西北工业大学孙树栋教授
一、MES由来
制造业企业离不开两个东西，一个是原料，需要有供应商提供原材料，另一个是企业面向市场，给用户提供所需要的产品。
目前对于企业的管理，管理层面有ERP很好的管理企业的人财物各个方面。在产品数据方面，成熟的PDM系统可以起到很好的实质性效果。供应链层面有SCM管理系统。在需求层面，有客户关系管理CRM系统。那么，针对车间应该怎样管理才好？
车间与车间管理：
1）车间是企业生产组织的基本单位；
2）车间是企业生产具体执行单元，它是企业效益的源头；
3）车间作为企业信息流、物料流与控制流的汇集点，它是企业管理的重点；
4）车间管理的动态性、随机性和及时性，决定了车间又是企业管理的瓶颈所在；
5）传统的车间管理侧重于赶任务、抓生产，导致车间信息化是整个企业的盲区。
图1 MES系统结构
MES到底起什么作用呢？纵向来看，它填补了空缺，CRM、ERP、SCM等都是企业决策层面、设计层面的管理系统。而对生产设备，人员，过程进行管理，连接上层决策和底层自动化之间的MES，填补了空缺。横向来看，MES是连接两端的桥梁，一端是企业顶层决策层的管理。另一端是底层的设备、人员、物料，经过MES连接，构成信息的闭环形，这恰恰是MES的桥梁作用。
图2 MES连接桥梁
MES的概念首先是1990年，美国先进制造研究机构首先提出了“制造执行系统”92年，制造执行系统协会正式成立。97年协会发布了MES列的白皮书，对MES定义与基本功能界定。04年协会提出协同制造执行系统概念，应该说对促进制造系统在全国的发展功不可默。
MES由来
1990年，美国先进制造研究机构（AMR，Advanced Manufacturing Research Inc.）提出“制造执行系统”；1992年，制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association, MESA）正式成立；1997年，MESA发布MES系列白皮书（White Paper），给出MES定义与基本功能；2004年，MESA提出协同制造执行系统概念（c-MES，Collaborative Manufacturing Execution Systems)。
MES定义
MES提供实现从订单下达到完成产品的生产活动优化所需的信息；并运用及时准确的数据，指导、启动、响应并记录车间生产活动，能够对生产条件的变化做出迅速的响应，从而减少非增值活动，提高效率。
可以看出有三个层面的意思，第一个层面是从产品的交互整个过程的，第二个层面是对整个过程进行统一的管理，最后一个层面是提高效率。今天的主题是建立高绩效工厂，高绩效的工厂需要有高绩效的车间，所以绩效是MES实施的根本和核心。
MES分类
1）离散行业MES
2）流程行业MES
3）传统MES（Traditional MES，T-MES）
专用MES系统（Point MES，PMES）
集成MES系统（Integrated MES，IMES）
4）可集成MES（Integratable MES，I-MES）
目前国内或者全球认可的两个行业，离散和流程。应该说流程行业比离散行业好得多，这也导致了MES运用的差距。从学术来说MES分成两个阶段，一个是传统的MES系统，目前大部分应用的仍然是这个系统，另外就是可集成MES系统，作为一个车间要发挥很大的作用，必须要和企业构成紧密的关系，所以说可集成MES系统应该是现在和未来一个很重要的发展方向。
图3 MES应用于不同制造模式情况
图4 MES应用于不同行业情况
图表给大家列出了不同行业，不同制造模式的MES系统情况，针对离散制造行业来讲，多是面向库存和面向订单模式，这两类企业MES系统是非常普及的。
MES效益
图5 MES效益
那么运用MES到底能产生什么样的效益呢，这张图表列出了国家制造系统协会调查的MES可能产生的效益，第一能够缩短产品的制造周期，快速上市是产品的目标，保证产品快速上市需要从计划环节环环相扣，所以缩短产品制造周期是MES效益最重要的来源。第二是减少在制品数量，应该说是MES系统产生效益最重要的一方面，比如一个航空企业一年总产值是70、80亿，但是每年可能有50亿的在制品，只有当在制品数量低，产值高，才是一个好的情况。所以在制品的数量多就是因为企业的管理不到位，所以必须加大库存来掩盖企业的短版，也就是提高管理水平，降低无畏的消耗。第三方面提高产品的质量，这是我们采用MES系统很重要的一个方面，因为产品的质量决定了产品的竞争力，通过MES管理控制，追溯，生产过程质量提高了，产品的质量就有保障了。最后一个方面是提高设备有效工作时间，我们买了这么多设备，就要提高设备的利用率，才能有效提高产值。
二、MES功能
图6 MES功能模型
一个MES到底包含哪些功能，是仁者见仁，智者见智的问题。这里是国际制造协会所列出的标准，包括作业的计划，产品的资源管理，人力资源管理，维护管理等等。企业、车间若想使用MES系统，最重要的一个问题是目标的明确，是要提高产出还是要提高质量，或是降低库存。只有目标明确，才能在已有的MES通用模板上选择你所需要的模块，并且能与现有系统集成，才能发挥应有的作用，切忌好大求全。
三、MES体系结构
MES结构这方面，这几年的发展是非常快的，目前研究的一个热点问题，就是基于Agent的体系结构。在制造行业，我们希望每一个制造单元都是一个Agent，Agent最重要的职能叫自主响应。如果自主性高了，就能够主动的的响应外面的变化，这样系统功能就非常好。目前的单元只有在指定下达的时候才开始动，是一个被动现象，而主动的Agent才是我们所追求的目标。目前，基于Agent的结构还处于研究和发展中。
基于SOA体系结构，是一个开放的体系结构，既然是开放的，就能够和企业已有的系统相结合起来，同时满足企业未来的发展需求。只有一个开放的体系架构，才有足够强的生命力满足企业的需求。
四、WorkshopManager介绍
Workshop Manager以车间计划为龙头，以计划推动生产准备为主线，提供车间从订单接收到成品交付的完整信息化解决方案。
图7 WorkshopManager构成
图8 Workshop Manager体系架构
整个系统的构成满足了国际制造执行系统标准组织所具有的最基本的功能，根据行业的特点有它自己的特色。我们的开发是基于组件化开发模式，就像盖房子一样，很多的组件根据规划应用。
Workshop Manager使用效益
1）通过车间计划调度的产能综合平衡，提高车间计划的准确性和预见性，加快零部件的周转速度，降低车间在制品库存积压；
2）计划推动生产准备，使工装和生产用料的准备更及时、准确和合理；
3）实现车间生产全过程的跟踪和监控；
4）积累和统计生产管理所需的零件加工周期、工序加工周期等期量标准，为各级决策提供数据支持。
本文根据西北工业大学孙树栋教授在第七届中国制造业MES应用年会上的演讲录音整理，未经本人确认！
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本文标题：离散制造业MES研究与发展
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