标准信息的控制和整合，比如校正行为程序、储存历史数据等。对这些信息的管理通常是企业能够更好运转所必需的。一般企业准备了一套程序、方针，以及软件工具来管理所有的文档。

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后记

“工业软件的根本和灵魂是工业”

“工业管理软件的核心是工业企业管理思想和管理数据”

在如今智能化的时代，各种工业软件层出不穷，对于每个公司而言，系统是一把双刃剑，首先要对公司的管理和运营水平要有一个清晰的认识，选择一款适合自己公司的工业软件，并且切实的维护使用它，它就是助推器，能真正帮助公司达到精益管理的目的。反之，盲目跟从，不从实际出发，反而可能使之成为公司鸡肋，食之无味，弃之可惜！

谈及MES必须先谈生产，那什么是生成呢？