MES项目简介

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2024年1月31日发(作者：)

MES

项目简介

一、工厂管理信息系统现状

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以 ERP 为代表的管理信息系统，以及以先进控制、操作优化为代表的过程控制技

术(PCS)，在我们工厂已经大规模应用。

尽管这两类系统的推广取得了一定效果，但却忽略了两者之间的有效配合，导致企

业上层经营管理缺乏有效的实时信息支持、下层控制环节缺乏优化的调度与协调。

经营管理层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，使企业对生产情况难以

实时反应。因而造成企业经营管理与生产管理严重脱节，产生信息孤岛与断层现象，

成为制约经营管理与生产管理进一步集成的瓶颈。

随着集团公司信息化建设的不断深入，ERP、SCM、CRM、WMS、PDM 等林林总

总的信息化管理软件，逐渐为公司的管理者所接受，并开始广泛应用于企业管理中，

企业也因此取得了很大的管理效益。但是，上述管理系统主要是对企业的管理数据

进行处理和运算，主要应用在计划、预测、分析、财务、分销等方面，还有一个重

要的环节被忽略了：对企业生产过程的主体——生产现场管理却没有涉及到。

生产现场作为制造企业的物化中心，它不仅是制造计划的具体执行者，也是制造信

息的反馈者，更是大量制造实时信息的集散地，因此生产现场的资源管理、物流控

制和信息集成是企业生产系统中的重要一环，生产现场的管理与控制系统的敏捷性

在一定程度上决定着整个企业的敏捷性。

然而，目前在多数企业中，从 ERP 中得出的生产计划与生产现场之间的信息传递，

是依赖“手工作业”的，即人工将生产现场的信息输入到上层系统中。因此，在计划

层和生产现场的过程控制层之间，存在一个信息流通上的断层。这就使得许多管理

效益无形中打了折扣。

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二、MES 的地位

计划层

（MRP II/ERP）

执行层（MES）

控制层（Control）

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计划层强调企业的计划，它以客户定单和市场需求为计划源，充分利用企业内部的各

种资源，降低库存，提高企业效益；

控制层强调设备的控制，如 PLC、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械

手等的控制。

而执行层是位于上层的计划管理系统与工业控制系统之间的面向车间层的管理信息系

统。它为操作人员/管理人员提供计划的执行和跟踪以及所有资源的当前状况，主要负

责生产管理和调度执行。MES 通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内

的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控

制、文档管理、生产调度等功能的方式。

 一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切配合，在最短的时间内掌握生产现场的

变化，是保证计划合理而快速修正的关键。为此，企业的计划层与生产控制层之间需

要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动，也就是要消除计划和执行之间的断层。

三、MES 数据流图

MES数据流图

做了什么

做了什么/操作状态

MES

做什么

怎么做

时间因子＝10X

做了什么/

人员反馈

人员指令/

如何做

Controls

MRP II/ERP

时间因子＝100X

时间因子＝1X

输入输出

测量值

设备操作

和控制

人员

设备

在制定计划时，ERP 使用天、周、月和年的时标（这是一个 100x 时间系数），根据市

场预测、客户订单及其相关的其它因素形成企业的主排程计划，其中，包括产品的生

产计划和与之相关的原料采购计划等内容。ERP 形成计划后，在适当的时候向执行层

的 MES 系统发送具体的生产计划，即向 MES 发出“做什么”的指示。

根据 ERP 制订的生产计划，MES 根据已定义的产品实现细节形成生产指令，为控制层

提供“如何做”的指示。同时，将生产过程的结果信息反馈给 ERP 系统。此时，MES 使

用时标较短（一般为天、班、小时分钟或秒），并且，其时标与控制层的也不一致，时

间系数为 10x。

在此模式中，控制层是实时工作的，它的时标为 1x，一般少于 1 秒，这意味着，控制

层将对生产工艺进行实时的控制和调整，来实现物料、设备、人员和信息的“协同”，

进而获得理想的产量和质量。

从以上过程中可以看出，MES 强调企业在整个产品生产过程中的生产信息“共享”和生

产行为的“协同”，并借此实现生产过程的优化。因此：

MES 需要具备与计划层和控制层保持双向通信能力，从上层系统接受生产计划，经过

分解处理后，向下层系统发出生产指令；

从下层系统接收生产过程现场的实时数据，对实时事件、实时数据进行及时的加工和

处理，并向上层系统反馈生产计划的处理结果。

从本质上来讲，MES 不同于以派工单形式为主的生产管理，不同于以辅助物料流为特

征的传统的车间控制系统，也不同于偏重作业与设备调度为主的单元控制器。

MES 更多地被认为是一种新型的生产运作和管理模式，是将制造系统中的生产计划、

进度安排、物料流动、物料跟踪、过程控制、过程监视、质量管理、设备维护和信息

管理等进行一体化集成，以最终实现制造自动化的制造平台优化策略。

四、MES 的定义

MES 是在公司的整个资源按其经营目标进行管理时，为公司提供实现执行目标的执行

手段，通过实时数据库连接基本信息系统的理论数据和工厂的实际数据，并提供业务

计划系统与制造控制系统之间的通信功能。

因此，MES 不只是工厂的单一信息系统，而是横向之间、纵向之间、系统之间集成的

系统，即所谓经营系统，对于 ERP、CRM、数据仓库等近年被关注的各种企业信息系

统来说，只要包含工厂这个对象，就离不了 MES。

归结起来，MES 可以概括为：

一个宗旨——制造怎样执行；

两个核心数据库——实时数据库、关系数据库；

两个通信接口——与控制层接口和与业务计划层接口；

四个重点功能——生产管理、工艺管理、过程管理和质量管理

等。

五、MES 的组成和结构

CRM

客户关系管理

工序详细

调度

作业人员

管理

ERP

资源规划管理

SCM

供应链管理

生产单元

分配

质量和实

验室管理

资源状态

管理

文档管理

和标准控

制

产品跟踪

和清单管

理

设备维护

管理

CMC/PDM

协同制造商务

产品数据管理

DRP

分销资源管理

性能分析

数据采集

AUTOMATIO

N

自动化

MES 系统是多种生产过程控制和管理功能的软件集合，MESA（MES 国际联合会）通

过对其成员的大量实践进行了总结，归纳了十个主要的功能模块，其中包括：

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工序详细调度。以资源和能力有限为前提条件，通过相应的作业排序和作业调度

来优化车间作业计划，提高生产过程的作业效率和作业性能。

资源状态管理。提供作业者、机器、物料和工具如何协调运作的指导，跟踪资源

当前的状态，并报告刚刚完工的作业情况。

生产单元分配。通过生产指令的方式，将产品加工命令或原物料送达相应的加工

单元，并指令开始一个工序或工步的操作。

文档管理和标准控制。管理、分发与产品标准、工艺规程或工作指令有关的信息，

同时，对活动的过程、结果和环境等进行符合规定要求的信息收集，并予以记录。

产品跟踪和清单管理。经过监视工件在任意时刻的位置和状态来获取每个产品或

组件所经历的加工工序、加工结果的数据记录，以此为据，向用户提供每个产品

组件或最终产品的可追溯性记录。

性能分析。将产品实际制造过程中测定的结果与过去的历史记录、企业的目标或

客户的要求进行相关的比较，在线显示或者输出相应的报告，辅助管理者进行性

能的改进和提高。

作业人员管理。提供作业人员的状态和相关数据（工时，出勤等），基于人员资历，

工作模式，业务需求等相关信息，辅助管理者对作业人员的安排进行指导。

设备维护管理。通过对设备的状态监控，数据收集和维护指导等相关措施，保证

机器设备和相关资产的正常运转，以实现企业的相关目标要求。

质量和实验室管理。通过在线的质量检验和离线的实验室分析数据等质量信息记

录，跟踪和分析产品在加工过程中各工序的质量状况，以保证产品质量在控制范

围之内，并向相关人员提供质量改进的有关建议。

过程数据采集。通过对过程进行相应的数据采集，收集来自人员，机器、设备、

操作、工序，物料等方面的详实信息，形成过程当前的状况信息，以便其它相关

系统和人员进一步使用。

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六、MES 的功能作用

MES 是通过对企业生产组织和管理的实践进行总结后发展起来的应用系统，因此，从

本质上讲，它并不是什么高深的理论，带有很强的可操作性。实践的经验证明，MES

对企业生产制造平台的优化确有许多明显帮助和指导作用。主要表现在：

 由于 MES 对过程实时事件具有比 ERP 更高的响应能力，并具有对过程的实时状

况向 ERP 报告的功能，使用其中的工序详细调度功能，通过相应的作业排序或作

业调度程序来优化作业计划，MES 能帮助 ERP 将企业的实际生产作业计划制定得

更细致、定义得更精确，同时也更具有更高的可操作性，可以极大地提高生产过

程的作业效率和作业性能。

 由于 MES 反映了作业人员、机器、设备、物料和工具等资源的使用状态的实时信

息，并就刚刚完工的作业活动向 ERP 和有关人员报告。因此，使用其中的资源状

态管理功能，MES 除能及时提供更详实的资源可用量信息，以便于向 ERP 进行更

可行的资源计划，同时，也使有关人员不仅可及时了解到作业效率，资源效率等

实际状况，还可以对作业中隐藏的问题，运作效率改善等进行及时的处理和更正。

 通过生产单元分配功能的使用，MES 能将生产产品的原物料连同作业指令一起送

达相应的加工单元，以指令开始一个工序或工步的操作，极大地提高了生产流程

的协同性，减少了“工作中心”的带料时间，提高了“工作中心”的利用效率。

 通过文档管理和标准控制功能的使用，MES 能将产品的加工所需的产品数据、产

品标准、工艺规程或相关信息连同作业指令一起送达相应的加工单元，并对活动

的过程、结果和环境等进行符合规定要求的信息收集和记录。这不仅改善了流程

的协同性，改善了产品标准、产品数据、工艺规程等控制的有效程度，也改善了

产品生产过程中文档管理符合规定要求的程度。

通过产品跟踪和清单管理功能的使用，MES 能监视工件在任意时刻的位置和状态，

收集和记录产品或组件加工工序、加工结果的数据，形成每个组件或产品可追溯

性记录，以便在必要时，企业向客户证实产品的质量、追溯问题的根源或评估问

题的严重程度等。

通过性能分析功能的使用， MES 能将在产品制造过程中实际测定的结果与过去历

史记录、企业的目标或客户的要求进行相关的比较，在线显示或者输出相应的报

告，辅助管理者进行对产品性能、过程运作进行改进和提高。

通过作业人员管理功能的使用， MES 能及时提供作业人员的状态和相关的信息

（工时，出勤等），并基于人员资历，工作模式，业务需求等相关信息，辅助管理

者对作业人员进行有效的安排。这不仅有助理与作业人员的有效安排，同时，这

项功能的重大意义在于，在 MES 的平台上，实现了人员、物料、设备、信息和工

具在生产作业计划中的“集成”，这充分保证和改善了生产作业流程的协同性。

通过设备维护管理功能的使用，通过对状态的监控和数据的收集，MES 不仅能及

时提出设备维护的指导性意见，同时，还能辅助有关人员对设备进行有效管理和

维护的各项工作，保证企业机器设备和相关资产的正常运转或运作。

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本文标签： 生产管理计划作业企业