MES(Manufacturing Execution System)制造企业生产过程执行系统介绍

MES系统即制造执行系统 (Manufacturing Execution System， 简称MES)美国先进制造研究机构AMR(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管理信息系统",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:"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，从而使其既能提高工厂及时交货能力，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讯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。"

传统的MES(Traditional MES，T-MES)大致可分为两大类:

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;

2，集成的MES(Integrated MES)。该类系统起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，如今已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，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。

虽然专用的MES能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其它应用集成。集成的 MES比专用的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、统一的数据模型等等，但其整个系统重构性能弱，很难随业务过程的变化而进行功能配置和动态改变。

MES系统是数字化车间的核心。MES通过数字化生产过程控制，借助自动化和智能化技术手段，实现车间制造控制智能化、生产过程透明化、制造装备数控化和生产信息集成化。车间MES主要包括车间管理系统、质量管理系统、资源管理系统及数据采集和分析系统等，由技术平台层、网络层以及设备层实现。

MES系统由车间资源管理、生产任务管理、车间计划与排产管理、生产过程管理、质量过程管理、物料跟踪管理、车间监控管理和统计分析等功能模块组成，涵盖了制造现场管理等方面。MES是一个可自定义的制造管理系统，不同企业的工艺流程和管理需求可以通过现场定义实现。

1、MES系统车间资源管理

车间资源是车间制造生产的基础，也是MES系统运行的基础。车间资源管理主要对车间人员、设备、工装、物料和工时等进行管理，保证生产正常进行，并提供资源使用情况的历史记录和实时状态信息。

2、MES系统库存管理

库房管理针对车间内的所有库存物资进行管理。车间内物资有自制件、外协件、外购件、刀具、工装和周转原材料等。其功能包括：通过库存管理实现库房存贮物资检索，查询当前库存情况及历史记录；提供库存盘点与库房调拨功能，对于原材料、刀具和工装等库存量不足时，设置告警；提供库房零部件的出入库操作，包括刀具／工装的借入、归还、报修和报废等操作。

3、MES系统生产过程管理

生产过程管理实现生产过程的闭环可视化控制，以减少等待时间、库存和过量生产等浪费。生产过程中采用条码、触摸屏和机床数据采集等多种方式实时跟踪计划生产进度。生产过程管理旨在控制生产，实施并执行生产调度，追踪车间里工作和工件的状态，对于当前没有能力加工的工序可以外协处理。实现工序派工、工序外协和齐套等管理功能，可通过看板实时显示车间现场信息以及任务进展信息等。

4、MES系统生产任务管理

生产任务管理包括生产任务接收与管理、任务进度展示和任务查询等功能。提供所有项目信息，查询指定项目，并展示项目的全部生产周期及完成情况。提供生产进度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任务，并以颜色划分任务所处阶段，对项目任务实施跟踪。 

5、MES系统车间计划与排产管理

生产计划是车间生产管理的重要点和难点。提高计划员排产效率和生产计划准确性是优化生产流程以及改进生产管理水平的重要手段。

车间接收主生产计划，根据当前的生产状况（能力、生产准备和在制任务等），生产准备条件（图纸、工装和材料等），以及项目的优先级别及计划完成时间等要求，合理制订生产加工计划，监督生产进度和执行状态。

高级排产工具（APS）结合车间资源实时负荷情况和现有计划执行进度，能力平衡后形成优化的详细排产计划。其充分考虑到每台设备的加工能力，并根据现场实际情况随时调整。在完成自动排产后，进行计划评估与人工调整。在小批量、多品种和多工序的生产环境中，利用高级排产工具可以迅速应对紧急插单的复杂情况。

6、MES系统物料跟踪管理

通过条码技术对生产过程中的物流进行管理和追踪。物料在生产过程中，通过条码扫描跟踪物料在线状态，监控物料流转过程，保证物料在车间生产过程中快速高效流转，并可随时查询。

7、MES系统质量过程管理

生产制造过程的工序检验与产品质量管理，能够实现对工序检验与产品质量过程追溯，对不合格品以及整改过程进行严格控制。其功能包括：实现生产过程关键要素的全面记录以及完备的质量追溯，准确统计产品的合格率和不合格率，为质量改进提供量化指标。根据产品质量分析结果，对出厂产品进行预防性维护。

8、MES系统生产监控管理

生产监控实现从生产计划进度和设备运转情况等多维度对生产过程进行监控，实现对车间报警信息的管理，包括设备故障、人员缺勤、质量及其他原因的报警信息，及时发现问题、汇报问题并处理问题，从而保证生产过程顺利进行并受控。结合分布式数字控制DNC系统、MDC系统进行设备联网和数据采集。实现设备监控，提高瓶颈设备利用率。

9、MES系统统计分析

能够对生产过程中产生的数据进行统计查询，分析后形成报表，为后续工作提供参考数据与决策支持。生产过程中的数据丰富，系统根据需要，定制不同的统计查询功能，包括：产品加工进度查询；车间在制品查询；车间和工位任务查询；产品配套、齐套查询；质量统计分析；车间产能（人力和设备）利用率分析；废品率／次品率统计分析等。

伴随着MES市场的发展，MES厂商犹如雨后春笋般地涌现出来，主要有四个类型的软件厂商进入到这个领域：

1、从自动化设备基础上发展而来的，这些厂商进入MES领域有着天然的优势，对自动化设备了如指掌。这类 厂商的代表有：GE、Siemens、Rockwell等。

2、从专业SCADA、HMI厂商发展而来，这些厂商多是从开发人机界面开始，然后扩展MES领域的，这类厂 商的代表有：AdAstra、Wonderware、Citech等。

3、从专业MES发展而来的，这些厂商一开始就专注于行业MES或者MES中的某一项功能，如针对石化行业 的Aspentech、专注钢铁冶金的PSI、Broner、宝信软件。

4、还有一种趋势是ERP厂商由上向下发展MES，如SAP的ME、用友的JMES。

企业的数字化转型，一定是企业内生驱动的一个行为。数字化车间，MES的引入伴随着是管理流程与管理手段的变革，是车间内由人工操作人工统计到数字化管理控制的一个过程。任何数字化转型的过程也不仅仅是买一套软件，买几个硬件的问题，这个转型过程是需要循序渐进的自身进行变革的过程，这个过程，也是需要软件实施团队与工厂管理团队进行反复的沟通和交流的，也是软件与工厂车间进行“适配“的一个过程。

在数字化工厂中，MES系统是连接信息域与物理域的最核心的系统，也是后续数字化建设中的一个基础。