近年來，隨著面向訂單生產(chǎn)的多品種小批量的生產(chǎn)模式和精益生產(chǎn)管理模式的提出，以及客戶、市場對產(chǎn)品質(zhì)量提出更高要求，MES更加得到很多制造企業(yè)重視。尤其是在國家大力支持物聯(lián)網(wǎng)以及國際巨頭IBM提出智慧地球后，企業(yè)開始認(rèn)識到要從最基礎(chǔ)的生產(chǎn)管理上提升競爭力，即只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級（基礎(chǔ)自動化級）取出，穿過操作控制級，送達(dá)管理級，通過連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息集成才能使企業(yè)在日益激烈的競爭中立于不敗之地。
當(dāng)然，企業(yè)面對外部環(huán)境的挑戰(zhàn)，如產(chǎn)品生命周期越來越短、少量多樣市場變化快速且難以預(yù)測，國家的號召、政策的導(dǎo)向，競爭門檻越來越多（ISO/RoHS/精益/缺陷召回...），客戶評審越來越苛刻，競爭對手已經(jīng)開始彎道超車。同時也要面對企業(yè)內(nèi)部環(huán)境的挑戰(zhàn)，如生產(chǎn)單執(zhí)行到哪一步？能否準(zhǔn)時滿足交付？制造工序中如何防錯、防呆？在制品WIP/直通率/品質(zhì)情況是否正常？緊急插單/撤單可行嗎？物料來料品質(zhì)如何?關(guān)鍵物料使用到了哪些訂單上？先進(jìn)先出(FIFO)如何保障？工藝路線是否最優(yōu)化？生產(chǎn)瓶頸在那里？設(shè)備利用率如何？人員/班次產(chǎn)量以及標(biāo)準(zhǔn)工時？如何向客戶提供完整追溯記錄？等等。
在物理世界中，數(shù)字技術(shù)已經(jīng)得到了普遍應(yīng)用，人們對數(shù)控機床、裝備了數(shù)字設(shè)備的各種運輸工具等早已司空見慣，但是這個浸入了數(shù)字技術(shù)的物理世界并不是一個數(shù)字化的世界，它缺少數(shù)字化的一個重要的特征-信息流。
這些現(xiàn)象使得數(shù)字技術(shù)的效率沒有得到應(yīng)有的發(fā)揮，這是制造業(yè)的軟肋所在，這就使得傳統(tǒng)的制造業(yè)在實現(xiàn)信息化的過程中遇到了一個瓶頸-信息斷層。
MES就是打通這個信息斷層，通過對信息實施微觀掌控，從而實現(xiàn)精細(xì)化管理，由此來達(dá)到提高效率的目的。MES是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁，計劃與生產(chǎn)之間承上啟下的“信息樞紐”。 采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動,對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀況作出快速反應(yīng)。它強調(diào)是精確的實時數(shù)據(jù)。MES改善設(shè)備投資回報率，以及改善及時交貨、庫存周轉(zhuǎn)、毛利和現(xiàn)金流通性能。
MES是車間執(zhí)行管理系統(tǒng)，主要是追蹤、監(jiān)督、控制、管理。實現(xiàn)上層ERP管理與底層PCS（Process Control System）控制層之間的實時通信和指令執(zhí)行，并與企業(yè)內(nèi)其它制造管理信息系統(tǒng)進(jìn)行信息傳輸與交換，實現(xiàn)企業(yè)信息無縫集成。
越往制造深度應(yīng)用，行業(yè)性要求就越高，所以，我們就要對行業(yè)進(jìn)一步深入研究。所以MES對于離散行業(yè)和流程行業(yè)各有專注：
離散行業(yè)的MES：
在過程管理與控制方面：通過對過程的離散事件動態(tài)監(jiān)控，自動糾正生產(chǎn)操作或提供決策支持，以實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度要求；在出現(xiàn)例外或生產(chǎn)進(jìn)程偏離太大時，及時報警相關(guān)人員使其采取相應(yīng)的措施。
在生產(chǎn)調(diào)度與任務(wù)派工方面：根據(jù)工廠設(shè)備實際加工、運輸、存儲能力的變化，制定并優(yōu)化生產(chǎn)的具體過程及各設(shè)備的詳細(xì)操作順序；為了提高生產(chǎn)柔性，生產(chǎn)任務(wù)根據(jù)生產(chǎn)執(zhí)行具體情況及設(shè)備情況，結(jié)合資源配置進(jìn)行現(xiàn)場動態(tài)分配。
在資源配置和狀態(tài)控制方面：提供各種資源的實時狀態(tài)，與任務(wù)分配緊密協(xié)調(diào)，為各生產(chǎn)工序配置工具、設(shè)備、物料、文檔等資源，保證各操作按調(diào)度要求準(zhǔn)備和執(zhí)行。
在質(zhì)量管理方面：跟蹤產(chǎn)品原料、各加工的零件的設(shè)備、操作人員、工序批次等，為產(chǎn)品的使用、改進(jìn)設(shè)計及質(zhì)量控制提供依據(jù)；根據(jù)檢測結(jié)果確定產(chǎn)品問題、提供相應(yīng)的決策支持。
在維護(hù)管理方面：管理和指導(dǎo)設(shè)備、工模具的維護(hù)活動，卻報其可用。
在勞動力管理方面：提供人員的狀態(tài)和相關(guān)的信息，跟蹤個人的工作執(zhí)行情況，為操作人員提供決策支持。
在文檔管理方面：管理產(chǎn)品的設(shè)計、操作流程、工藝說明等；根據(jù)任務(wù)分配，為生產(chǎn)工序提供相應(yīng)的程序和信息等。在數(shù)據(jù)采集方面：獲取各工序、設(shè)備、物料、產(chǎn)品等數(shù)據(jù)，并匯總成其它系統(tǒng)、管理者所需的信息。
在性能分析和模擬方面：分析對比資源利用率、資源可用性、產(chǎn)品加工周期等的實際與標(biāo)準(zhǔn)的對比分析，做出相應(yīng)的評估；通過模擬仿真為生產(chǎn)調(diào)度提供可視化的分析。
流程行業(yè)的MES：
在過程管理與控制方面：與數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制底層控制系統(tǒng)進(jìn)行實時通信；以控制層的控制能力為基礎(chǔ)，提供各種先進(jìn)的算法，實時地監(jiān)控生產(chǎn)動態(tài)過程按調(diào)度要求安全、穩(wěn)定地進(jìn)行；提供對生產(chǎn)失控或出現(xiàn)故障的實時報警，并能采取相應(yīng)得緊急措施。
在生產(chǎn)調(diào)度與任務(wù)派工方面：根據(jù)生產(chǎn)計劃，綜合流程的實際能力、物料與能源的供應(yīng)可用、預(yù)防維護(hù)及切換線的代價等因素，制定生產(chǎn)的具體班次安排、生產(chǎn)進(jìn)度安排等；由于產(chǎn)品的生產(chǎn)周期長、切換較少，以及流程設(shè)備柔性小，所以各任務(wù)的加工設(shè)備在調(diào)度時已經(jīng)確定。
在資源配置和狀態(tài)控制方面：由于生產(chǎn)存在波動變化的特性，為了保證生產(chǎn)連續(xù)、順利進(jìn)行，實時地監(jiān)控生產(chǎn)過程的資源和設(shè)備狀態(tài)，按調(diào)度要求安全、穩(wěn)定地進(jìn)行；并提供對生產(chǎn)波動或出現(xiàn)故障的實時預(yù)警。
在質(zhì)量管理方面：把直接或間接質(zhì)量測量及分析結(jié)果實時反饋，保證產(chǎn)品符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和客戶要求，跟蹤產(chǎn)品原料的相關(guān)的信息、生產(chǎn)控制參數(shù)和配方、質(zhì)量檢測結(jié)果及相關(guān)的批次號和數(shù)量。
在維護(hù)管理方面：管理和指導(dǎo)設(shè)備、工具的維護(hù)活動；根據(jù)數(shù)據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行故障分析和診斷。
在勞動力管理方面：提供人員的狀態(tài)及所在班次等相關(guān)的信息，跟蹤個人的工作執(zhí)行情況，為操作人員提供決策支持。
在文檔管理方面：管理產(chǎn)品的配方、工藝流程、控制參數(shù)、相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、污染控制標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)采集方面：及時為其它系統(tǒng)提供所需的數(shù)據(jù)，從工廠層實時地采集數(shù)據(jù)，并進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗及數(shù)據(jù)格式的轉(zhuǎn)換等處理；為管理者、上層如計劃系統(tǒng)提供所需的信息。
在性能分析和模擬方面：產(chǎn)品的相關(guān)的數(shù)據(jù)、能源耗費、設(shè)備的使用情況進(jìn)行綜合評估；依據(jù)采集的數(shù)據(jù)建立、修正生產(chǎn)模型，使其真實有效的反映實際生產(chǎn)過程，通過模擬仿真可視化的分析、改善控制效果。
我們在實施MES系統(tǒng)，首先應(yīng)進(jìn)行精益思想的現(xiàn)場改善，再考慮在“料、法、機”的思路才能成功應(yīng)用MES系統(tǒng)。所謂“料”，就是產(chǎn)品的生產(chǎn)日程安排、物料批次跟蹤、關(guān)鍵工序管理、原輔料管理和生產(chǎn)統(tǒng)計分析。所謂“法”，就是：質(zhì)量檢驗數(shù)據(jù)采集、過程分析、SPC。所謂“機”，就是：設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備基本信息管理、設(shè)備故障分析、設(shè)備任務(wù)管理、設(shè)備統(tǒng)計分析等。
在實施MES系統(tǒng)，也要特別注意行業(yè)的特點，如：
汽車與零配件行業(yè)：需要確保質(zhì)量TS16949，客戶訂單跟蹤，需要制造的生產(chǎn)歷史記錄，優(yōu)化機器的性能，物料JIT拉動與配送管理與過程與監(jiān)控等。采用JIT精益生產(chǎn)方式。
需要實現(xiàn)具體功能：條碼化物流管理，以及生產(chǎn)全過程控制與100%追溯以及防錯。主要實現(xiàn)： 供應(yīng)商來料跟蹤、物料批次管理FIFO、標(biāo)準(zhǔn)容器管理與標(biāo)識、看板管理與下達(dá)、物料JIT配送到工位、裝配防錯驗證、工裝夾具防錯驗證、與SCADA/PLC完全集成、設(shè)備報警與預(yù)警、ANDON管理、與ERP完全集成。
電子行業(yè)，希望采用MES進(jìn)行物料管理、SMT上料對料管理，產(chǎn)品的裝配，老化、測試、包裝管理，以滿足產(chǎn)品召回以及追溯的需求。
主要實現(xiàn)功能：供應(yīng)商遠(yuǎn)程條碼打印標(biāo)簽，IQC處理，先進(jìn)選出庫存作業(yè)，F(xiàn)eeder管理
SMT上料/對料/追溯作業(yè)，禁用、限用料管理，DIP、MAC、裝配、老化、測試管理，與測試系統(tǒng)集成，客戶條碼標(biāo)簽定制，成品入庫及發(fā)貨管理，客戶數(shù)據(jù)EDI-FTP自動上傳，向ERP工單報工等。
光伏行業(yè)，對其產(chǎn)品有嚴(yán)格的追溯性需求，希望能保留至少15年的制造數(shù)據(jù)用于客戶服務(wù)。主要實現(xiàn)：電池片的來料批次記錄，選片及IQC處理，各裝配站批次數(shù)據(jù)采集以及防錯掃描各測試站的數(shù)據(jù)上傳以及結(jié)果判定，產(chǎn)品分級（外觀/功率），產(chǎn)品包裝作業(yè)，客戶標(biāo)簽輸出以及效驗，出貨等級自動篩選匹配，電子看板數(shù)據(jù)發(fā)布，異常作業(yè)流程支持。
還有流程行業(yè)包括啤酒、化工、煉油、制藥等，通過對原材料進(jìn)行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學(xué)方法，使原材料增值。最終產(chǎn)品類型有固體、液體、能量和氣體，通常以批量或連續(xù)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。物料和物料之間的數(shù)量關(guān)系可能隨溫度、壓力、濕度、季節(jié)、人員技術(shù)水平、工藝條件不同而不同。其次，在每個工藝過程中，伴隨產(chǎn)出的不只是產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，可能細(xì)分為主產(chǎn)品、副產(chǎn)品、協(xié)產(chǎn)品、回流物和廢物。描述這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配方還應(yīng)具有批量、有效期等方面的要求。流程工業(yè)企業(yè)的特點是品種繁多、固定、批量大，生產(chǎn)設(shè)備投資高,而且按照產(chǎn)品進(jìn)行布置，通常設(shè)備是專用的，很難改做其他用途。工藝流程復(fù)雜，多條路徑，串行、并行和混合路徑進(jìn)行。流程工業(yè)企業(yè)的原材料和產(chǎn)品通常是液體、氣體、粉狀等。因此，存儲通常采用罐、箱、柜、桶等進(jìn)行存儲。物料類別多，數(shù)量大，價值高。庫存控制，調(diào)運優(yōu)化意義重大。流程工業(yè)企業(yè)采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，生產(chǎn)自動化設(shè)備比較成熟。由于生產(chǎn)需求、原料供應(yīng)、能源供應(yīng)等變動及設(shè)備故障等原因，使得計劃經(jīng)常變動，原計劃執(zhí)行十分困難。流程工業(yè)對物資的管理需要有嚴(yán)格的批號。需要記錄從原材料、供應(yīng)商、中間品以及銷售給用戶的產(chǎn)品，產(chǎn)品質(zhì)量與產(chǎn)量均需要回溯。
如有色金屬加工行業(yè)，考慮APS、熔鑄的投料管理、鑄軋管理、熱軋管理、冷軋管理、精整管理、包裝管理、廢料管理、設(shè)備管理等。還有醫(yī)療設(shè)備與醫(yī)藥行業(yè)的遵守FDA、GMP，批量跟蹤，需要制造的生產(chǎn)歷史記錄，工作指令管理，需要確保質(zhì)量，性能分析，產(chǎn)品跟蹤/產(chǎn)品系列清單，配方管理，文檔控制。 食品和飲料行業(yè)的批量跟蹤，需要確保質(zhì)量，遵守FDA，配方管理，需要增加產(chǎn)量和收益。
總之，MES是業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)與PCS集成的平臺橋梁：
（1）向ERP提供實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)，如成本、周期時間、產(chǎn)出等其它生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
（2）向APS提供實際的訂貨狀態(tài)、生產(chǎn)能力、班次等實時變化的約束。可以成功實時重排優(yōu)化計劃排程。
（3）向銷售服務(wù)系統(tǒng)提供生產(chǎn)設(shè)備及能力可以成功進(jìn)行交貨期的承諾CTP和報價。
（4）向工程研發(fā)提供產(chǎn)品產(chǎn)出和質(zhì)量的實時數(shù)據(jù)，便于CAD/CAM做出適當(dāng)調(diào)整。
（5）向過程控制PCS提供生產(chǎn)設(shè)備以優(yōu)化的方式進(jìn)行生產(chǎn)的工藝規(guī)程與指令，并下載。
當(dāng)然，可視化工廠很重要，人機交互也很實用，但是，動態(tài)復(fù)雜的車間現(xiàn)場，更應(yīng)該利用人工智能及智能運籌APS，以人工干預(yù)的方式進(jìn)行遠(yuǎn)程控制則不具備決策自動化能力，應(yīng)該實現(xiàn)以決策自動化為主的管理控制系統(tǒng)。
雖然在APS軟件里融入了MES部分功能，MES軟件也融合部分APS功能，形成互相融合，也就是體現(xiàn)了計劃與執(zhí)行的區(qū)別在多變的時代更加模糊。MES系統(tǒng)需要結(jié)合APS系統(tǒng)，來達(dá)到感知，即感受到又要智能決策：MES與APS在物聯(lián)網(wǎng)或智慧地球的世界里，所承擔(dān)的角色和任務(wù)還是有側(cè)重點的，以下圖示就說明了工廠級的APS與MES的分工，但是，APS還承擔(dān)著供應(yīng)鏈級（多工廠制造、分銷、物流、運輸、配送等）優(yōu)化功能。
ERP等業(yè)務(wù)系統(tǒng)也在向執(zhí)行層滲透，PCS過程控制系統(tǒng)也在向計劃層滲透。實際上MES受到上下的擠壓，所以MES在實際行業(yè)運用中各有不同。現(xiàn)在，作為一個集成計劃層和控制層的中間的平臺，MES從單一功能的MES已轉(zhuǎn)向集成的MES，向計劃層與控制層擴(kuò)展；利用最新技術(shù)發(fā)展為敏捷的MESII。
掌控現(xiàn)場，我們可以感知目標(biāo)：搜索、發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，跟蹤、監(jiān)視目標(biāo)；對目標(biāo)的自動識別；對狀態(tài)趨勢的預(yù)測與控制；高效的決策；來完成目標(biāo)，對KPI評估。只有MES和APS的融合，沖出數(shù)字化，讓我們展望為未來吧，迎接物聯(lián)網(wǎng)和智慧地球的智能時代到來。
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本文標(biāo)題：MES幫助企業(yè)掌控現(xiàn)場 突破中國制造業(yè)的軟肋
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