制造執行系統(MES)主要用來解決整體優化中，生產計劃與生產過程有脫節問題，對生產各個重要環節相關數據，用終端硬件以一定的數據格式記錄下來，經過系統歸類整理和分析后，轉化成有效的信息，提供給各個生產職能及管理部門使用。

制造執行系統MES是為了保證產品的質量、數量和交貨期，有效的使用工廠資源：即人力、機械、設備原料等。MES直到1990年，才由AMR組織提出并使用。我國最早的MES是20世紀80年代寶鋼建設初期從Siemens公司引進的。

20世紀70至80年代以工廠自動化為主，80至90年代以管理信息化為主，進入21世紀，主要通過MES來控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源，不單是面向生產現場的系統，是連接現場層和經營層，改善生產經營效益的系統。不是一個特定行業的概念產，而是應用于各種制造業的重要信息系統。

1、離散行業的MES：

在過程管理與控制方面：通過對過程的離散事件動態監控，自動糾正生產操作或提供決策支持，以實現生產調度要求；在出現例外或生產進程偏離太大時，及時報警相關人員使其采取相應的措施。

在生產調度與任務派工方面：根據工廠設備實際加工、運輸、存儲能力的變化，制定并優化生產的具體過程及各設備的詳細操作順序；為了提高生產柔性，生產任務根據生產執行具體情況及設備情況，結合資源配置進行現場動態分配。　

在資源配置和狀態控制方面：提供各種資源的實時狀態，與任務分配緊密協調，為各生產工序配置工具、設備、物料、文檔等資源，保證各操作按調度要求準備和執行。　

在質量管理方面：跟蹤產品原料、各加工的零件的設備、操作人員、工序批次等，為產品的使用、改進設計及質量控制提供依據；根據檢測結果確定產品問題、提供相應的決策支持。

在維護管理方面：管理和指導設備、工模具的維護活動，卻報其可用。

在勞動力管理方面：提供人員的狀態和相關的信息，跟蹤個人的工作執行情況，為操作人員提供決策支持。

在文檔管理方面：管理產品的設計、操作流程、工藝說明等；根據任務分配，為生產工序提供相應的程序和信息等。在數據采集方面：獲取各工序、設備、物料、產品等數據，并匯總成其它系統、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、產品加工周期等的實際與標準的對比分析，做出相應的評估；通過模擬仿真為生產調度提供可視化的分析。

2、流程行業的MES：

在過程管理與控制方面：與數據采集、質量控制底層控制系統進行實時通信；以控制層的控制能力為基礎，提供各種先進的算法，實時地監控生產動態過程按調度要求安全、穩定地進行；提供對生產失控或出現故障的實時報警，并能采取相應得緊急措施。

在生產調度與任務派工方面：根據生產計劃，綜合流程的實際能力、物料與能源的供應可用、預防維護及切換線的代價等因素，制定生產的具體班次安排、生產進度安排等；由于產品的生產周期長、切換較少，以及流程設備柔性小，所以各任務的加工設備在調度時已經確定。

在資源配置和狀態控制方面：由于生產存在波動變化的特性，為了保證生產連續、順利進行，實時地監控生產過程的資源和設備狀態，按調度要求安全、穩定地進行；并提供對生產波動或出現故障的實時預警。

在質量管理方面：把直接或間接質量測量及分析結果實時反饋，保證產品符合行業標準和客戶要求，跟蹤產品原料的相關的信息、生產控制參數和配方、質量檢測結果及相關的批次號和數量。

在維護管理方面：管理和指導設備、工具的維護活動；根據數據采集的數據進行故障分析和診斷。

在勞動力管理方面：提供人員的狀態及所在班次等相關的信息，跟蹤個人的工作執行情況，為操作人員提供決策支持。

在文檔管理方面：管理產品的配方、工藝流程、控制參數、相關行業標準、污染控制標準。在數據采集方面：及時為其它系統提供所需的數據，從工廠層實時地采集數據，并進行數據校驗及數據格式的轉換等處理；為管理者、上層如計劃系統提供所需的信息。

在性能分析和模擬方面：產品的相關的數據、能源耗費、設備的使用情況進行綜合評估；依據采集的數據建立、修正生產模型，使其真實有效的反映實際生產過程，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，首先應進行精益思想的現場改善，再考慮在“料、法、機”的思路才能成功應用MES系統。所謂“料”，就是產品的生產日程安排、物料批次跟蹤、關鍵工序管理、原輔料管理和生產統計分析。所謂“法”，就是：質量檢驗數據采集、過程分析、SPC。所謂“機”，就是：設備狀態監控、設備基本信息管理、設備故障分析、設備任務管理、設備統計分析等。

在實施MES系統，也要特別注意行業的特點，如：

汽車與零配件行業：需要確保質量TS16949，客戶訂單跟蹤，需要制造的生產歷史記錄，優化機器的性能，物料JIT拉動與配送管理與過程與監控等。采用JIT精益生產方式。

需要實現具體功能：條碼化物流管理，以及生產全過程控制與100%追溯以及防錯。主要實現： 供應商來料跟蹤、物料批次管理FIFO、標準容器管理與標識、看板管理與下達、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、設備報警與預警、ANDON管理、與ERP完全集成。

電子行業，希望采用MES進行物料管理、SMT上料對料管理，產品的裝配，老化、測試、包裝管理，以滿足產品召回以及追溯的需求。

主要實現功能：供應商遠程條碼打印標簽，IQC處理，先進選出庫存作業，Feeder管理

SMT上料/對料/追溯作業，禁用、限用料管理，DIP、MAC、裝配、老化、測試管理，與測試系統集成，客戶條碼標簽定制，成品入庫及發貨管理，客戶數據EDI-FTP自動上傳，向ERP工單報工等。

光伏行業，對其產品有嚴格的追溯性需求，希望能保留至少15年的制造數據用于客戶服務。主要實現：電池片的來料批次記錄，選片及IQC處理，各裝配站批次數據采集以及防錯掃描各測試站的數據上傳以及結果判定，產品分級（外觀/功率），產品包裝作業，客戶標簽輸出以及效驗，出貨等級自動篩選匹配，電子看板數據發布，異常作業流程支持。

還有流程行業包括啤酒、化工、煉油、制藥等，通過對原材料進行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學方法，使原材料增值。最終產品類型有固體、液體、能量和氣體，通常以批量或連續的方式進行生產。物料和物料之間的數量關系可能隨溫度、壓力、濕度、季節、人員技術水平、工藝條件不同而不同。

其次，在每個工藝過程中，伴隨產出的不只是產品或中間產品，可能細分為主產品、副產品、協產品、回流物和廢物。描述這種產品結構的配方還應具有批量、有效期等方面的要求。流程工業企業的特點是品種繁多、固定、批量大，生產設備投資高,而且按照產品進行布置，通常設備是專用的，很難改做其他用途。工藝流程復雜，多條路徑，串行、并行和混合路徑進行。流程工業企業的原材料和產品通常是液體、氣體、粉狀等。因此，存儲通常采用罐、箱、柜、桶等進行存儲。物料類別多，數量大，價值高。庫存控制，調運優化意義重大。

流程工業企業采用大規模生產方式，生產工藝技術成熟，生產自動化設備比較成熟。由于生產需求、原料供應、能源供應等變動及設備故障等原因，使得計劃經常變動，原計劃執行十分困難。流程工業對物資的管理需要有嚴格的批號。需要記錄從原材料、供應商、中間品以及銷售給用戶的產品，產品質量與產量均需要回溯。

如有色金屬加工行業，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、設備管理等。還有醫療設備與醫藥行業的遵守FDA、GMP，批量跟蹤，需要制造的生產歷史記錄，工作指令管理，需要確保質量，性能分析，產品跟蹤/產品系列清單，配方管理，文檔控制。 食品和飲料行業的批量跟蹤，需要確保質量，遵守FDA，配方管理，需要增加產量和收益。

總之，MES是業務應用系統與PCS集成的平臺橋梁：

（1）向ERP提供實際生產數據，如成本、周期時間、產出等其它生產數據。

（2）向APS提供實際的訂貨狀態、生產能力、班次等實時變化的約束。可以成功實時重排優化計劃排程。

（3）向銷售服務系統提供生產設備及能力可以成功進行交貨期的承諾CTP和報價。

（4）向工程研發提供產品產出和質量的實時數據，便于CAD/CAM做出適當調整。

（5）向過程控制PCS提供生產設備以優化的方式進行生產的工藝規程與指令，并下載。

當然，可視化工廠很重要，人機交互也很實用，但是，動態復雜的車間現場，更應該利用人工智能及智能運籌APS，以人工干預的方式進行遠程控制則不具備決策自動化能力，應該實現以決策自動化為主的管理控制系統。

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，也就是體現了計劃與執行的區別在多變的時代更加模糊。MES系統需要結合APS系統，來達到感知，即感受到又要智能決策：MES與APS在物聯網或智慧地球的世界里，所承擔的角色和任務還是有側重點的，以下圖示就說明了工廠級的APS與MES的分工，但是，APS還承擔著供應鏈級（多工廠制造、分銷、物流、運輸、配送等）優化功能。

ERP等業務系統也在向執行層滲透，PCS過程控制系統也在向計劃層滲透。實際上MES受到上下的擠壓，所以MES在實際行業運用中各有不同。現在，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已轉向集成的MES，向計劃層與控制層擴展；利用最新技術發展為敏捷的MESII。

掌控現場，我們可以感知目標：搜索、發現目標，跟蹤、監視目標；對目標的自動識別；對狀態趨勢的預測與控制；高效的決策；來完成目標，對KPI評估。

只有MES和APS的融合，沖出數字化，讓我們展望為未來吧，迎接物聯網和智慧地球的智能時代到來。

如您的企業正在進行智能工廠或數字化車間的轉型升級，

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