雖然MES作為企業生產管理輔助工具在國內的發展歷史并不長，但它所帶來的管理優化和巨大的經濟效益已使它迅速走近了眾多企業的視線。當前國內正處在MES迅速發展的時期，MES正逐漸成為一個廣為關注的熱點。本文通過對其在國內外的發展情況介紹入手，闡述了其在企業生產管理和企業集團調度指揮中心建設中的作用。
1 MES系統技術簡介
1.1 MES技術在國內外發展概況
正如計算機技術在不斷發展一樣，計算機輔助生產管理也是一個不斷開發應用的過程。早在20世紀70年代，國外企業開始開發或引入單一功能的軟件產品和軟件系統，如設備狀態監控系統，質量管理系統等，這些系統可以理解為早期單一功能的MES系統。
到了80年代，美國制造業在總結MRPⅡ實施成功率較低的教訓并借鑒日本準時制生產系統經驗的基礎上，提出既重視計劃又重視執行的管理新思想，將計劃與制造過程統一起來的制造執行系統(Manufacturing Execution System，MES)應運而生。1990年，美國先進制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)第一次提出并使用MES概念�？梢哉f，MES是計算機技術應用于企業生產管理需求的時代產物。
在國內，國家“十五”期間的“863”項目將MES確定為重點研究項目并設立了研究課題，將流程工業領域的MES技術研究作為突破口，以期分步實現“獲得MES技術研究成果”， “形成系統平臺”，“實現產品的工程應用”等目標。2007年，原信息產業部又以信部規[2007]1539號文件形式印發了《信息技術改造提升傳統產業“十一五”專項規劃》�！兑巹潯诽岢隽艘笾攸c突破的八項共性技術和四個方面的十三個重要系統，MES就與DCS、ERP一同位列流程工業等四個方面的重要系統之中。目前，MES已經在國內鋼鐵、石化等行業得到較為普遍的應用，并且在電器、輪胎、軸承等制造行業的部分企業獲得了研發和使用。
1.2 MES的定義和作用
目前廣為接受的是由MESA(MES國際聯合會)給出的定義：MES提供從接受訂單到制成最終產品全過程的生產活動實現優化的信息。它采用當前的和精確的數據，對生產活動進行初始化、及時引導、響應和報告工廠的活動，對隨時可能發生變化的生產狀態和條件做出快速反應，重點削減不會產生附加值的活動，從而推動有效的工廠運行和過程。
此外，按照AMR所給予的定位：MES服務于工廠生產執行層的信息系統，位于企業經營層的計劃系統與生產過程的直接工業控制系統之間。該定位將企業的運作劃分為三個層次，分別是：計劃層、執行層和控制層。其中：計劃層就是MRPⅡ或ERP等經營管理信息系統。控制層包括DCS、PLC、NC/CNC或SCADA中的一個系統或這幾種配置的組合，以及各種儀器設備等；介于兩者之間的是執行層，MES(制造執行系統)。各層次間的關系可以通過體系結構圖來說明。
如圖1所示：
圖1 ERP、MES和DCS三層體系結構圖
作為計算機輔助生產管理系統，MES的作用就是實現企業的連續信息流。并通過對信息的傳遞和處理，對訂單下達到產品完成的整個生產過程優化管理。通過實踐，MESA歸納了MES的十一個主要功能模塊，包括工序詳細調度、資源分配和狀態管理、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質量管理、文檔控制、產品跟蹤和產品清單管理、性能分析和數據采集等模塊。通過MES這些模塊的有效協作，可以起到溝通企業計劃層和控制層，憑借信息技術提供精確的實時數據，并最終達到優化管理活動和生產活動的目的。而在現實當中，各不同行業企業可以根據行業特點和企業實際，開發適合自身情況的多種功能模塊。
從MESA的定義也可以看出，提供精確的實時數據是一個優秀的MES的優勢所在。MES對數據提供的實時性要明顯高于ERP，如果說控制層提供的實時時間系數為1，那么，MES的時間系數為10，ERP的時間系數為100。圖2可以顯示出MES與兩者的數據流的時間關系：
圖2 MES數據流圖
2 企業集團調度指揮中心的建設架構
近年來，集成的生產調度指揮系統在國內發展迅猛。其中，國家郵政、民航、水利、鐵路、電網、石化行業已先后建立起總部或區域性的生產調度指揮系統。目的是實現資源的高效調配和對安全生產的監控，提高企業績效。根據對部分大企業集團調度指揮系統的調研，以近期擬實施生產調度指揮中心建設的某大型企業集團為模型，推薦其應用集成架構如下圖3顯示：
圖3 生產調度指揮系統應用集成架構圖
2.1 控制層
在企業控制層，根據企業現狀及實際需要，通過對現有的(或新增)生產過程自動化系統：如集散控制系統(Distributed Control System，Dcs)，可編程邏輯控制系統(Programmable Logic Controller，PLC)，數據采集與監視控制系統(Supervisory Control And Data Acquisition，SCADA)等單一系統或多系統組合與儀器設施進行集成，起到過程控制優化以及采集和提供實時數據的作用。
2.2 生產層(執行層)
生產執行層通過制造執行系統(Manufacturing Execution System，MES)對信息的傳遞和處理，對訂單下達到產品完成的整個生產過程進行優化管理，實現企業信息系統全局優化的解決方案。當工廠里有實時事件發生時，MES能對此快速做出反應和報告，并用當前的準確數據對其進行指導和處理。
按照企業集團信息化建設現狀，結合國內石化企業MES模塊建設實踐經驗，建議根據試點企業信息化水平和實際生產管理需要，分步實施，逐步達到多數企業實現生產計劃、生產統計與平衡、生產調度、操作管理、物料移動、能源管理、質量管理、設備管理、生產信息運行平臺、集成平臺、ERP支撐等模塊。
2.3 企業經營層
在企業經營管理方面，以ERP(Enterpr，Seresource Planning，企業資源計劃)為核心的經營管理信息系統將來自MES系統的管理類生產數據和實時類數據進行處理，與供應、銷售、計劃等其它企業資源實現企業的供應鏈優化。同時，在企業層面進行的WCM(世界級制造)、CRM(客戶關系管理)、HSE(健康安全環保管理)、CI(持續改進)、OA(辦公自動化)、GRC風險控制、HR(人力資源管理)等管理項目所形成的數據一并作為經營層信息流上傳至商務智能進行集成和處理。
2.4 集團管控決策層
通過商業智能(BI) (Business Intelligent)將來自于企業的管理類數據和實時類數據進行集成和處理，按照管理要求搭建模型，通過報表、圖示、曲線等方式反映出來，并按照管理層駕駛艙、視頻會議系統、實施動態跟蹤、工業電視監控、生產業務管理等不同需要建立多角度分析的匯總信息處理平臺，形成大屏幕展示和分析，以滿足集團中、高級管理層的決策和進行運營管控所需。
3 MES系統在生產管理和大企業集團調度指揮中心建沒中的應用分析
3.1 MES是企業生產管理的一種有效的輔助工具
在全球激烈的商業競爭中，生產的日趨復雜性要求企業必須對內外環境的各種變化做出快速恰當的反應。企業管理必須從單項、局部的改善向著綜合、集成的優化轉變，必須更加注重計劃、組織、控制3大職能的整體優化，通過信息全面集成與分析為基礎優化企業生產管理和經營決策。
MES與企業資源計劃(ERP)，過程控制系統(DCS等)共同構成流程工業綜合自動化系統。通過雙向信息交互形式，MES起到信息集線器的作用，在企業與供應鏈之間提供生產活動的關鍵基礎信息。作為連接經營層和控制層的紐帶，在ERP(MRPⅡ)系統產生的長期計劃指導下，MES根據底層控制系統采集的與生產有關的實時數據，對短期生產作業的監控、計劃調度、資源配置和生產過程進行優化。MES的實施能夠有效提高企業生產效率和市場響應能力，提升企業市場競爭能力。
3.2 MES是大企業集團管控所屬企業生產運營的一個有效抓手
MES系統反饋的不僅包括每臺設備、每個工序和每個操作人員的數據，還包括加工過程中的狀態數據，而且由于采用自動化數據采集技術，使狀態數據可實時采集。采集的數據經過層層匯總并借助于集成展示，企業集團的管理層可及時獲得各區域(板塊)工廠的生產現場的實時狀態和數據，并可根據需要直接參與企業特殊狀態下的應急指揮和生產運營管控，提高反應的速度和決策的針對性、準確性。
3.3 MES在大企業集團應用有利于充實和加強企業信息化建設的內容和水平
目前，國內多數企業信息化建設還處于ERP系統的推廣和優化階段。雖然ERP能夠很好地解決生產計劃問題，但是在車間這一層次的控制卻往往不夠完善。例如，ERP的車間控制模塊計劃功能一般很弱，車間加工單和調度單的時間跨度(或計劃期)一般比較長，通常為周。而且通�；究渴止や浫氲姆绞讲杉饕ば颥F場信息，不僅效率低、易出錯，且輸入的數據基本上是前一個班或前一天的數據，信息滯后。與ERP相比，MES制定的計劃比較詳細。一般按車間層和單元層分級制定作業計劃，并對車間的每一臺設備或操作人員分派任務。MES調度單通常會細化到計劃期內每個單元每臺設備每天(或每班)的生產任務。同時，以分派工單的形式把第二天(或下一班)的生產任務分派到每一個操作人員(或設備)上，因而其數據的實時性更強。
MES在整個企業信息集成系統中承上啟下，是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁，是企業集團信息化建設實施管控一體化的重要環節。
3.4 MES在企業推廣需要與企業綜合管理水平和信息化水平相適應
克服了以往整體軟件系統大，定制和維護成本高的弱點，近年MES技術已有了較大的發展。隨著計算機技術的不斷進步，開發更加模塊化、更具靈活性的MES系統已成為現實，實施和維護MES的成本也有所降低。但作為企業信息化中的重要一環，仍然應該把MES的實施作為一個過程，而不是一個事件。
對于企業集團而言，要充分考慮所屬企業生產工藝和信息化水平的差異性，做好細致的分析和精心的規劃，按照所屬企業的規模和生產工藝的復雜程度統一規劃，先試點后推廣，分步實施。由試點企業獲取經驗并逐步擴大實施范圍。企業層面應對管理機制作適當的調整和改變，改善生產制造環境�？蓮倪x擇試點企業旨在解決一兩個生產瓶頸問題著手，逐步地擴大實施范圍和試點范圍，最終達到全面實施。
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本文標題：淺談MES在生產管理和調度建設中的應用
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