1 MES 的定义及基本功能
中国电子技术标准化研究所（CESI）在制作执行系统（MES）规范中对MES 的定义为：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 能够及时做出反应、报告并根据当前的准确数据进行指导和处理。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。
图1 为ISA95 对MES 基本功能的细分：产品和制造过程定义、资源管理、计划和编制进度表、生产派工、生产制造执行、生产数据采集、生产跟踪管理、生产绩效管理。
图1 MES 基本功能
2 雷电院MES 系统的总体设计
MES 能够帮助企业掌握生产状况，提高交货准确度，实现产销配合；正确掌握在制品数量，追踪不良品，降低在制品成本；收集产品完整资料，提高产品售后服务水平；及时反馈产品的质量，追踪产品质量的历史，提高产品质量；提高现场管理人员生产力；充分掌握工具、设备使用状况，有效利用制造资源。提升企业竞争力，因此雷电院也根据自己的生产特点开发了MES 系统。
2.1 雷电院MES 系统需求分析
科研生产型的企业是指该企业边科研边生产，在生产现场既有科研件，又有定型的批产件，两者交叉进行，一般科研件生产周期要求较短，计划也是朝令夕改，并且产品不成熟，会出现各种问题导致停产，批产件工艺成熟，在生产过程中一般不会出现问题。
雷电院是典型的科研生产型的生产模式，车间的生产流程如图2：
图2 机加车间生产业务流程
生产任务以订单的形式传递给机加车间，没有工艺路线的订单在机加车间进行编制工艺路线，编好工艺路线后，外协的订单直接发往外协厂家进行加工，车间的任务由计划员根据生产计划编制作业计划，生产调度根据作业计划进行生产，加工完成、检验合格后，汇报工序的详细情况，如完成人、完成时间、完成数量、工时分配情况等，当整个订单完成后入库房。
基于以上分析，总结得到雷电院的MES 系统需要实现以下几项功能：
1. MES 是有工序级的生产计划调度的。这是MES 的难点所在。工序级调度关系到设备、物料、质量、人员、工艺等很多方面。ERP 系统局限于总体生产计划的编排，而没有考虑设备的实际运行状态和生产线的工艺约束，某些ERP或MRPII 提供的车间级的生产计划无法细化到每一个加工中心。如何合理的安排生产使得生产效率最高，如何对生产过程中的情况进行干预、处理，这就要求软件系统必须能够灵活的设置，提供车间作业计划重排调整功能。
2. 对零件的加工全过程进行全方位的跟踪记录。MES 要拥有一个可靠的数据采集手段，数据采集是制造执行系统的基础，通过数据采集可以收集产品生产数据、设备状态数据、了解在制品的状态。通过这些信息的分析和处理对现场的事件及时做出反应。
3. 异常情况的处理。在生产过程中，尤其是科研生产型的企业，由于产品不是很成熟，所以可能会出现各种各样的情况，比如：工艺路线的频繁更改；计划不停变更，频繁插单；现场灵活的变动，如撤销派工，或者调整设备；零件的分批与合批；带料；补废等等。这些情况的处理关系到MES 能否正常运行下去。
4. 报表的归纳总结。报表是企业管理的基本措施和途径，是企业的基本业务要求。报表可以帮助企业访问、格式化数据，并把数据以可靠安全的方式呈现给使用者。深入洞察企业的运营状况，是企业发展的强大驱动力。
5. 操作简单易用。MES 是在车间使用，由于车间人员对计算机的操作一般都不是太熟练，而且会有一些老师傅，所以软件的简单易用就十分重要，尤其是操作者的使用界面，要尽量简单，操作尽可能的少，而且最好是通过点击按钮或者下拉框进行操作，响应输入者正确与否的信息，弹性配合现场作业的变异，能方便的将生产实际状况及时、正确、完整的输入系统。
2.2 MES 系统总体方案
雷电院MES 系统是以Visual Studio 2005 为开发环境，使用SQL Server 2005 数据库，采用B/S（Browser/Server）结构，基于.NET 开发的应该系统。
根据上面的需求，我们在系统中分别设计了以下模块：计划排产管理、数据采集管理、异常情况管理、报表管理、用户及权限管理。
计划排产管理。因为雷电院属于科研生产型的企业，属于单件小批量生产模式，且订单变更频繁，所以制定生产计划一直都是一个难点，针对雷电院的这一特点，系统实行对订单进行先后排序，每月初跟生产管理部门讨论该月要求完成的主要订单，并进行先后排序，在系统中进行标记。然后各工种调度根据订单的排序来制定自己工种的任务排序，班组长根据工种调度的排序进行生产，使生产出来的每个零件都是迫切需要的。
数据采集管理。系统以客户端的形式采集数据，各个角色通过自己的客户端及时将自己的进度信息反馈给系统，实现了对订单从工艺编制、工时定额、备料、工序间流转到入库进行全生命周期的数据采集。使系统的每个使用者都可以准确的掌握订单当前的状态和物理位置，从而解决了整个车间寻找零件的情况。
异常情况管理。针对科研生产型单位出现的各种各样的情况，我们与领导、调度和操作者一起讨论处理流程，形成一个单独的功能模块，最终解决异常情况的解决方案。
报表管理。该系统目前拥有报表20 多个，涉及工时的统计、计划的制定与执行情况、各类人员的任务完成情况等，并且根据生产管理的变化还在不停的开发中，实现从各个角度对生产情况进行剖析，更好的服务于生产管理。
安全管理。系统给每个使用者根据自己的业务需要分配了不同的权限，从而保证数据的安全。
3 结束语
通过MES 的实施，实现了车间作业的透明化，得到了车间真实的生产数据，提升了车间现场的实时状况的收集和分析能力，使车间的管理用数据说话，更加科学和有说服力。在实施的过程中，也积累了一点经验与大家分享：
1. 上级的领导和决心。这是任何计算机系统成功推行最为重要的一点，尤其是MES 涉及的组织层面较为广泛，上级除了要有做的决心，更要给予更加实际的关注，让有关人员感受到其对MES 的重视，上行下效才能保证取得成功。
2. 完善的教育培训。MES 的实施会碰到很多问题，比如没有正确的观念、信心不够、现场人员的排斥心理等都需要经过良好的沟通，使他们了解MES 的重要性及如何使用MES 成为有效管理工具。
3. 由浅入深，有线到面。MES 涉及面很广，先找到切入点，力争取得立竿见影的效果，因为使用成功是最好的教育推广方式。
4. 简化现场资料输入步骤。在系统设计上，需要尽量简化现场资料输入的步骤，不能立即响应输入者正确与否的信息，弹性配合现场的变异，能方便的将生产的实际情况及时、正确、完整的输入系统。
5. 系统的稳定性和容错性。当MES 正式使用后，使用者对系统的依存度很高，对系统的稳定性和容错性也就要求很高。
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