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生产制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）是这十多年来随着生产形态变革而产生的，因而它的发展史比MIS、MRP、CAD/CAM等要短，但人们对它的研究和应用却开展得非常迅速，MES国际联合会（MESA Interna-tional）是以宣传MES思想和产品为宗旨的贸易联合会，它为了帮助其成员组织在企业界推广MES制定了一系列研究、分析和开发计划。MES国际联合会对MES的定义如下：MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作，从而既能提高工厂的及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通信在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。
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从以上定义可看出MES的关键作用是优化整个生产过程，它需要收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件做出及时处理，同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应的数据并反馈处理结果和生产指令。因此，不同于以派工单形式为主的生产管理和以辅助物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于以作业与设备调度为主的单元控制器，我们应将MES作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口（CIM）等作为一体去考虑，以最终实施制造自动化战略。图2-11反映了MES在企业生产管理中的数据流图。
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图2-11 MES在企业中的数据流图
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同时，西门子提出了MOM（Manufacturing Operations Management），它对传统MES系统进行了进一步扩展，不仅涵盖传统国际标准ISA-95 MES系统中关注的产品定义、资源计划、生产计划、生产性能等生产核心要素，同时又包含了制造运营过程中的设备全面管控、物料流转、高级计划排程、能源管理、工厂/集团智能运营分析等模块。IEC/ISO 62264标准对MOM的定义是：MOM是通过协调管理企业的人员、设备、物料和能源等资源，把原材料或零部件转化为产品的活动。它包含管理由物理设备、人和信息系统来执行的行为，并涵盖了管理有关调度、产能、产品定义、历史信息、生产装置信息及其有关的资源状况信息的活动。
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MOM关注的范围主要是制造型企业的工厂，生产运行是整个工厂制造运行的核心，是实现产品价值增值的制造过程；维护运行为工厂的稳定运行提供设备可靠性保障，是生产过程得以正常运行的保证；质量运行为生产结果和物料特性提供可靠性保证；库存运行为生产运行提供产品和物料移动的路径保障，并为产品和物料的存储提供保证。由此可见，维护运行、质量运行和库存运行对制造型企业不可或缺。同时，生产运行、维护运行、质量运行和库存运行的具体业务过程又相互独立、彼此协同，共同服务于企业制造运行的全过程。因此，采用生产、维护、质量和库存并重的MOM系统设计框架，比使用片面强调生产执行的MES框架更符合制造型企业的运作方式和特点。
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2.2.4 全集成自动化系统
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西门子集成自动化系统是实现智能控制生产过程的核心部分，实现了对工厂层面的柔性操控、自动化物流运营、灵敏制造，达到了智能工厂对生产业务功能的要求。西门子集成自动化系统的功能定义是：TIA[1]是一个以工业以太网（或工业总线）为基础的技术解决方案，它集成工厂的生产管理系统、人机控制、自动化控制软件、自动化设备、数控机床，形成工厂的物理网络，实时采集生产过程数据，分析生产过程的关键影响因素，监控生产物流的稳定性和生产设备的实时状态，以实现智能控制整个工厂的生产资源、生产过程达到智能化、数字化生产的目的（见图2-12）。集成自动化系统、MES和企业PLM/ERP的连接实现了整个企业层级自上而下的数字化驱动，真正实现产品全生命周期的数字化定义，实现企业全生命周期的技术状态透明化管理，灵活快速地响应市场需求，通过实时监控设备生产状态和完备率，评估投产风险，预估成本，为企业提供可靠的投资保障。
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图2-12 集成自动化系统功能
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2.2.5 企业资源计划
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企业资源计划（即ERP）由美国Gartner Group公司于1990年提出。企业资源计划是MRPII（企业制造资源计划）下一代的制造业系统和资源计划软件。除了MRPII已有的生产资源计划、制造、财务、销售、采购等功能外，还有质量管理、实验室管理、业务流程管理、产品数据管理、存货管理、分销与运输管理、人力资源管理和定期报告系统。目前，在我国ERP所代表的含义已经被扩大，用于企业的各类软件都已经统统被纳入ERP的范畴。它跳出了传统企业边界，从供应链范围去优化企业的资源，是基于网络经济时代的新一代信息系统。它主要用于改善企业业务流程，以提高企业的核心竞争力。
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ERP汇合了离散型生产和流程型生产的特点，面向全球市场，包罗了供应链上所有的主导和支持能力，协调企业各管理部门围绕市场导向，更加灵活或“柔性”地开展业务活动，实时地响应市场需求。为此，我们需要重新定义供应商、分销商和制造商之间的业务关系，重新构建企业的业务、信息流程及组织结构，使企业在市场竞争中有更大的能动性。ERP是一种主要面向制造行业进行物质资源、资金资源和信息资源集成一体化管理的企业信息管理系统。ERP是一个以管理会计为核心，可以提供跨地区、跨部门甚至跨公司整合实时信息的企业管理软件，也是针对物资资源管理（物流）、人力资源管理（人流）、财务资源管理（财流）、信息资源管理（信息流）集成一体化的企业管理软件（见图2-13）。
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图2-13 ERP内容
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ERP系统包括以下主要功能：供应链管理、销售与市场、分销、客户服务、财务管理、制造管理、库存管理、工厂与设备维护、人力资源、报表、制造执行系统、工作流服务和企业信息系统等。此外，还包括金融投资管理、质量管理、运输管理、项目管理、法规与标准、过程控制等补充功能。ERP是将企业所有资源进行整合集成管理，简单地说，是将企业的三大流——物流、资金流、信息流进行全面一体化管理的管理信息系统。它的功能模块已不同于以往的MRP或MRPII模块，它不仅可用于生产企业的管理，而且许多其他类型的企业（如一些非生产、公益事业的企业）也可导入ERP系统进行资源计划和管理。在企业中，一般的管理主要包括三方面的内容：生产控制（计划、制造）、物流管理（分销、采购、库存管理）和财务管理（会计核算、财务管理）。这三大系统本身就是集成体，它们互相之间有相应的接口，能够很好地整合在一起对企业进行管理。另外，要特别一提的是，随着企业对人力资源管理重视程度的加强，已经有越来越多的ERP厂商将人力资源管理作为ERP系统的一个重要组成部分。
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ERP把客户需求和企业内部的制造活动以及供应商的制造资源整合在一起，形成一个完整的供应链，其核心管理思想主要体现在以下三个方面：对整个供应链资源进行管理，精益生产、敏捷制造和同步工程，事先计划与事前控制。
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ERP应用成功的标志是：系统运行集成化，软件的运作跨越多个部门；业务流程合理化，各级业务部门根据完全优化后的流程重新构建；绩效监控动态化，绩效系统能即时进行反馈，以便纠正管理中存在的问题；管理改善持续化，企业建立了一个可以不断自我评价和不断改善管理的机制。ERP具有整合性、系统性、灵活性、实时控制性等显著特点。ERP系统的供应链管理思想对企业提出了更高的要求，是企业在信息化社会、在知识经济时代繁荣发展的核心管理模式。
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[1] TIA是集成了西门子公司的软件技术、驱动技术、数字控制技术、工控人机界面技术、自动化生产线电压控制技术等的集成技术解决方案。
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智能制造之路：数字化工厂 [:1704014162]
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智能制造之路：数字化工厂 产品全生命周期管理篇
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第3章 数字孪生模型
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不论是建设新工厂还是对现有工厂进行现代化升级改造，数字化投资总会有所回报。对于计划周期较长的客户来说，数字化能够为其带来特殊效益，包括提高设备可用性和降低生命周期成本。这样，数字化能够为过程工业的所有企业带来决定性竞争优势。数字化孪生模型（Digital Twin）的目标是实现制造业行业内设计制造方式创新、加工制造效率以及产品质量的提升。