MES技术年会2011

MES 技术
Manufacturing Execution System
制造执行（管理）系统
1.1MES 概述
MESA(Manufacturing Execution System Association 国际制造执行系统协会)的白皮书对制造执行系统 (Manufacturing Execution Systems ，MES)所下的定义 ：“制造执行系统传递信息使得从下单到完成品间的生产过程能够最佳化。

生产活动在进行时，MES 使用及时、正确的数据，提供适当的导引、响应及报告。

针对条件改变立即快速反应的目的，在于减少无附加价值的活动，达到更有效的生产作业及流程。

MES 改善了设备的回收率，准时交货率、库存周转率、边际贡献、现金流量绩效。

MES 提供企业与供货商之间双向沟通所需的生产信息。

”制造业是我国国民经济重要的支柱产业，在第二产业中占据中心地位。

伴随中国加入WTO 和经济全球化，中国正在成为世界制造业的中心。

然而纵观我国制造业的现状，建设的重点普遍放在 MRP 、ERP 等管理系统和现场执行。

AMR(Advanced Manufacturing Research 美国先进制造研究机构)将 MES 定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”，MES 为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源(人员、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态信息。

AMR 继 1990年提出MES 概念后，1992年又紧接着提出 MES 三层模型，如图 1所示。

图1 AMR 三层企业集成模型
从上述概念中，制造执行系统是位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向
计划层 （面向客户） 执行层 （面向车间生产计划）
控制层
（面向生产作业现场）
车间层的管理信息系统，它是为了解决上层计划系统与下层控制系统之间的信息通信而出现的。

制造执行系统在计划管理层与底层控制之间架起了一座桥梁，填补了两者之间的空隙，可以为企业及时提供生产实时信息、优化生产、提高生产效率、优化资源配置的作用。

1.2MES的现状
1.2.1MES产业政策
中共十六大明确提出“建设节约型社会，走新型工业化道路”，信息化作为节能减排的重要手段得到了快速发展，而MES作为信息化的重要组成部分，也在此背景下得到了前所未有的重视与关注。

国家科技部目前主要依靠实施国家高技术研究发展计划(863计划)先进制造技术领域“面向行业应用的可配置MES平台及产品”项目计划达到以下目标。

(1)开发一批面向典型行业、具有自主知识产权的MES工具集及软硬件系统平台。

(2)在航空、航天、汽车，船舶、装备、冶金、石化、烟草等典型行业的超过25家企业推广应用(其中在离散行业应用12家以上，在流程行业应用8家以上，在混合型行业应用5家以上)，
(3)在MES平台开发与实施的基础上，形成3—6个具有自主知识产权、符合ISO．95标准、相关指标达到国外同类水平具有市场活力的MES软件产品(其中面向离散行业的软件产品1—3个，面向流程行业的软件产品1—2个，面向混合型行业的软件产品1个)；取得不少于10项具有原始创新的多项代表性成果(发明专利，软件著作版权等)。

(4)培育5家以上盈利模式清晰的MES软件供应商，促进MES产品的产业化(其中面向离散行业与流程行业的软件产品各2家以上，面向混合型行业的软件产品1家以上)。

1.2.2行业会议
每年国内有关主题涉及MES技术的会议不计其数，主要的会议有：由中国仪器仪表学会生产执行系统分会(MES分会)主办的“中国MES年会”和863计划先进制造系统技术主题专家组主办的“中国制造业信息化MES产业技术论坛”。

(1)中国MES年会
中国MES年会由中国仪器仪表学会生产执行系统分会(MES分会)主办，每年举办一次，已举办了两届。

第一届(2006)中国MES年会暨2006中国(杭州)MES行业高峰论坛于2006年11月18日在杭州举办。

年会由浙江大学褚健教授和苏宏业教授主持，并由9位行业专家做了9个精彩的大会报告，分别为：国际自动控制联合会前主席吕勇哉的《二十一世纪自动化产业的机遇和创新技术》；中国工程院孙优贤院士的《我国节能降耗的现状和工业控制面临的任务》；北京机械工业自动化所软件工程中心首席专家蒋明炜教授的《离散制造业的MES与ERP》；中石化信息系统管理部李德芳主任的《石化MES应用研究》；石化盈科MES事业部蒋白桦总经理的《石化物料平衡系统应用研究》；浙江大学荣冈教授的《企业多分辨率建模理论与应用》；中国石油规划总院王华副处长的《中国石油MES框架与实施策略》；华北制药集团刘文富总经理的《医药行业MES的应用研究》和宝信软件股份有限公司毕英杰的《冶金工业MES的现状与发展》。

第二届(2007)中国MES年会于2007年10月25日在北京举办，共有来自石化、化工、钢铁、烟草等行业的50余家企业、l0余家高校及科研院所的150余位会议代表参加了此届年会。

以“优化操作，疏导流程，实现节能减排、精细化管理”为主题的第二届(2007)中国MES年会邀请了业内权威嘉宾并做主题报告，包括中石化信息系统管理部副主任齐学忠先生的《制造业MES发展与展望》；浙江大学王树青教授的《节能减排与MES技术》；石化盈科MES事业部总经理蒋白桦先生的《石化行业MES系统解决方案》；浙江大学荣冈教授的《MES系统与智能工厂》；首钢集团强伟先生的《钢铁制造业信息化建设的实践与思考》，中国科学院软件研究所王宏安先生的《实时数据库系统及应用》；中国科学院沈阳自动化研究所史海波研究员的《卷烟企业MES技术与应用研讨》；华中科技大学张国军教授的《离散制造业MES关键技术与产业化对策》。

八个主题报告虽然涉及不同的行业及背景，但是各位专家对MES的前景都同样充满信心，对MES能帮助企业提高生产效率，提高产品质量、降低消耗等作用都有一致的认识，同时也都意识到MES的任重道远。

业内专家的权威讲述、听众的积极参与，热烈的会场气氛贯穿始终。

大会最后由中国仪器仪表学会生产执行系统分会副理事长、中石化信息系统管理部主任李德芳先生作会议总结报告。

(2)中国制造业信息化MES产业技术论坛
2005年7月23日，由科技部高技术中心和863计划先进制造系统技术主题专家组联合主办的“2005中国制造业信息化MES产业技术论坛”在北京成功召开。

科技部高新司冯记春司长出席论坛并致辞，柴天佑院士、褚健教授分别结合国内外MES技术、产品与应用的发展需求和现状和趋势做了主题演讲；“十五”863计划重点支持的钢铁和石化MES课题承担单位介绍了研究开发及应用示范成果，来自西门子、HP、IBM、美国埃施朗、英国博纳冶金系统公司的代表也分别从不同方面介绍了MES研究开发与应用实施的技术与经验。

2007年8月25日，第二届中国制造业信息化MES产业技术论坛在北京举行，业内专家分析了MES在我国制造业，特别是离散制造业应用中存在的难题及应对办法，提出了加强国内制造领域自主研发与使用MES系统对行业节能与产业升级的重要性。

1.3我国MES存在的问题
近年来我国MES的研究和产的发展，但总体来说，与西方发达国家相比，我国无论是在MES技术深度与应用广度上都存在较大差距，主要体现在以下几个方面：a．MES体系还不完整。

基本功能不完善，缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块。

针对离散制造业尚无完整、系统的MES解决方案和成熟的软件产品。

b．缺乏MES技术标准。

MES的设计、实施、维护缺乏技术标准，影响了MES产品的技术性能，加大了系统开发和应用的成本，与国外同类MES产品竞争没有优势。

c．集成性还没有完全解决。

由于缺乏统一工厂数据模型，MES各功能子系统之间以及MES与企业其他相关信息系统之间缺乏必要的集成，导致MES作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。

d．通用性和可配置性较差。

现有系统通常针对特定需求，很难应对企业业务流程的变更或重组。

由于缺乏基于工厂数据模型的数据集成技术，系统的可配置性、可重构性、可扩展性较差，严重制约MES系统的推广应用。

e．实时性不强。

MES作为面向制造车间的实时信息系统，实时性是实现MES功能的基础。

现有系统缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制，在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面非常薄弱。

f．智能化程度不高。

MES中所涉及的信息及决策过程非常复杂，由于缺乏智能机制，现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，通常需要大量的人工干预，难
以保证生产过程的高效和优化。