1、MES，制造业信息化“断层” 余莹 2003-7-14 中国计算机用户制造企业关心三个问题：生产什么？生产多少？如何生产？企业的生产计划回答的是前两个问题，“如何生产”由生产现场的过程控制系统“掌握”。ERP、CRM 等系统只为生产计划的编制提供了数据信息，对于“计划”如何下达到“生产”环节，生产过程中变化因素如何快速反映给“计划”，在计划与生产之间需要有一个“实时的信息通道”，MES（制造执行系统）就是计划与生产之间承上启下的“信息枢纽”。MES 将消除企业计划与生产控制间信息“断层”，使企业真正“实时反应”起来。随着企业信息化建设的不断深入，ERP、SCM、CRM、EIP、PDM 等林林总
2、总的信息化管理软件，逐渐为众多的管理者所接受，并开始广泛应用于企业管理中，企业也因此取得了一定的管理效益。于是一些人认为，上了 ERP 企业的生产和经营活动就能“宏观在掌，微观在握”了。其实，还有一个重要的环节被忽略了：上述管理系统主要是对企业的管理数据进行处理和运算，主要应用在计划、预测、分析等方面，对企业生产过程的主体生产现场管理却没有涉及到。专家指出，“尤其在制造企业，管理信息化过程中的信息流断层更加明显。企业的生产现场的管理就象在黑箱中操作一样，使许多管理效益无形中打了折扣”。计划与过程控制间的信息“断层”我国制造业多年来采用的传统生产过程的特点是“由上而下”按计划生产。简单的说是从计
3、划层到生产控制层：企业根据订单或市场等情况制定生产计划生产计划到达生产现场组织生产产品派送，见图 1。企业管理信息化的重点也大都放在计划层，以进行生产规划管理及一般事务处理。如 ERP 就是“位”于企业上层计划层，整合企业现有的生产资源，编制生产计划。在下层的生产控制层，企业主要采用自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流搬运储存设备等解决具体生产（制程）的生产瓶颈，实现生产现场的自动化控制。图 1 制造业生产过程简图图 2 企业信息管理系统、MES 和现场控制系统之间的关系一个企业的良性运营是使“计划”与“生产”密切“配合”，在最短的时间内掌握生产现场的变化，是保证计划合理而快速修正的关键
4、。为此，企业的计划层与生产控制层之间需要“直通车”，使计划与生产现场可以实时互动。然而目前企业中从 ERP 中得出的生产计划与生产现场之间的信息传递，是依赖“手工作业”的，即人工将生产现场的信息输入到上层系统中。因此，在计划层和生产现场的过程控制层之间，存在一个信息流通上的断层。市场环境的变化和现代生产管理理念的不断更新，开始越来越迫切地要求 “消除断层”，即需要一种可以由下而上实时掌握生产现场状况的信息管理系统。具体体现为以下几个方面：面向订单生产的需求现代消费者不再满足于批量生产，汽车、家电、手机、电脑无不刮起“个性化”风潮。为满足这些市场需求，制造业的生产模式也有原来的面向库存生产（BT
5、S）逐渐转向面向订单生产（BTO）。BTO 为产品或服务的需求者带来的是个性化、更快的响应速度。而对于产品或服务的提供商来说，要实现这两点，需要的不仅是更快的设计工具、大批量生产到小批量生产的转换、电子商务，更重要的是保证从接单编排生产计划生产控制派送等一系列联系厂商和客户之间各个环节的信息畅通和交流、反馈。就我国制造业的现状而言，编排生产计划与生产之间的信息沟通问题就是普遍存在的。产品质量更高的要求成本与质量的简单正比关系早就被现代管理理论所否定，但是要达到成本和质量的双赢却非易事。按照 TQM（全面质量管理）的思想，要在不提高生产成本的条件下提高产品质量，即必须严格控制产品生产的全过程和影
6、响生产的各种因素。举例来说，产品不良率是反映产品质量的一个重要因素，它的产生可能是生产线上的一个点，也可能是几个点出错而引起的，如果不能对生产线上的各个点进行有效的监控和信息管理，产品质量将受到影响，而且，由于生产线的高度自动化，一个点出错就可能影响一批产品，而不是一个。信息实时处理ERP 可以根据订单快速有效地编排生产计划，但却不能实时地获取、分析、处理生产现场的各类与产品、生产相关的信息。例如，某种零部件可能已经缺货了，以至于工厂已经因为缺料而停工，而管理人员却无法从 ERP 系统及时获知这些信息，导致决策滞后，从而影响生产进度，甚至交货时间。召回制度确定后引发的需求2002 年 10 月
7、 23 日国家质检总局正式向社会公布了缺陷汽车产品召回管理规定(草案)，这标志着中国实行汽车召回制度进入倒计时；2003 年 1 月上海正式实施上海市消费者权益保护条例，首次确立了商品召回制度。召回制度带来的一个直接问题就是当召回发生时，厂商需要从系统中调出产品在制过程中的各类信息，如：每道工序的操作信息、操作人、零部件的供应商信息等。这无论对于计划层的 ERP 等系统，还是现场过程控制系统都无法提供的。计划落实到执行，MES 承上启下到底如何消除计划层与现场控制层之间的断层？MES 走入人们的视线。MES（Manufacturing Execution System），即制造执行系统，是美国
8、管理界 90 年代提出的新概念。它是处于计划层和现场操作控制层之间的执行层，主要负责生产管理和调度执行。MES 通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。MES 强调控制和协调,使现代制造业信息系统不仅有很好的计划系统,而且是能使计划落实到实处的执行系统。但在 90 年代企业普遍的面向库存生产模式下并未得到重视。近年来，随着 JIT(Just In Time)、BTO（面向订单生产）等新型生产模式的提出，以及客户、市场对产品质量提出更高要求，MES 才被重新发现并得到重视。同时在
9、网络经济泡沫的破碎后，企业开始认识到要从最基础的生产管理上提升竞争力，即只有将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信息集成才能使企业在日益激烈的竞争中立于不败之地。目前，MES 在国外被迅速而广泛地应用。 企业信息化系统是一个信息相互贯通的集合体，作为制造业内部最重要最基本的活动生产，它的相关信息尤其需要得到实时的处理和分析。具体的说，就是收集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件及时处理，同时又与计划层和生产控制层保持双向通信能力，从上下两层接收相应数据并反馈处理结果和生产指令。从企业信息化构架上来说，MES 作用于上层信息管理系统（如 ERP、CRM）与现场控制系统（Process Control System）之间，它们之间的相互关系如图 2 所示。在功能上，MES 要实现生产管理和协调的目的，主要包含以下几大模块：订单管理 (COM)、物料管理 (MMS)、在制品监控系统 (WIP)、生产排程 (PSS)、统计过程控制 (SPC)、设备控管(EMS)、外部系统（ERP 等）的整合接口。
