西北工業大學孫樹棟教授
一、MES由來
制造業企業離不開兩個東西，一個是原料，需要有供應商提供原材料，另一個是企業面向市場，給用戶提供所需要的產品。
目前對于企業的管理，管理層面有ERP很好的管理企業的人財物各個方面。在產品數據方面，成熟的PDM系統可以起到很好的實質性效果。供應鏈層面有SCM管理系統。在需求層面，有客戶關系管理CRM系統。那么，針對車間應該怎樣管理才好？
車間與車間管理：
1）車間是企業生產組織的基本單位；
2）車間是企業生產具體執行單元，它是企業效益的源頭；
3）車間作為企業信息流、物料流與控制流的匯集點，它是企業管理的重點；
4）車間管理的動態性、隨機性和及時性，決定了車間又是企業管理的瓶頸所在；
5）傳統的車間管理側重于趕任務、抓生產，導致車間信息化是整個企業的盲區。
圖1 MES系統結構
MES到底起什么作用呢？縱向來看，它填補了空缺，CRM、ERP、SCM等都是企業決策層面、設計層面的管理系統。而對生產設備，人員，過程進行管理，連接上層決策和底層自動化之間的MES，填補了空缺。橫向來看，MES是連接兩端的橋梁，一端是企業頂層決策層的管理。另一端是底層的設備、人員、物料，經過MES連接，構成信息的閉環形，這恰恰是MES的橋梁作用。
圖2 MES連接橋梁
MES的概念首先是1990年，美國先進制造研究機構首先提出了“制造執行系統”92年，制造執行系統協會正式成立。97年協會發布了MES列的白皮書，對MES定義與基本功能界定。04年協會提出協同制造執行系統概念，應該說對促進制造系統在全國的發展功不可默。
MES由來
1990年，美國先進制造研究機構（AMR，Advanced Manufacturing Research Inc.）提出“制造執行系統”；1992年，制造執行系統協會（Manufacturing Execution System Association, MESA）正式成立；1997年，MESA發布MES系列白皮書（White Paper），給出MES定義與基本功能；2004年，MESA提出協同制造執行系統概念（c-MES，Collaborative Manufacturing Execution Systems)。
MES定義
MES提供實現從訂單下達到完成產品的生產活動優化所需的信息；并運用及時準確的數據，指導、啟動、響應并記錄車間生產活動，能夠對生產條件的變化做出迅速的響應，從而減少非增值活動，提高效率。
可以看出有三個層面的意思，第一個層面是從產品的交互整個過程的，第二個層面是對整個過程進行統一的管理，最后一個層面是提高效率。今天的主題是建立高績效工廠，高績效的工廠需要有高績效的車間，所以績效是MES實施的根本和核心。
MES分類
1）離散行業MES
2）流程行業MES
3）傳統MES（Traditional MES，T-MES）
專用MES系統（Point MES，PMES）
集成MES系統（Integrated MES，IMES）
4）可集成MES（Integratable MES，I-MES）
目前國內或者全球認可的兩個行業，離散和流程。應該說流程行業比離散行業好得多，這也導致了MES運用的差距。從學術來說MES分成兩個階段，一個是傳統的MES系統，目前大部分應用的仍然是這個系統，另外就是可集成MES系統，作為一個車間要發揮很大的作用，必須要和企業構成緊密的關系，所以說可集成MES系統應該是現在和未來一個很重要的發展方向。
圖3 MES應用于不同制造模式情況
圖4 MES應用于不同行業情況
圖表給大家列出了不同行業，不同制造模式的MES系統情況，針對離散制造行業來講，多是面向庫存和面向訂單模式，這兩類企業MES系統是非常普及的。
MES效益
圖5 MES效益
那么運用MES到底能產生什么樣的效益呢，這張圖表列出了國家制造系統協會調查的MES可能產生的效益，第一能夠縮短產品的制造周期，快速上市是產品的目標，保證產品快速上市需要從計劃環節環環相扣，所以縮短產品制造周期是MES效益最重要的來源。第二是減少在制品數量，應該說是MES系統產生效益最重要的一方面，比如一個航空企業一年總產值是70、80億，但是每年可能有50億的在制品，只有當在制品數量低，產值高，才是一個好的情況。所以在制品的數量多就是因為企業的管理不到位，所以必須加大庫存來掩蓋企業的短版，也就是提高管理水平，降低無畏的消耗。第三方面提高產品的質量，這是我們采用MES系統很重要的一個方面，因為產品的質量決定了產品的競爭力，通過MES管理控制，追溯，生產過程質量提高了，產品的質量就有保障了。最后一個方面是提高設備有效工作時間，我們買了這么多設備，就要提高設備的利用率，才能有效提高產值。
二、MES功能
圖6 MES功能模型
一個MES到底包含哪些功能，是仁者見仁，智者見智的問題。這里是國際制造協會所列出的標準，包括作業的計劃，產品的資源管理，人力資源管理，維護管理等等。企業、車間若想使用MES系統，最重要的一個問題是目標的明確，是要提高產出還是要提高質量，或是降低庫存。只有目標明確，才能在已有的MES通用模板上選擇你所需要的模塊，并且能與現有系統集成，才能發揮應有的作用，切忌好大求全。
三、MES體系結構
MES結構這方面，這幾年的發展是非常快的，目前研究的一個熱點問題，就是基于Agent的體系結構。在制造行業，我們希望每一個制造單元都是一個Agent，Agent最重要的職能叫自主響應。如果自主性高了，就能夠主動的的響應外面的變化，這樣系統功能就非常好。目前的單元只有在指定下達的時候才開始動，是一個被動現象，而主動的Agent才是我們所追求的目標。目前，基于Agent的結構還處于研究和發展中。
基于SOA體系結構，是一個開放的體系結構，既然是開放的，就能夠和企業已有的系統相結合起來，同時滿足企業未來的發展需求。只有一個開放的體系架構，才有足夠強的生命力滿足企業的需求。
四、WorkshopManager介紹
Workshop Manager以車間計劃為龍頭，以計劃推動生產準備為主線，提供車間從訂單接收到成品交付的完整信息化解決方案。
圖7 WorkshopManager構成
圖8 Workshop Manager體系架構
整個系統的構成滿足了國際制造執行系統標準組織所具有的最基本的功能，根據行業的特點有它自己的特色。我們的開發是基于組件化開發模式，就像蓋房子一樣，很多的組件根據規劃應用。
Workshop Manager使用效益
1）通過車間計劃調度的產能綜合平衡，提高車間計劃的準確性和預見性，加快零部件的周轉速度，降低車間在制品庫存積壓；
2）計劃推動生產準備，使工裝和生產用料的準備更及時、準確和合理；
3）實現車間生產全過程的跟蹤和監控；
4）積累和統計生產管理所需的零件加工周期、工序加工周期等期量標準，為各級決策提供數據支持。
本文根據西北工業大學孫樹棟教授在第七屆中國制造業MES應用年會上的演講錄音整理，未經本人確認！
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本文標題：離散制造業MES研究與發展
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