了解MES及其基础功能流程分析

MES定义为面向执行车间的管理信息系统，随着信息化的发展，MES系统的重要性不言而喻。本文总结了MES及其基础功能流程分析，希望对你有所帮助。

分析目的：

1、了解MES领域相关知识；

【资料图】

2、从用户需求的角度分析MES涉及的功能和流程。

一、MES相关概念 1.1 MES定义

1990年11月，美国先进制造技术研究中心（AMR）明确提出了制造执行系统（MES）的概念。AMR提出了制造业信息化三层模型，如图1.1，将位于计划层和控制层中间的执行层称为MES，并将MES定义为面向执行车间的管理信息系统。

1.2 为什么需要MES

随着企业信息化系统的不断建设，在计划层我们有了MRPⅡ/ERP（物料需求计划系统/企业资源计划系统）、在控制层有PLC（可编程逻辑控制器）、智能设备等，但是从ERP中得出生产计划信息是依赖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，如图1.2，这就导致企业在管理效率上打了折扣。同时，ERP的应用初步解决了企业产销协同的问题，但是在对生产制造过程的管控却是盲点，生产管理的“黑箱”问题严重。

1.3 生产管理需求与痛点

背景：日趋激烈的市场竞争、客户对产品多样化要求越来越高，导致产品的生命周期缩短，企业需要通过智能制造实现降本、增效、提质，以提高企业的快速响应能力和核心竞争力。

生产管理的过程的痛点具体表现如下：

1）生产进度不透明

企业管理人员无法实时了解生产实际情况，下达的生产计划执行有效性难以保证，这导致交付周期难以预测，经常性订单延期。

2）生产成本管控与核算难

生产过程数据缺失，问题发现不及时，造成浪费，且根因无法溯源；无法收集与核算各生产工序的成本，不能实时得到动态成本信息；车间工人的工作效率无法统计，人力成本无法准确掌握。

3）生产计划调整难

生产过程中，有订单的插单、撤销、批量变化、交货期变化等因素，需要快速调整生产计划，在没有系统的情况，这样的调整往往难以快速响应。

4）生产排产难，效率低

因为设备的换模具、或是其他换产准备需要的时间很长，如何没有有效的进行合并使用，会影响生产效率。

5）物料齐套难管控

为了提高生产效率，往往企业不会等到整个产品齐套再开展生产，会提前到工序齐套进行生产，对物料按时、按量到位提出了更高的要求，而很多企业往往因为无法及时了解物料异常消耗等情况，产生物料齐套问题导致生产停产。

6）产品问题追溯难

大量纸张既不方便查阅、也不环保。客户有了溯源要求，无法精准快速查询到每批次商品的所有相关溯源数据，历史生产数据也无法的得到有效利用。

7）质量体系难建立

无法对产品质量指标进行在线检测、统计、分析并呈现，形成IQC材料入库检、FQC成品入库检、OQC成品出货检的质检体系；无法快速进行质量异常处理、质量改进、客户质量投诉及分析，提供质量溯源记录查询。

8）生产过程难防呆、防错、防漏

面对多品种、小批量的生产模式，材料、人员、工艺参数、加工要求等千变万化，往往会因为人员的操作失误导致质量和效率损失。

9）突发事件处理不及时

设备故障、物料缺陷、产线缺料、加工工艺异常、动力异常（缺水、缺电）、安全事故等异常事件发生时，难以快速反馈和处置。

10）外协管控难

委外工厂生产进度不透明，加工费难核查，损耗原因难追踪。

1.4 MES涉及的范围

MES是面向执行车间的系统，从ERP下达计划开始，到成品入库都是属于MES的范围，这其中所涉及的核心元素就包含了“人、机、料、法、环、测、能”。

人，是指制造产品的人员，其中包含了生产人员、计划人员、调度人员、质量人员、仓库管理人员、设备管理人员等，在执行生产中扮演重要角色。

机，是指生产设备、工装治具、底层控制系统、还有生产中所需要的工具，是生产的主力。

料，是指生产所需的原材料，物料的齐套、采购、使用、运输、保存都关系到生产连续运行。

法，是指生产产品所使用的方法，也可以归纳为生产工艺。

环，是指生产产品所处的环境，温度、湿度、照明、清洁等。

测，是指测量的关键点、测量采取的方法是否标准、正确。

能，是指生产产品消耗的能源，例如电、水等。

1.5 MES核心流程

从ERP系统中获取生产计划开始，到最终成品完工入库的流程，都属于MES范围，而MES是如何通过核心数据驱动生产进行的，如图示1.3。

1.6 MES与其他系统集成需求

在实际实施MES系统时，我们会发现客户已经部署了ERP（企业资源计划系统）、APS（高级计划与排程系统）、PLM（产品生命周期管理系统）、QMS（质量管理系统）、WMS（仓库管理系统）、及SCADA（数据集采与监控系统）等系统，为了保障数据的一致性和避免重复操作，需要与这些系统进行对接，对接内容如图1.6。

二、MES系统架构和功能分析

通过上述对MES的定义、涉及的范围、核心流程和与系统管理系统集成的分析，可以总结出MES系统架构和产品基础功能。

2.1 产品架构

MES产品架构分为应用层、业务层、数据服务层以及其他集成系统，其中应用层中的PDA扫码枪设备，是结合了RFID技术，为了在生产流转的过程中通过扫码确认产品信息ID和绑定生产过程信息；而在数据服务层中，实时数据库记录生产过程中的设备产生的实时数据，因为数据量比较大，数据项很多，需要通过清洗、整理后汇总到业务数据库中，如下图：

2.2 产品功能

MES产品功能分为核心功能和配置功能，核心功能支撑业务开展，配置功能满足灵活配置，实现快速上线。

具体功能如下图所示：

三、总结

整片文章是针对MES系统的基础性功能的分析，而不同的行业还需要搭配个性化的功能以满足行业属性要求，在此就不多赘述，会在后续进行分享，感谢阅读！

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题图来自Unsplash，基于CC0协议

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