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数字化工厂的平台架构一般有五层组成，这五层分别是：企业层（ERP、PLM）、管理层（MES）、操作层（SCADA系统等）、控制层（工业控制等）和现场层（自动化设备等）。图5-2展示了应用该架构构建某离散制造的实例。其中，现场层、控制层、操作层对应物理车间的软硬件系统。现场层由场内物流单元（包括立体仓库、物料传送带／AGV小车）、机加车间和装配车间构成。现场层设备与传感器通过工业以太网及现场总线与控制层的控制系统连接，构成车间现场的物联网系统。在操作层，设备监控与采集系统（SCADA／DCS）通过控制层的控制设备管理现场层的硬件设备。在管理层，MES完成生产运营管理和生产工艺管理，工厂规划系统通过仿真技术，对工厂布局、生产进行仿真与优化。仓库物流管理系统管理车间及外部物流。在企业层，通过PLM系统，对产品从研发到售后的全生命周期进行管理，实现产品创新设计与客户个性化定制。ERP系统实现企业的顶层管理。
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随着信息集成程度的提高，层与层之间的间隔日益模糊，原有的多层结构会日益扁平化，如图5-3所示，随着PLM、ERP与MES系统的日益融合，企业层与管理层逐步合并，同时由于智能设备的增多，控制设备越来越多地以嵌入式系统的形式安装在生产设备上，使得控制层与现场层变得密不可分。MES作为面向制造的系统必然要与企业其他生产管理系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，它相当于一个通信工具，为其他应用系统提供生产现场的实时数据。MES与其他分系统之间有功能重叠的关系，例如MES、CRM、ERP中都有人力资源管理，MES和PDM都具有文档控制功能，MES和SCM中也同样有调度管理等。各系统重叠范围的大小与工厂的实际执行情况有关，但每个系统的价值又是唯一的。
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2.MES的功能框架
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MES集成了生产运营管理、产品质量管理、生产实时管控、生产动态调度、生产效能分析、物料管理、设备管理和文档管理等相互独立的功能。使这些功能之间的数据实时共享，同时MES起到了企业信息系统连接器的作用，使企业的计划管理层与控制执行层之间实现了数据的流通。MES的功能框架如图5-4所示。
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（1）xBOM管理
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MES把PLM系统视为其重要的集成信息来源，MES需要从PLM系统中提取产品的原始设计BOM数据，包括产品的设计BOM和工艺BOM文件，并通过xBOM管理，把产品的设计BOM数据转换成支持MES的各种BOM数据，包括产品的制造BOM、工艺BOM、质量BOM等，从而快速、准确地建立MES中的产品基础数据。通过xBOM管理，MES实现与PDM系统的集成和MES内部产品数据管理。
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（2）计划系统
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一方面，实现从企业的上层计划系统MRP/ERP中获取车间的本月生产作业计划；另一方面，接收外协订单分解后的物料需求计划。两个方面结合起来，为车间计划人员编制车间生产作业计划提供原始数据。通过计划系统，MES实现与MRP/ERP系统的集成。
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图5-2 数字化工厂的平台架构
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图5-3 数字化工厂的信息流图
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图5-4 MES的功能框架
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（3）人力资源管理
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管理车间员工的各种基本信息，提供实时更新的员工状态信息数据。人力资源管理可以与设备资源管理模块相互作用来进行最终的优化分配。
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（4）工序级调度
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工序级调度是MES与ERP系统有根本差别的地方，MES要通过工序级调度形成零部件各个工序的生产调度指令。工序级调度需要借助各种调度理论和方法，在MES中属于难度级别较高的问题。
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（5）外协生产管理
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当车间生产能力不能满足车间的生产作业计划时，生产车间为了保证按时完成客户订单，就需要考虑把部分产品或者零部件的生产外协到其他企业，外协生产管理将在选择合作企业方面提供决策支持，并跟踪合作企业中外协产品或者零部件的生产进度、产品质量，即把外协生产任务的管理纳入MES中来。
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另一方面，车间可能作为其他企业的外协生产加工单位，接受其他企业或者客户的直接订单，订单系统管理这些订单，车间计划人员根据订单情况，可能需要进行物料需求计划（MRP计算），物料需求计划的结果是形成编制车间生产作业计划的原始数据。
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（6）物料管理/物料跟踪
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管理车间物料的基本信息，记录物料库存及出入库情况，管理WIP信息。在物料管理中，最为复杂的是物料跟踪技术，所谓的物料跟踪技术就是随时跟踪物料工艺状态、数量、质量和存放位置等信息，向车间调度人员和客户报告产品的生产进度等信息。
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