What is Manufacturing
Execution System (MES) ?
來源： e-works數字化企業網
一、技術架構：
雖然絕大多數的用戶不會關心 MES 設計的技術架構，但如果是好的 MES 產品，需首先必須具備先進的技術支撐（如 SOA 架構），只有先進的開發平台配合上可配置的模組，才可快速建構出符合不同用戶場景的業務功能。
試想一下：在製造管理中每個人的業務願景，和管理風格都不一樣，如果沒有一個強大的平台龍骨，而無限制地堆積客製化模組，那麼再好的系統都會崩塌、宕機。
這就是為什麼西門子、達索等工業軟體產品大多採用 SOA 架構的原因，在此基礎上，再配合上 MVVM 模式的代碼編寫規則，往往用幾百、數千個靈活的、低耦合性的基礎模組，就能構建出百萬種不同的業務功能，讓眾口不再難調。
因此，對於有高要求、特別是以面向智慧製造為目標的客戶，有必要在選擇 MES 產品之前，先瞭解一下支撐產品的底層技術。
二、基本功能：
從功能涵蓋性上而言，功能全面的 MES 系統需具備產品和工藝管理、計劃調度生產管理、物料物流管理、生產品質管理、生產線設備維護管理的五大基本模組，當然也應同時包括生產資源管理等模組。
而面對智慧製造的 MES，還必須具備系統整合，和設備接口模組（另述），否則無法實現生產線內部各類資訊互通，並支撐智慧化生產線所需的智慧調度、優化、可視化等功能。
三、平台化：
市場上的 MES 主要分為基於客戶需求的項目級、客製化產品，以及通用的平台化產品兩種類型。項目級別 MES 優點是：個性化、適用性強、低成本、交付較快，但帶來的缺點是：開發需求描述中缺少行業的普遍性規則，易造成系統不符合多變的業務需求及行業規則，一旦企業未來發展後有新的需求，則需要投入大量的二次開發，同時，也將對軟體架構的穩定性形成嚴峻的考驗。
平台化 MES 產品要求開發者們，能夠深入理解，並且熟悉該行業的實際製造流程，甚至對主要生產工序、工藝也要有深入的瞭解，而不是僅從程序開發的角度來設計 MES。
同時，開發者們需要按照 ISA95 等標準規劃、建構產品，以利於與其它各類標準化的軟體，實現業務關聯及數據共享。優秀、資深的平台化 MES 企業首先應該是行業專家，可以根據該行業生產特性的需求，在軟構上依靠模組化、可插拔等技術自由配置系統，促使工廠可以快速實施既符合行業共性，又滿足企業個性需求的 MES 系統。
因此，在條件允許的前提下，推薦選用產品級的、並具有很好可擴展性能的平台化 MES，雖然前期投入的資金、人力較大，但該類產品的穩定性較好、上線應用風險低、並應用週期長。
四、易操作性：
隨著 IT 技術的快速發展，新的視覺感及操作，正在深刻影響著使用者的應用習慣。特別作為基於工廠實際應用的軟體產品，由於使用者是基於生產線層，因此更需具備易學、易用、快速上手的特點。
如：採用一目瞭然的介面功能圖標、以流程引擎來推動快速應用的操作方式等，使得在實際應用過程中，每個操作人員進入系統後，無論是熟手還是新手，都能快速的進入自己的應用介面、找到自己需要的功能菜單，並明晰與自己有關的全業務流程，同時可大量採用拖拉、鏈接等類似於 Win7、Win10 等操作模式，實現快速、便捷的組合、拆分、放大、縮小、隱藏等操作。當然，不僅限如此，易操作性還包括美觀、綠色、適用的界面。
五、庫房管理功能：
某些 MES 產品對庫房管理功能較弱，特別是國外 MES 更是如此，系統只能管控到物料，而將倉庫交給 ERP 或 WMS。在近年智慧製造需求的推動下，生產過程對柔性化、動態性、即時性的要求，均有大幅提高，如果 MES 僅對生產線內的物料，進行管理已經無法滿足實際需求。
因此，新型 MES 勢必將向倉庫端延伸，以獲得更多管控、調度權限，將 ERP 非即時庫房，變成 MES 即時的動態庫房，並且實現數據的雙向同步。
六、數位化排產：
作為計劃調度和生產管理人員，最關心的是如何準時、快速交付生產訂單。這就要求 MES 不僅需對接 ERP 無限排產的 MRP 運算結果，而且需實現 APS 高級排程，當然這是最理想的結果，但在實際應用中，特別是多品種、小批量的產線，很少有可以真正實現全自動排產的案例。
對此，我們認為，新型的 MES 需對設備狀態（包括預診斷）、工藝變化、人員情況進行動態數據採集、分析，並需結合生產調度仿真系統中的大數據分析、優化功能的支撐才可能實現理想中的自動排產。
但在系統尚未達到這一目標之前、或作為補充，人工參與的排產將更加切合實際的應用，這就需要 MES 的排產功能中具有便於人工操控的快速排產、插單功能，並將在線工單執行狀態、物料齊套性、設備、治具的佔用情況、預判完成週期等信息以實施、網路線上地呈現，以供排產時參考，並具備預警、報錯等輔助功能，以上稱為「數位化排產」。
七、可視化功能：
1、先進的 MES 產品可視化表現形式，已經越來越豐富，點狀圖、線狀圖、餅狀圖、雷達圖、甘特圖、三維圖等，都已是最基本的功能，而具備與生產過程仿真（優化）、物流、SCADA等數據實現對接、多維度展示生產現狀及預測的可視化，及可與行動端實現數據交互與呈現等功能，已成為新型 MES 的發展趨勢；
2、傳統 MES 中可視化方式的設置，大多由 MES 廠家進行二次開發、或本企業的 IT 人員根據不斷變化的需求，去逐個開發水晶報表和看板形式，這已經遠遠不能滿足當前面向智慧製造的工廠多變的、個性化的可視化管理需求。
新一代 MES 的可視化功能，已可以由應用者根據當前生產需要，而直接進行快速的設置和組態，而且操作靈活、便捷。
八、系統整合能力：
這是智慧工廠 MES 的最具備智慧化功能的特徵表現：
1、與資訊系統的整合：作為面向智慧製造的 MES 系統，系統整合能力應為重要考量，這包括與 SQL、ORCAL 等數據庫整合，與 PDM（對接 BOM、工藝）、ERP（對接計劃、物料）、WMS（對接物流、運輸）、仿真（對接數據）等軟體整合，與 IOS、Android 行動端整合等；
2、與數據格式的整合：這是上面描述的那些資訊整合的技術實現方式，比如：XML 、CSV、TXT、雙方約定的中間表、Web service、開放的 API 接口等。
九、設備接口能力：
近年來，工業網路、工業物聯網、工業大數據等已逐步從概念轉型落地，其核心之一就是 MES 需與各種類型的物理設備進行數據對接。其類型包括下圖所示七個不同物理層的各種設備：儀器儀表、感測器、AGV、機器人、工控設備、數控裝備、貼片機、AOI 等等。一個好的 MES 系統不但能夠採集這些設備的數據，而且需採用標準化的通用格式。
各種工業總線的整合（例如 OPC UA），其設備通訊協議例如： Profibus、Profinet、Modbus、CC-Link、DF1、SNP、設備專用 API、自定義等，還有一些是直接用設備數據格式對接，例如 JSON、XML 、CSV、TXT 等。
從幾個角度淺述了，智慧製造的新一代 MES 的一些特徵性要求，當然尚無法蓋全，這還將涉及到具有行業特性的材料、工藝分析、診斷、優化等功能。本文目的在期望透過以上闡述，對新型 MES 的開發及應用，起到一定的拋磚引玉的作用。
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