近幾年來，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES受到人們的普遍關(guān)注，同時，MES的應(yīng)用也存在許多問題。本文對離散制造業(yè)MES的架構(gòu)、特征、現(xiàn)狀、問題以及與ERP的關(guān)系闡述自己的觀點，供大家參考。

一、制造執(zhí)行系統(tǒng)的定義和架構(gòu)

    MES（manufacturing execution systems），按照美國AMR研究公司對MES的定義：MES是一個工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計劃系統(tǒng)與生產(chǎn)過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間。它以當(dāng)前視角向操作人員/管理人員提供生產(chǎn)過程的全部資源(人員、設(shè)備、材料、工具和客戶要求)的數(shù)據(jù)和信息。MES在工廠綜合自動化系統(tǒng)中起著中間層的作用。在ERP系統(tǒng)產(chǎn)生的長期計劃的指導(dǎo)下，MES根據(jù)底層控制系統(tǒng)采集的與生產(chǎn)有關(guān)的實時數(shù)據(jù)，對短期生產(chǎn)作業(yè)的計劃調(diào)度、監(jiān)控、資源配置和生產(chǎn)過程進行優(yōu)化。功能模塊包括工序詳細(xì)調(diào)度、資源分配和狀態(tài)管理、生產(chǎn)單元分配、過程管理、人力資源管理、維護管理、質(zhì)量管理、文檔控制、產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理、性能分析和數(shù)據(jù)采集等模塊。在MES下層，是底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)，包括DCS、PLC、NC/CNC和SCADA或這幾種類型的組合。 圖1是AMR關(guān)于MES的三層模型。

圖1 MES三層模型

    MES介于業(yè)務(wù)計劃系統(tǒng)ERP和控制系統(tǒng)之間，它回答如何生產(chǎn)的問題。對于離散制造業(yè)企業(yè)，MES的三層模型如圖2所示。離散制造業(yè)中MES的主要功能包括：柔性生產(chǎn)線FML、柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元FMC、分布式數(shù)控DNC、自動化立體倉庫AS/RS、物流運輸自動化及管理、生產(chǎn)準(zhǔn)備、作業(yè)計劃調(diào)度、設(shè)備能力狀態(tài)管理及監(jiān)控、生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)的采集及反饋、質(zhì)量管理、工裝庫存狀態(tài)等。

圖2 離散制造業(yè)MES架構(gòu)

二、離散制造業(yè)MES的特殊性

    制造執(zhí)行系統(tǒng)是車間層管理和控制一體化的系統(tǒng)。與流程工業(yè)相比，離散制造業(yè)的MES存在如下特點：

    （1）離散制造業(yè)自身的特性導(dǎo)致生產(chǎn)計劃調(diào)度困難。離散制造業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程是斷續(xù)的，生產(chǎn)工藝過程隨零件不同而不同，零件品種規(guī)格多，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使得生產(chǎn)計劃調(diào)度十分困難。

    （2）不同形態(tài)的車間，管理需求不同。離散制造業(yè)企業(yè)車間的生產(chǎn)對象不一樣，分為鑄造車間、鍛造車間、熱處理、機械加工車間、裝配車間等。生產(chǎn)批量也不同，分為流水生產(chǎn)車間、多品種小批量生產(chǎn)車間。對于不同形態(tài)的車間，管理要求不同。

    （3）底層自動化程度差別大。對于批量流水生產(chǎn)車間，可能由若干條生產(chǎn)線組成，如汽車生產(chǎn)中的沖壓線、裝焊線、油漆線、總裝線等。對于多品種機械加工車間，可能包含數(shù)控機床組成的柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元FMC、分布式數(shù)控系統(tǒng)DNC等。大量的車間由數(shù)控單機加若干普通機床構(gòu)成，有的鉚焊車間基本上是手工作業(yè)，沒有底層自動化可言。所以MES與底層控制系統(tǒng)的集成千差萬別。

    （4）數(shù)據(jù)采集方式隨底層自動化的不同而不同。數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)可以直接從數(shù)控系統(tǒng)獲取生產(chǎn)信息和機床運行狀態(tài)信息；流水生產(chǎn)線可以設(shè)置數(shù)據(jù)采集點采集生產(chǎn)信息；對于手工作業(yè)的車間只能靠條形碼、射頻識別RFID等。

    （5）系統(tǒng)集成非常困難。MES系統(tǒng)與ERP的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、生產(chǎn)計劃、成本管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、績效管理等有著千絲萬縷的聯(lián)系，集成的難度可想而知。MES與底層控制系統(tǒng)的集成也因為設(shè)備的千差萬別使集成接口非常困難。