什么是MES（Manufacturing Execution System）

“本文僅代表個人觀點”

本檔案將提供一個高層次的概述，以幫助闡明什么是MES，并觸及通常被歸為MES的周邊領域，

整體情況

制造執行系統或MES軟體是旨在幫助公司管理其制造程序的工具，如今，制造業太復雜了，不能沒有一個系統來定義如何安排客戶訂單并在生產車間進行制造，如果你在制造業，而且你有MES，那么它可能只是以電子表格、電子郵件和發布的時間表的形式實作，現代MES軟體有助于用一個連接的系統取代這些電子表格，在需要時為需要的人提供實時操作資訊，并允許資料從工廠車間設備和設備直接流向ERP和庫存管理系統，

制造公司必須對物料、貨物、資金和人員等進行管理，諸如此類，這些公司要求從財務、采購、銷售等部門建立系統，一直到工廠車間，在那里機器操作員以正確的質量標準生產正確的產品，

在工廠內部，這些系統可以通過計算機和軟體、記事本、口頭交流來處理，也可以通過一個有多年經驗的人來處理，無論系統是什么，它都是正確的，否則制造商將因錯過出貨、處理不當的財務、糟糕的產品質量等而倒閉，

在上層，系統通常被稱為企頁澩計劃(ERP)、制造資源計劃(MRP)或高級計劃系統(APS)，這些系統處理來自客戶的訂單，將訂單分組為生產訂單，確保手頭有足夠的原材料，安排設備運行生產訂單，等等，

在底層，有適當的系統來控制機器，這些系統包括傳感器、按鈕、控制機器的專用計算機、人機界面(HMIs)等，操作者可以啟動、停止和控制機器運行的其他方面，這些系統本身不了解正在生產的產品、正在消耗的原材料等，無需操作員手動輸入，也不需要這些系統來運行機器，

通常，人機界面(HMIs)是一臺機器或流程的本地部件，不會跨越整個設備，這就是監控和資料采集(SCADA)發揮作用的地方，通常(但并不總是)與人機界面(HMIs)是同一個系統，SCADA系統在本地或遠程控制程序，提供高級監控，實時收集程序資料，維護歷史資料，記錄事件和告警等，

在上層和下層之間，每個制造公司都有一個通常被稱為MES的層，該系統用于實時控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉化程序，

MES系統提供的主要功能包括:

?詳細的資源調度和狀態

?負責生產任務的調度和排序

?可追溯性和譜系

?在制品和庫存

?確保質量

?詳細的維護管理

?作業指導書和其他檔案控制

?性能分析

上面這些專案中的一些類似于ERP或MRP系統所提供的，但工廠需要的詳細程度遠遠大于上層所需要的，例如，ERP系統不需要更換一臺機器以運行特定產品所需的細節，也不需要在生產特定產品之前某個流程的步驟，

ERP系統不是實時的，也不是設計來以MES、SCADA和HMIs系統必須的速度收集資料量的，通常，當生產完成時，ERP系統會記錄有關成品、消耗的原材料等的詳細資訊，MES系統可以以秒為單位跟蹤生產情況，在某些情況下甚至不到一秒，

這意味著時間表、在制品、性能指標、質量等等都是實時更新的，而不是在業務結束時更新，

ISA-95 定義

ISA-95標準的創建是因為企業管理系統與制造系統的集成是困難和成本昂貴的，

它提供了一個通用的術語和模型來描述控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉換，

ISA-95使用術語制造運營管理(MOM)來描述上層和下層之間的空間，

ISA-95標準的一部分具體規定了內容領域為：生產運營管理、維護運營管理、質量運營管理和庫存運營管理，

ISA-95標準提供了一致的操作模型和術語，這是在ERP，MES和SCADA系統之間提供通信流的基礎，

PCS系統旨在控制流程和機器，但不太適合處理大量生產資料，它們可以在 5ms 到 200ms 范圍內做出控制決策，但歷史存盤和資料庫功能有限，ERP系統往往更多地基于事務，非常適合處理財務，庫存，應收賬款等，他們處理客戶訂單，檢查是否應該訂購額外的原材料，向供應商付款，財務報告，這些報告可以在一天，一周，一個月，季度甚至一年中的任何時間更新，

在PCS系統和ERP之間是制造執行系統（MES），也稱為制造運營管理（MOM），在這個制造業時代，大多數生產資料仍然存盤在不易訪問或共享的專有系統中，運營往往依賴于各種檔案（word、為excel、微信等），但真正需要推動持續改進的是以資料為中心的制造資訊系統，該系統可以提供實時的可操作資訊，

生產任務和段

ISA-95提供了段的概念，以定義在制造程序中完成的任何任務，所有任務都需要材料、設備和人員方面的資源，例如一個酒水裝瓶的基本任務（段），該任務具有三個輸入資源（酒、裝瓶線 1 和裝瓶操作員）和一個輸出瓶裝酒，

如果需要批次可追溯性和/或生產控制方面的更多詳細資訊，則可以將更多資源添加到瓶裝酒細分任務，瓶子、瓶蓋和標簽，所有這些都是以物料的形式，被添加到該細分任務，此外，還增加了一名檢查員作為人員，可以添加到分段的資源數量沒有限制，

生產可能涉及不止一個任務或段，這是通過在操作中包含多個段來實作的，請記住，分段是基本任務，現在，我們可以將多個段鏈接到一個操作中，以執行、跟蹤和安排更復雜的任務，

操作段如何使用流程段以及操作定義如何參考操作段，這些可以參考ISA的模型圖，總的來說，這些都在進行基本的定義，僅當用戶定義其生產流程時，才會創建或修改它們，

在生產端，操作回應和回應段是在操作員開始生產時創建的，因此，每個生產運行都會有一組操作回應和回應段，

設備資源

任何自動化生產或加工都需要設備，為每個特定設備定義生產任務非常繁瑣，更好的方法是使用ISA-95術語將設備組織成類別或類別，例如：考慮包裝區域中的五條包裝線，其中三條可以包裝混合堅果，其余兩條不能，創建一個混合堅果設備類，其中包含三個行，允許定義一個任務，指定需要混合堅果設備資源，

人力資源

任何生產或加工都可能涉及到人，人員可以被跟蹤和誰可以開始一個生產控制操作是支持的，這個人可以系統規則自動選擇，也可以通過其他方式選擇，

MES Person物件是從定義了名字系統用戶自動生成的，這可以防止在MES系統中創建默認的“admin”用戶并顯示在選擇串列中，當系統首次啟動時，MES Person物件將同步，此后將每小時同步一次，它們也可以按需同步，

為每個特定的人定義生產任務是非常乏味的，更好的方法是按照ISA-95的規定將這些人分類，例如：考慮在卸載泵站卸載醋，如果有10個有資格卸載醋的操作員，那么創建一個包含這10個合格操作員的醋卸載操作員類將只需要一個卸載醋任務定義，添加第11個操作員很簡單，只需將該人添加到醋卸載操作員類，

MES 定義

MES一詞被廣泛的受眾所使用，這使得我們很難就一個單一的定義達成一致，

根據ISA的描述，在有些狀態下MES是MOM的子集，

然而，術語MES的一般用法實際上包括了ISA在MOM中定義的更多內容，

更多的人傾向于承認MES這個術語而不是MOM，因為MES是在ISA起草ISA-95標準之前很多年建立的，因此，ISA創造并定義了MOM這個術語，

鑒于這種情況，許多供應商在其產品名稱中宣告MES或使用它來描述他們的產品，因為這對他們來說可能是更有效的營銷方式，

在一些研究MES的公司，他們的MES定義中包括不同型別的功能，有些產品將批處理系統等功能納入MES，而ISA則將其排除在MOM之外，

這給我們留下了很多關于“什么是MES”的困惑，

最安全的方法是將MES定義為MOM，因為可以我們可以對其進行擴展，以包括額外的功能，以支持實時控制、跟蹤和記錄原材料到成品的轉化，

MES系統不是車間系統，也不是ERP系統，制造執行系統或制造運營管理(MOM)軟體是根據ISA-95標準建模的，旨在架起工廠車間和管理層之間執行級別的溝通橋梁，大多數公司在MES層的所有資料標準化方面都取得了一些成功，問問你自己，你的公司目前是如何處理MES資料的，是否有獨立的SPC系統，在紙面上進行記錄和跟蹤，在本地操作界面上進行設定，使用Excel?來自不同來源的資料會造成混亂，系統不能一起作業會造成很多挫折，其結果是金錢、時間和質量的損失，那么這里缺少什么呢?答案是一個完全集成的統一MES解決方案，使我們可以在一個地方，在一個螢屏上獲得所有MES資料，

MES跨多個功能領域運行，例如，跨產品生命周期的產品定義管理、資源調度、訂單執行和調度、總體設備有效性(OEE)的生產分析和停機管理、產品質量、記錄和跟蹤，

MES創建“出廠”記錄，捕獲制造程序的資料、程序和結果，并維護記錄系統，這在受監管的行業中尤其重要，如食品和飲料或制藥，這些行業可能需要程序、事件和行動的檔案和證明，

MES的概念可能被視為企頁澩計劃(ERP)系統與監控和資料采集(SCADA)或程序控制系統之間的中間步驟，盡管從歷史上看，確切的邊界是波動的，我們的MES解決方案針對制造系統中的工廠運營層，提供與ERP系統和工廠設備互動的靈活方法，根據ISA-95模型，工廠運營包括生產運營、庫存運營、質量運營和維護(或工程)運營，

MES是工廠車間執行系統，在這一層中，操作人員直接互動，逐步執行生產或修理產品的作業流程，要執行的作業清單、執行作業的具體指示、要收集的資料點、作業的質量檢查、表示作業完成的簽字，都在這一層中執行，

MES提供了確保制造滿足企業資訊需求所需的作業流、可見性和事件通知，同時MES減少了非增值活動，提高了資料準確性，并為ERP系統提供了最大化企業處理、計劃和調度活動所需的實時資料，

MES系統充當工廠車間、企業工程(PLM)和企業計劃/調度(ERP)之間的信使，當操作員需要ERP或PLM的資料時:在MES內發起請求;MES系統然后連接到適當的系統檢索和顯示資訊，

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