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第5章 制造执行系统概述
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5.1 制造执行系统定义
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5.1.1 MES的定义及内涵
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制造执行系统（MES）作为生产形态变革的产物，其起源为工厂的内部需求。为了更好地理解MES的产生背景，我们先回顾一下计算机辅助生产管理系统的演化历史。
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20世纪80年代MRPII在美国生产与库存管理协会（APICS）大力宣传和组织推动下得到了迅速的普及和广泛应用，但也暴露出一些不足，如MRPII不够重视预测需求和销售管理，不能很好地利用车间里的大量实时事件与数据等。很多企业认识到需要其他系统来解决MRPII在某些管理上薄弱的问题。为了满足销售、预测的需求，产生了分销资源计划（Distribution Resource Planning，DPR）。同样，为了强化车间的执行功能，MES也就应运而生了。
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制造执行系统这一概念是在20世纪90年代出现的，目的在于试图通过实时数据采集和分析来提供最佳的车间控制和可视化。它的核心优势在于它是工厂和管理之间的接口，MES强调通过信息集成来实现生产层和业务层之间的信息传递以及优化整个企业的生产流程。信息的实时传递使得管理具有最新的信息，从而可进行更全面的决定。
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美国先进制造研究机构（Advanced Manufacturing Research）将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的信息管理系统”，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）对MES所下的定义是：“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过程，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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MESA在MES定义中强调了以下3点：
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1）MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一地解决某个生产瓶颈。
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2）MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并做出相应的分析和处理。
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3）MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。
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MES是用来帮助企业从接到订单、进行生产、流程控制一直到产品完成，主动收集及监控制造过程中所产生的生产资料，以确保产品质量的应用程序。
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通过关联式资料库、图形化使用界面、开放式架构等信息技术，MES能将企业生产所需的核心业务，如订单、供应商、物料管理、生产、设备保养、质量等流程整合在一起，将工厂生产线上实时的生产数据，以Web或其他通知方式准确地传送给使用者查看，当生产活动发生紧急事件时，还能提供现场紧急状态的信息，并以最快速度通知使用者。企业引入MES的目的在于致力于降低没有附加价值的活动对工厂运营的影响，进而改善企业流程，提高生产效益。
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MES是一个环境也是一个架构，它将实时信息和其他信息系统（如生产流程规划系统等）结合，使得企业、工厂或流程控制系统之间的鸿沟得以填平。在IC、LCD、PCB及电子零部件等高科技产业中，由于制造现场流程复杂、分批、外包、插单等异常生产状况发生得极为频繁，使得传统上的以账务、会计为出发点的ERP系统中的制造相关模块难以胜任，于是从工厂操作层考虑的专用型MES应运而生。企业使用MES可以降低生产周期时间，减少在制品、增强准时交货能力、改善产品质量，进而降低生产成本、增加总生产盈利，是高科技及高度竞争产业的生存利器。
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随着信息化技术的不断进步，MES也在不断发展，传统的MES（Traditional MES，T-MES）大致可分为两大类：
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1）专用的MES（Point MES）。它主要是针对某个特定的领域问题而开发的系统，如车间维护、生产监控、有限能力调度或是SCADA等。
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2）集成的MES（Integrated MES）。该类系统起初是针对一个特定的、规范的环境而设计的，目前已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和医疗等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。
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虽然专用的MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其他应用集成。集成的MES比专用MES迈进了一大步，具有一些优点，如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等，但整个系统的重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。
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美国AMR研究小组在分析信息技术的发展和MES应用前景的基础上提出了可集成MES（Integratable MES，I-MES）。它将模块化和组件技术应用到MES的系统开发中，是两类T-MES系统的结合。从表现形式上看，具有专用的MES的特点，即I-MES中的部分功能能作为可用组件单独销售。同时，它又具有集成的MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，I-MES还能实现客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护，以及即插即用等功能。
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MES的特点可总结如下：
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·实时性：MES实时收集生产过程中的数据和信息，并做出相应的分析处理和快速响应。
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·信息中枢：MES通过双向通信，提供横跨企业整个供应链的有关车间生产活动的信息。
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·软硬一体：MES是一个集成的计算机化的系统（包括硬件和软件），它是用来完成车间生产任务的各种方法和手段的集合。
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·个性化差异大：MES是负责车间生产管理的系统，由于不同行业甚至同一行业的不同企业的生产管理模式都不同，因此MES的个性化差异明显。
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