国际制造执行系统(精诚MES)应用与发展

一、MES的产生和发展

从20世纪70年代后半期开始，出现了解决个别问题的单一功能的MES系统，如设备状态监控系统、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统。也就是说，在未实施整体解决方案或信息系统以前，各企业引入的只是单功能的软件产品和个别系统，如图1、图2、图3所示。当时，ERP层(称为MRP)和DCS层的工作也是分别进行的，因此产生了两个问题：一个是横向系统之间的信息孤岛(islandofinformation)，二是MRP、MRPⅡ和DCS两层之间形成缺损环或链接(missingringorLink)。

    80年代中期，为了解决这两个课题，生产现场的信息系统开始发展，生产进度跟踪信息系统、质量信息系统、绩效信息系统、设备信息系统及其整合已形成共识。与此同时，原来的底层的过程控制系统和上层的生产计划系统也得到发展，如图4所示。这时，产生了MES原型、即传统的MES(TraditionalMES,T-MES)。主要是POP(生产现场管理，PointofProduction)和SFC(车间级控制系统，ShopFloorControl)。

    MES(ManufacturingExecutionSystem)直译成制造执行系统，俗称生产管理系统。直到1990年，才由AMR组织提出并使用。20世纪90年代初，工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的中间层。如图4所示。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称，用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国的咨询调查公司(AdvancedManufacturingResearch,AMR)，倡导制造业用三层模型(3rdlayermodel)表示信息化。将位于计划层的控制层的中间位置的执行层叫做MES，并说明了各层的功能和重要性。如图5所示。在中国，生产和制造两词有时混用或等同，仔细推敲，生产的范畴比制造要广。MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统，DCS/PLC作为控制系统，而MES则作为生产执行系统。MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统，一是把业务计划的指令传达到生产现场，二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES不单是面向生产现场的系统，而是作为上、下两个层次之间双方信息的传递系统，是连结现场层和经营层，改善生产经营效益的前沿系统。MES也不是一个特定行业的概念，而且应用于各种制造业的重要信息系统。

    由于ERP层和DCS层的IT应用起步较早，多已基本实现，因此，需要通过MES层的功能实现对两者进行整合，并填充其间的空隙或狭缝。最初，MES并没有一个非常明确的定义，它几乎涵盖了所有那些无法准确地分配给其他层的应用程序或产品。大多数这样的产品都是由一些定制的应用程序逐渐演化而来的，而这些应用程序基本上都是由系统集成商针对某类特定用户进行开发的，并且通常都是针对某个特定领域(如排产、实验室、质量、产品跟踪等)的。此后，在国际上，各相关组织都开始意识到要对MES进行更加明确的定义。MESA(ManufacturingExecutionSystemAssociationInternational,制造执行系统国际联盟组织)，ISA都相继开发了相关的模型对MES加以描述，并试图通过模型使其标准化。位于美国的MESA成立于1992年，是继AMR组织之后促进MES普及和标准化的团体，经常发布关于MES白皮书，还有用户使用MES后的效果调查报告。

ERP是对企业资源进行有效地综合地计划与管理，是提高企业经营效率和效益的手段和概念。其核心是计划，而不是财务。或者说，财务是手段，计划优化是目的。实现这个目的软件则叫ERP软件。德国SAP公司的R/3最有名。据AMR(AdvancedManufacturingResearch)组织2003年统计，SAP约占世界ERP市场的35%,ORACLE约占13%,PeopleSoft约占10%，J.D.E约占5%。ERP面向企业的主要业务，包括产品定货、原材料采购，生产制造、配送、销售、会计等一系列业务流，是覆盖全公司的信息系统，其关键业务包括计划、财务会计和管理会计，还有人力资源管理等。ERP的数据库要与实时数据库相连，提取生产过程的有关数据，ERP又和SCM集成。SCM包括从原材料供应采购到终端客户的商品供应的主要业务功能(如计划、采购、制造、作业流程管理、后勤保障、销售管理等)。在实施ERP的过程中，人们发现，ERP的实施规模大、周期长，导致46%逾期完成;支出多、投入大，导致41%超过预算；由于多种原因，致使49%没有达到预期的社会效益、经济效益和目标。其申一个重要因素是与生产现场的连接与集成被忽略了，而生产现场的数据，特别是整合过的高质量的数据，即完美的生产信息是ERP的基础，是集成的关键。而这些正是催生MES的重要原因。