1、制造執(zhí)行系統(tǒng)（）概述美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR（AdvancedManufacturingResearch）將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”,它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài)。制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)（ManufacturingExecutionSystemAssociation,MESA）對MES所下的定義：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化

2、的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動(dòng),有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程,從而使其既能提高工廠及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息?！盡ESA在MES定義中強(qiáng)調(diào)了以下三點(diǎn)：（1）MES是對整個(gè)車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸；（2）MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理。（3）MES需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。一、制造執(zhí)行系統(tǒng)的發(fā)展歷史MES作為生產(chǎn)形態(tài)變革的產(chǎn)物，其起源大多源自工廠的內(nèi)部需求。

3、八十年代MRPII在美國生產(chǎn)與庫存管理協(xié)會(huì)（APICS）大力宣傳和組織推動(dòng)下得到了迅速的普及和廣泛應(yīng)用，但也暴露出一些不足之處，如MRPII對預(yù)測需求和銷售管理不夠重視，對車間的大量實(shí)時(shí)事件與數(shù)據(jù)不能很好地利用等等。許多企業(yè)認(rèn)識(shí)到需要其它系統(tǒng)來解決MRPII在某些方面管理薄弱的問題。于是為了滿足銷售、預(yù)測的需求，產(chǎn)生了分銷資源計(jì)劃DPR（DistributionResourcePlanning）0同樣，為了強(qiáng)化車間的執(zhí)行功能，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）也就應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的MES（TraditionalMES，T-MES）大致可分為兩大類：一是專用的系統(tǒng)。它主要是針對某個(gè)特定的領(lǐng)域問題而開發(fā)的系統(tǒng)，

4、如車間維護(hù)、生產(chǎn)監(jiān)控、有限能力調(diào)度或是SCADA等；二是集成的系統(tǒng)。該類系統(tǒng)起初是針對一個(gè)特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計(jì)的，目前已拓展到許多領(lǐng)域，如航空、裝配、半導(dǎo)體、食品和衛(wèi)生等行業(yè)，在功能上它已實(shí)現(xiàn)了與上層事務(wù)處理和下層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的集成。雖然專用的MES能夠?yàn)槟骋惶囟ōh(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其它應(yīng)用集成。集成的MES比專用的MES邁進(jìn)了一大步，具有一些優(yōu)點(diǎn)，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫、系統(tǒng)內(nèi)部具有良好的集成性、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型等等，但其整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過程的變化而進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變。美國AMR（AdvancedManufacturingResearch）研究小組在分析信息技術(shù)

5、的發(fā)展和MES應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上提出了可集成MES（IntegratableMES，I-MES）。它將模塊化和組件技術(shù)應(yīng)用到MES的系統(tǒng)開發(fā)中，是兩類T-MES系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看，具有專用的MES系統(tǒng)的特點(diǎn)，即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨(dú)銷售。同時(shí),它又具有集成的MES的特點(diǎn)，即能實(shí)現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外，I-MES還能實(shí)現(xiàn)客戶化、可重構(gòu)、可擴(kuò)展和互操作等特性，能方便地實(shí)現(xiàn)不同廠商之間的集成和原有系統(tǒng)的保護(hù)，以及即插即用等功能。二、制造執(zhí)行系統(tǒng)在國內(nèi)的現(xiàn)狀雖然MES的發(fā)展歷史比MRPII，CAD/CAM等要短，但它能有效地實(shí)現(xiàn)以時(shí)間為關(guān)鍵的制造思想，因而在發(fā)達(dá)國家推廣的非

6、常迅速，并給工廠帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對國外的管理界也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。近十多年來，我國通過863/CIMS應(yīng)用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競爭力，使我國的制造業(yè)水平上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階，但與發(fā)達(dá)國家相比還有較大的差距。制造業(yè)水平的提高，不單是采用設(shè)備自動(dòng)化，提高生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。其中MRPII、MIS已逐漸趨于成熟與普及，而面向制造執(zhí)行層的MES軟件的開發(fā)與應(yīng)用還比較薄弱。我國的研究者對車間層、單元層的研究大都著重于控制模型的研究，很少站在MES這一角度從應(yīng)用出發(fā)來研究和開發(fā)面向制造過程的集成化管理和控制軟件。我國的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應(yīng)用開發(fā)工作，

7、在理論研究方面，加入了并行、敏捷、網(wǎng)絡(luò)化、可重構(gòu)等一些先進(jìn)思想，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面采用面向?qū)ο?、?gòu)件、代理等技術(shù)，取得了不少有益的成果，但在軟件的商品化、成果的推廣應(yīng)用方面還存在很大的差距。目前，國內(nèi)還沒有自主開發(fā)的很成熟的且得到廣泛應(yīng)用的MES軟件。即使有所謂的車間層控制SFC(ShopFloorControl),也多數(shù)是收集相關(guān)資料，再通過批處理方式錄入，其功能十分有限。在工廠自動(dòng)化FA(FactoryAutomation)方面，過去多是強(qiáng)調(diào)物流自動(dòng)化，如自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，自動(dòng)化檢測儀器，自動(dòng)化物流運(yùn)輸存儲(chǔ)設(shè)備等等。雖然它們能取代不少人工并解決了一些生產(chǎn)瓶頸，但由于缺少相應(yīng)的信息集成系統(tǒng)，不能充

8、分發(fā)揮其功效而形成所謂的“自動(dòng)化孤島”。隨著企業(yè)信息化應(yīng)用水平的不斷提高，企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)企業(yè)計(jì)劃層與車間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成，是提高企業(yè)敏捷性的一個(gè)重要因素。因此，通過MES來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的全集成，形成實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC是提高企業(yè)整體管理水平的關(guān)鍵，這對企業(yè)制造業(yè)整體水平的提升具有重要意義。同時(shí)制造單元中的信息集成也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。制造執(zhí)行系統(tǒng)在企業(yè)信息化中的位置美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)(AMR)通過對大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI(HumanM

9、achineInterface)為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，AMR于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型。一個(gè)制造企業(yè)的制造車間是物流與信息流的交匯點(diǎn),企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最終將在這里被物化出來。隨著市場經(jīng)濟(jì)的完善,車間在制造企業(yè)中逐步向分廠制過渡,導(dǎo)致其角色也由傳統(tǒng)的企業(yè)成本中心向利潤中心轉(zhuǎn)化,更強(qiáng)化了車間的作用。因此,位于車間起著執(zhí)行功能的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES具有十分重要的作用，從這模型可以看出，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES在計(jì)劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的空隙。一方面，MES可以對來自MRPII/ERP軟件的生產(chǎn)管

10、理信息細(xì)化、分解，將操作指令傳遞給底層控制；另一方面，MES可以實(shí)時(shí)監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析、計(jì)算與處理，觸發(fā)新的事件，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)聯(lián)系在一起，并將生產(chǎn)狀況及時(shí)反饋給計(jì)劃層。車間的實(shí)時(shí)信息的掌握與反饋是制造執(zhí)行系統(tǒng)對上層計(jì)劃系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證，車間的生產(chǎn)管理是制造執(zhí)行系統(tǒng)的根本任務(wù)，而對底層控制的支持則是制造執(zhí)行系統(tǒng)的特色。制造執(zhí)行系統(tǒng)與其他信息系統(tǒng)之間的關(guān)系MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線器(InformationHub)的作用，它相當(dāng)于一個(gè)通訊工具為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場的

11、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。一方面，ERP系統(tǒng)需要MES提供的成本、制造周期和預(yù)計(jì)產(chǎn)出時(shí)間等實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)從MES中獲取當(dāng)前的訂單狀態(tài)、當(dāng)前的生產(chǎn)能力以及企業(yè)中生產(chǎn)換班的相互約束關(guān)系；客戶關(guān)系管理的成功報(bào)價(jià)與準(zhǔn)時(shí)交貨則取決于MES所提供的有關(guān)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息是基于MES的產(chǎn)品產(chǎn)出和生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的；控制模塊則需要時(shí)刻從MES中獲取生產(chǎn)配方和操作技術(shù)資料來指導(dǎo)人員和設(shè)備進(jìn)行正確地生產(chǎn)。另一方面，MES也要從其它系統(tǒng)中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)以保證MES在工廠中的正常運(yùn)行。例如，MES中進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)據(jù)來自ERP的計(jì)劃數(shù)據(jù)；供應(yīng)鏈的主計(jì)劃和調(diào)度控制著MES中生產(chǎn)活動(dòng)的時(shí)間安排；PDM為MES提供實(shí)際生產(chǎn)的工藝文件和各種配方及