制造执行系统的起源 制造执行系统的发展趋势

一、制造执行系统的起源

在1980年代初期，相对独立的生产职能区域（例如生产计划，人员管理，质量保证）配备了专用的数据收集系统。

这些数据收集系统（例如生产数据采集PDA，计算机辅助质量保证CAQ，分布式或直接数控DNC等）是高度专业化的并且彼此独立。

直至1990年代，此类系统的供应商开始将相关领域的功能“组合”起来，从而出现了“组合系统”。例如生产人员直接在PDA上记录。随着这些组合系统的兴起，可以为制造公司的许多职能部门建立一个数据收集和评估系统。

但是在实际管理过程中，生产、质量、人员和设备是紧密相关，无法真正分开。为实现更高运营目标，制造业对系统整合的需求也随之增加，他们需要一个紧密集成来自生产、质量、人员和设备的数据系统。最终集成的系统，就是我们现在称为制造执行系统（MES）的东西。

随着制造业意识到使用软件连接生产与企业的好处，这些MES系统开始激增。同时为了满足各个行业和生产流程的需求，服务商开发了专门的解决方案。

二、制造执行系统的发展趋势

1、综合集成化

未来的制造环境是个动态的环境，制造过程中涉及大量的信息，这些信息有些来自于制造企业内部，有些来自于合作伙伴，为了有效地提高制造的效率和快速对市场的响应，制造执行系统必须对相关的信息进行有效的整合和利用，并为制造企业的管理层和外部合作伙伴提供必要的信息。未来的MES系统将能够有效地实现多个层面多个维度的系统集成，主要包括以下几个方面的集成：制造执行系统作为制造企业计划系统与控制系统的信息桥梁，能够实现与制造企业内部ERP、SFC等系统的垂直集成；能够实现与供应链管理、客户管理管理等产业链上的水平集成；能集成相关的政策法规，如环境保护、质量保证、产品生命周期信息的可追溯、劳动法规等；综合集成制造过程中的人、技术和制造管理，构建一个和谐的制造平台和解决方案。

2、面向绿色化

绿色制造是制造业发展的必然，是未来制造企业一种新的制造模式，未来的MES系统能够有效地支持制造过程的绿色化，为绿色制造提供一个信息化的解决方案。面向绿色化的制造执行系统应该包括以下功能：支持绿色工艺的执行和绿色生产材料的选择及在制造过程的使用；面向绿色制造的生产优化调度与控制；制造过程的精细化管理，有效进行材料的定额管理。降低材料消耗；有效应用各项节能技术，降低制造过程的能源消耗；集成绿色法规在制造过程中的实施，为绿色保障提供信息化的管理平台；能够有效地支持清洁化生产的组织与管理。

3、软硬件一体化

制造执行系统是制造车间的信息化解决方案，既涉及与上层管理系统的集成，也涉及与设备的接口，因此未来的MES是一个软硬件一体化的通用解决方案，能够根据不同离散车间的制造环境，选择相应的硬件和软件模块或者第三方的软硬件系统，可以通过即插即用的方式组建成车间制造的系统解决方案；同时制造执行系统能够有效地集成车间的生产装备，通过标准的信息通信和交互，实现生产装备的集成化运行。

4、系统的可重构化

未来的制造环境是一个动态多变的制造环境，由于企业间的兼并与分拆，外部市场环境的变化以及技术的进步等因素都会促使制造执行系统做出相应的改变和调整，这就要求未来的MES系统是一个可重构的制造执行系统，能够根据制造环境的变化快速地进行系统配置和调整。以满足变化的需求。系统的可重构性主要包括：支持制造企业的组织动态建模，以适应制造管理组织的变化；支持制造企业的流程建模和配置，以适应变化的制造管理流程；支持技术的重构，通过应用相关的技术和系统架构（如模型驱动的架构MDA)实现技术的重构和迁移；能够快速地集成第三方的应用服务和构件，快速构建满足制造过程需求的信息化解决方案。

5、支持制造过程的实时化

敏捷制造是未来制造业的一个发展趋势，敏捷制造要求制造企业的制造执行系统能够实时采集制造过程的数据，进行快速处理和反馈，以对变化快速做出反应和辅助决策，制造过程的实时化包括：通过多种方式（如直接读取加入设备的数据、通过信息采集终端实时采集数据等〉实时采集制造过程中的进度、状态等数据；通过实时的信息处理方式。对采集到的数据进行分析处理，根据分析处理的结果进行显示和反馈，如实时显示加工进度信息、质量信息，把生产异常实时反馈到生产调度系统等；能够实时接收外部的信息并快速处理和响应，如接收到客户的订单进度查询信息能够快速地根据加工的进度进行反馈。

6、系统的智能化

随着人工智能技术的发展和在各个领域的广泛应用，智能软件是未来软件发展的一种重要方向。为了适应快速变化的市场环境，MES系统还具有一定的智能性和自适应能力。能够根据制造环境的变化进行智能调度和智能诊断，主要表现在：未来的制造执行系统能够有效地利用已有的制造数据，通过数据挖掘等技术为制造管理和决策提供支持；制造执行系统能够根据已有的知识积累和动态采集到的实时信息进行实时的智能调度和智能诊断；知识管理的思想将渗透和融入到未来的制造执行系统中，未来的制造执行系统不仅为制造管理提供了一个信息化的管理平台，同时也能为车间管理人员、工人提供一个制造知识管理平台：未来的制造执行系统能够通过智能的程序挖掘及智能的服务组合进行系统的主动重构以适应制造环境和制造流程的改变。

7、支持制造过程同步化

协同制造是未来制造管理的新的模式和发展趋势，在新的制造环境下，制造车间要实现与地理上分散的其他制造车间或者与供应商及外协商等合作伙伴进行信息的交流与共享，因此未来的MES要能够有效地支持分散网络化制造环境下的同步制造，实现制造过程的协同。具体表现在：支持分布式的多车间、多工厂的制造管理与协同；能够实现与供应商、外协商、客户等合作伙伴在制造过程中的信息共享和交流；能够实现供应链上合作伙伴之间的同步计划、生产控制，同步物资供应等，实现制造过程的协同。

8、系统的标准化

系统的标准化是未来制造执行系统的一个重要发展方向。标准化也是制造执行系统实现综合集成化、面向绿色化、软硬件一体化、系统可重构化等上述发展趋势的一个基础，制造执行系统的标准化包括：体系结构和功能的标准化，未来的制造执行系统将遵循开放的体系结构。具备模块化的标准功能，不同的用户可以根据实际的需求进行系统配置和应用；技术的标准化，未来的制造执行系统将遵循开放的技术标准，如基于面向服务的架构、通用的传输协议（HTTP、SOAP、TCP/IP等），通用的数据描述语言XML，基于ISASP95制造业控制系统集成标准等，并能够应用未来新的技术标准；能够根据离散制造各个行业的特点，提供标准的行业解决方案；系统实施过程和方法的标准化，未来制造执行系统的实施根据不同的应用模式有可以参照的实施方法论。将极大地提高制造执行系统的实施成功率。