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智能制造时代，MES系统的现在与未来

chenjj 2021-03-08 APS, MES, 智能制造 2,164 views

一、MES概述

1、MES的概念

ARM将MES定义为：“面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，就工艺本身指导工业控制。”

2、MES系统国内外发展史

MES的体系架构上看，MES经历了从T-IVIES向I-MES发展的历程。

（1）上世纪70年代末——上世纪90年代末，传统的MES（Traditional MES，T-MES）时期。

时期的MES大体上可以分为两大类，即前两个阶段：专用MES系统(Point MES)和集成MES系统(Integrated MES)。前者是为了解决某个特定领域的问题而设计和开发的自成一体的系统，例如某个企业的车间维护、生产监控等；而后者起初是针对一个特定的、规范化的环境而设计的，目前已拓展到许多领域，如航空、装配、半导体、食品和卫生等行业，在功能上它已实现了与上层事务处理和下层实时控制系统的集成。

前者能够为某一特定环境提供最好的性能，却常常难以与其它应用系统集成。集成的MES，比专用MES迈进了一大步，具有很多优点：如单一的逻辑数据库、系统内部具有良好的集成性、统一的数据模型等等。

（2）本世纪初——现在，可集成的MES(Integratable MES，I-MES)时期。

可集成MES是将模块化、消息机制和组件技术应用到MES的系统开发中，是两类传统MES系统的结合。从表现形式上看，I-MES具有专用MES系统的特点，即I-MES中的部分功能可以作为可重用组件单独销售；同时，它又具有集成MES的特点，即能实现上下两层之间的集成。此外，I-MES还具有客户化、可重构、可扩展和互操作等特性，能方便地实现不同厂商之间的集成和原有系统的保护以及即插即用(P&P)等功能。目前，基于组件的I-MES是MES的主要发展方向。

二、MES系统的现状和发展前景

1、智能制造的时代背景

改革开放之后，在我国人口劳动力优势和基础设施稳固的基础优势下，通过将各行各业的生产制造融入全球产业链、参与到国际分工中去，为我国国民经济带来了高速发展。中国制造业产值在2004年超过德国、2006年超过日本，2010年超过美国，成为了“世界工厂”的角色。

经过了40年发展，中国“世界工厂”的身份正面临着新的挑战。一场关于智能化转型——也就是“新IT(Intelligent Transformation, 智能化转型)”的发展方向，正在重塑中国制造企业的核心竞争力，让中国从“世界工厂”升级为“世界发动机”。

2、MES系统的现状

2.1 MES系统的国内现状

MES在应用方面，国内明显落后于西方发达国家。总的说来，中国市场对MES还没有做好充分的准备。中国一大部分制造企业还过度依赖人力进行生产，因此收集完整可靠的，经过过滤和分析的信息非常困难。而且，制造企业的信息系统都是由许多独立，多品牌的子系统组成，包括由基于事务处理的子系统(如ERP系统)和许多基于实时操作的工厂子系统，集成的难度非常高。

MES是制造过程管理与控制的系统，由于制造过程及过程控制对象的复杂性和专有性，使得MES系统形态有比较大的差异，应用模式也可能完全不同，这些原因客观上造成了MES产品与服务市场的多样性。但是，正是由于MES的多样性、复杂性、特殊性以及特定行业的需要性，MES在国内市场已经出现较大的需求和商机。

2.2 MES系统的国外现状

由于欧美国家在MES方面起步比较早，已经给相关企业带来了巨额利润。从80年代后期至1994年，T-MES市场销售以23%的比例递增，达到13亿美元，集成的MES比专用的MES年增幅大10个百分点；1995年的时候MES市场迅速放大，比上一年增长50%，传统型的MES的市场占有率达到10亿美元，出现集成型的MES增幅不如专用MES增幅的情形；到1999年的时候MES已经达到35亿美元的市场份额。

21世纪初将出现市场年增长率预计达到35%～40%。本世纪以来，AMR组织提出了MES要重点面向车间生产问题，并相继出现了一些列的开发公司和产品。如美国Consilium公司面向半导体和电子行业相继开发了WorkStream(MESⅠ)和FAB300（MESⅡ）；美国Honeywell公司面向制药行业开发的POMSMES；美国的Intellution公司面向多种行业开发的Fix for Windows；美国Rockwell公司的RSsql，RSBatch，Arena等；日本的横河电机公司面向石油相关企业开发的终端自动化系统Exatas；这些系统在汽车、石油等行业取得成功。

三、MES系统的优势与不足

1、MES系统的优势

a、MES系统能够通过强化过程管理和控制，优化企业生产制造管理模式达到精细化管理目的。

b、MES系统提高了工作效率，使得各生产部门的协同办公能力加强，降低了企业生产成本。

c、MES系统能及时准确地统计分析生产数据，排除员工的干扰，促使企业标准化管理。

2、MES系统在实际生产中存在的不足

MES没能标准化。虽然MES的推荐标准在国内外已经制定了许多。然而，国内企业开和发商在实施MES系统时，却少有关注标准的指导作用，不但国内MES系统产品繁杂，同时不利于对MES系统进行推广。

四、结合实际对MES系统的展望与改进

工厂从层次角度分析，把控制结构可划分为以下几层，分别是工厂层、车间层、单元层和设备层。处于车间层和单元层的一般是MES系统，所以在执行过程中可能会与ERP系统重叠。在ERP系统负责决策计划指导的前提下，MES系统根据车间生产情况产生的实时数据，对短期生产计划进行分析、通过实时控制实现数据的优化。

所以说，对数据的收集、分析、层层汇总是MES系统优化的主要表现，越来越多的数据使MES系统的功能也是愈加强大。在信息交互方面，MES系统对向上一层提交周期盘点、生产能力、材料消耗、劳动力性能等数据也会进行优化，并向底层执行指令发布各类参数。

五、结论

在智能制造的时代背景下，制造企业的转型显得尤为重要。企业生产管理集成的核心软件之一是MES系统。制造企业想要实现智能制造，最重要的就是企业首先要实现数字化工厂，而制造执行系统（MES）作为数字化工厂的核心在制造业的重要性不言而喻。在智能制造和中国制造2025的背景下，我们需要把MES系统进一步向前看，我进行了以下归纳：