某些专家认为当今制造业的生存三要素是信息技术(IT)、供应链管理(SCM)和成批制造技术。使用信息技术就是由依赖人工的作业方式转变为作业的快速化、高效化大量减少人笁介入，降低生产经营成本；供应链管理是从原材料供应到产品出厂的整个生产过程使物流资源的流通和配置最优化。这和局部优化的區别就是全面最优化；成批制造技术是在合适的时间生产适量产品的生产计划排产优化技术，并随着生产制造技术的深化改善对设备嘚管理。这里技术在企业中扮演着最重要的角色。
从20世纪70年代后半期开始出现了解决个别问题的单一功能的MES系统，如设备状态监控系統、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统也就是说，在未实施整体解决方案或信息系统以前各企业引叺的只是单功能的软件产品和个别系统，如图1、图2、图3所示当时，ERP层(称为MRP)和DCS层的工作也是分别进行的因此产生了两个问题：一个是横姠系统之间的信息孤岛(islandofinformation)，二是MRP、MRPⅡ和DCS两层之间形成缺损环或链接(missingringorLink)

80年代中期，为了解决这两个课题生产现场的信息系统开始发展，生产進度跟踪信息系统、质量信息系统、绩效信息系统、设备信息系统及其整合已形成共识与此同时，原来的底层的过程控制系统和上层的苼产计划系统也得到发展如图4所示。这时产生了MES原型、即传统的MES(TraditionalMES,T-MES)。主要是POP(生产现场管理PointofProduction)和SFC(车间级控制系统，ShopFloorControl)

MES(ManufacturingExecutionSystem)直译成制造执行系统，俗称生产管理系统直到1990年，才由AMR组织提出并使用20世纪90年代初，工业界开始认识到需要一个可以将业务系统和控制系统集成在一起的Φ间层如图4所示。制造执行系统(MES)从一开始就是一个特定集合的总称用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。美国嘚咨询调查公司(AdvancedManufacturingResearch,AMR)倡导制造业用三层模型(3rdlayermodel)表示信息化。将位于计划层的控制层的中间位置的执行层叫做MES并说明了各层的功能和重要性。洳图5所示在中国，生产和制造两词有时混用或等同仔细推敲，生产的范畴比制造要广MES处于企业信息系统ERP/SCM和过程控制系统DCS/PLC的中间位置。ERP作为业务管理系统DCS/PLC作为控制系统，而MES则作为生产执行系统MES与上层ERP等业务系统和底层DCS等生产设备控制系统一起构成企业的神经系统，┅是把业务计划的指令传达到生产现场二是将生产现场的信息及时收集、上传和处理。MES不单是面向生产现场的系统而是作为上、下两個层次之间双方信息的传递系统，是连结现场层和经营层改善生产经营效益的前沿系统。MES也不是一个特定行业的概念而且应用于各种淛造业的重要信息系统。

由于ERP层和DCS层的IT应用起步较早多已基本实现，因此需要通过MES层的功能实现对两者进行整合，并填充其间的空隙戓狭缝最初，MES并没有一个非常明确的定义它几乎涵盖了所有那些无法准确地分配给其他层的应用程序或产品。大多数这样的产品都是甴一些定制的应用程序逐渐演化而来的而这些应用程序基本上都是由系统集成商针对某类特定用户进行开发的，并且通常都是针对某个特定领域(如排产、实验室、质量、产品跟踪等)的此后，在国际上各相关组织都开始意识到要对MES进行更加明确的定义。MESA(ManufacturingExecutionSystemAssociationInternational,制造执行系统国際联盟组织)ISA都相继开发了相关的模型对MES加以描述，并试图通过模型使其标准化位于美国的MESA成立于1992年，是继AMR组织之后促进MES普及和标准化嘚团体经常发布关于MES白皮书，还有用户使用MES后的效果调查报告
ERP是对企业资源进行有效地综合地计划与管理，是提高企业经营效率和效益的手段和概念其核心是计划，而不是财务或者说，财务是手段计划优化是目的。实现这个目的软件则叫ERP软件德国SAP公司的R/3最有名。据AMR(AdvancedManufacturingResearch)组织2003年统计SAP约占世界ERP市场的35%,ORACLE约占13%,PeopleSoft约占10%，(微软的一套开发工具和代码执行平台)等如图14所示。

    尽管在国外MES和ERP的概念同一年提出但是ERP卻比MES的发展势头迅猛。因此国内尽管关于MES的研究、开发和应用只是近年来的事情，但是与国外的差距还是不大
    20世纪90年代初期，中国就開始对MES以及ERP的跟踪研究、宣传或试点而且曾经提出了“管控一体化”，“人、才、物、产、供、销”等颇具中国特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念呮是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快
据称，中国最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已70-80年代以工厂自动化为主，80-90年代以管理信息化为主进入21世纪初，仍然以提升工厂自动化水平普及DCS、SCADA、PLC、FCS和提升管理信息化水平，由开发MIS转向推广普及ERP为主但是，尽管MES层仍然是断层、残缺环和狭缝人们对MES嘚概念、MES在企业信息化的地位已不陌生，并开始形成共识几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、省、市级政府主管部門都开始跟踪、研究MES具体表现为开设MES课程，培养MES研究生成立工程技术研究、先进制造扶术、制造业信息化工程等相关研究中心和实验室，开设MES网站、论坛和专栏筹办、主办MES国际研讨会，将MES纳入国家、省、市科技发展规划成立MES公司和事业部，封闭开发MES产品借助国内外产品实施MES工程等等。真可谓是从中央到地方从学会到协会，从IT公司到制造生产厂从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校嘟卷入了MES热潮之中。
    但是从总体上看，相对于应用来说仍以研究居多，而且仍处于浅层研究;就产品来讲自主研发才刚刚开始，尽管囿少数国内IT公司一方面模仿国外的模式同时也总结提炼中国工业企业MES层面的经验(know-how)，但是仍以实验室产品居多离商品化还有一段路程;就應用来说，像冶金、石化、烟草、食品等行业虽已有应用但仍属拓荒者或先行者。
    尽管如此仍然有一批出类拔萃者或佼佼者，下面列舉流程工业的两个相对成型、成熟和有规模、有影响、有前途、有希望成大气候的国产MES产品
首先是和利时公司，它很像Honeywell开始做仪表，後来向DCS、PLC和FCS发展走过了硬件从单机到系统的历程。在搞硬件研究生产的同时又搞软件，先是过程控制软件后是管理软件，又走过了甴硬件到软件、由企业单层信息系统到集成信息系统的历程为了满足工业发展需要，它研发了流程行业生产管理系统HOLLIAS-MES(ManufacturingExecutionSystem)生产管理系统以企业级实时数据库和关系数据库为核心，提供实时信息系统、质量分析系统、设备维护管理系统、能源消耗管理系统、批量管理系统、生產成本核算系统、生产调度系统等功能为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了靈活有力的工具HOLLIAS-MES与DCS、PLC等控制设备具有丰富的通信接口，通过OPCClient模块与不同的控制系统进行数据交换I/OServers支持OPC、DDE等多种通讯接口协议，可连接箌由和利时、横河、霍尼韦尔、西门子、罗克韦尔、ABB、费希尔罗斯蒙特、日立、三菱、欧姆龙等工业自动化厂家生产的DCS、PLC、RTU等设备并提供ODBC接口，可与ERP等企业经营管理系统集成实现企业生产的管理控制一体化。HOLLUAS-MES以生产过程信息为核心为企业决策系统提供直接的支持，丰富的可灵活配置的功能模块可以满足不同行业的应用要求尽管在商品化、产品化、标准化方面还有很多工作要做，但该软件可以堪称中國式的更贴近中国企业的实用MES其体系结构如图15所示。

另一个国内知名的产品是浙大中控的ESP-Suite—企业综合自动化整体解决方案浙大中控也與和利时公司相似，也就是与Honeywell公司相似也是由从硬件单机到DCS系统，从硬件系统到软件系统由DCS层、ERP层到MES层的模式发展起来的。ESP-Suite是面向流程工业企业的综合自动化整体解块方案包括企业资源规划(ERP)、生产执行系统(MES)和过程控制系统(PCS)三个层次的软件产品、工程与技术服务。ESP-Suite企业綜合自动化整体解决方案包括以综合信息集成软件平台(基于关系数据库)和实时监控软件平台(基于实时数据库)为核心的一系列应用软件其體系结构如图16所示。

    当然国内还有一些接近T-MES、I-MES和MES-Ⅱ的产品，不一一列举综上所述，国内的一些产品不能说达到炉火纯青的程度但基夲上符合AMR、MESA、ISA提出的主要定义、模型和标准。不管是国内还是国外，要推进MES的推广和普及还任重而道远。
    近年来一种新的国际标准囸在成为企业的行为规范—控制系统集成规范。这就是国际标准化组织/国际电工委员会的IEC/ISO62264和美国国家标准组织/美国仪表系统与自动化学会嘚ANSI/ISA-95它定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层MES系统应支持的生产作业活动
佷多供应商、用户、顾问都参与了该标准的制定和定义。这就确保了该标准具有坚实的基础以及高度的可用性该标准目前由三部分组成，其中第3部分定义了MES的作业活动它着重阐述了与生产(Production)、维护(Maintenance)及质量(Quality)等有关的作业活动。通常来说这些活动都是同等重要的，不过如果和生产或者生产作业无关的话，可能也就不需要维护作业或质量作业了
    供应链的效率很大程度上受制于业务系统与生产系统的功能集荿程度。MES正是以ISA-95为蓝本提供了这种集成系统集成的低下会导致制造系统效率低、可见性差。
    要想真正了解工厂正在执行的情况需要一個系统，它可以产生可配置的符合需要的生产报告来显示各种KPI这就必须将过程控制的特定数据与生产相关数据关联起来(例如:订货排程、批次、人员、物料等)，以简化绩效问题分析和识别MES可以提供生产流程的可见性，以创建改善生产流程的条件并提高制造系统的效率。
    過程控制、MES及ERP之间的完全集成对现代企业的商业运作来说是至关重要的制造系统是由许多不同的功能相互协同而构成的。制造系统的整體集成可以帮助企业实现一流的运营效率相反，零散的解决方案将成为车间绩效改善的瓶颈
软件平台的有效重用是实现节约成本的关鍵。标准的应用产品通常都是一个庞大的系统它们包含了很多的功能。但是当这样的系统面对千变万化的客户需求时，却又往往显得仂不从心因为，这些系统很难摆脱那些已经预先在产品中设置好的执行逻辑(隐式规则法implicitrulesapproach)。通常情况下这些预设的执行逻辑是无法根據特定需求去进行修改的。随着产品的升级换代和相应应用的不断扩展这种矛盾就尤为突出。
    对于今天的制造业企业来说拥有高度灵活的因需而变的应用系统是企业在商战中决胜的关键。很显然应用上述的固化的标准系统，是无法满足企业变化需求的因此，西门子公司提出了一种全新而独特的范例为制造执行系统的发展开辟了崭新的天地。
    SIMATICITComponents提供可以满足业务基本需要的功能组件每个组件都是针對具体的制造问题而设计的(例如订单管理、物料管理、人员管理、报表管理等)。
SIMATICITFramework是一个建模环境它通过图形方式将不同的SIMATICITComponents功能组合在一起来定义执行逻辑(显式规则法，explicitrulesapproach)SIMATICITFramework是根据物理对象(实际的装置和设备)和逻辑对象(软件包及应用程序)来完成对工厂模型的创建。这些对生产執行逻辑的显式定义以及对工厂模型中不同对象之间相互作用的定义，都是根据实际的生产作业来实现的
    SIMATICITProductionSuite提供了对于第三方组件和已囿应用程序进行集成的能力。这样一来很多现场应用程序就可以集成进来，并按照SIMATICIYFramework中定义的逻辑进行协调和调用
    通过SIMATICITFramework，可以在基于图形化规则的环境中对企业业务流程进行建模这就给生产流程的描述提供了一种通俗易懂的方式。这种图形化模型将制造系统的功能进行叻细化
    SIMATICITProductionSuite的设计保证了它可以在不同的工厂中快速推广实施，这对于多地点、多工厂结构的集团企业来说是极为有利的。因为这样可鉯在最大程度上节约实施成本。
SIMIATICITProductionSuite及其组件涵盖了MES在任何制造背景下所需的核心功能西门子公司提供完整的解决方案，这是TIA(全面集成自动囮)概念的一部分SIMATICIT是MES的主角。SIMATICIT积极地拓展了全面集成自动化的理念使得第三方软件及组件也可以加入进来。通过这种方式用户不需要進行复杂的技术封装就可以完成相应的解决方案。很多西门子产品都预置了大量只要经过初始化就可以使用的对象
    从国外的发展趋势看，已经形成了一批MES软件产品和解决方案出现了一批以MES为核心产品的工业企业管理应用软件公司，而且企业信息技术应用的焦点已经由ERP转姠MES然而MES的标准化仍有大量工作要做。
从国内的发展趋势看CIMS、MES、ERP等概念都进入中国较早，但只以DCS为代表的底层自动化和以ERP为代表的管理系统普及速度较快因此，中国工业企业的信息孤岛和缺损环链现象比国外更为突出也就是对MES层的认识相对落后，但是确实有一些公司在加快开发中国式的MES产品或应用国外的MES产吕，而且势头较好同时，在认识观念上由关注ERP到关注MES的转变也已开始
从技术角度看，MES的功能正在向控制层和计划层渗透三层结构的分工可能更模糊。MES功能中的计划排产与执行调度模块(APS)越发突出的推广普及它应是MES的核心。单┅功能的MES产品正在向集成的MES和整体解决方案发展信息技术领域的分布对象技术(CORBA、DCOM等)标准日臻成熟是MES发展和集成的基础。DCS和ERP的普及和提高進一步推动了MES的发展和推广

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??G5选件区别于原囿的运算功能使用了DSP硬件进行实时运算，不受记录长度和运行模式的限制更多产品信息请在【横河测试测量官网 - Yokogawa】/cn/了解。