MES 系统到底管什么？

很多朋友都是从《什么是MES，MES系统主要包括哪些功能？》和《为什么MES难以标准化？》这几篇内容关注的我。那么当天我就再来发挥余热，和大家好好聊聊本人对于MES的全新观点。希望能帮助大家更透彻的理解MES。在人员工业智能化时代，AI人工智能的兴起，让每个公司都热衷于用不同的方式推进机器换人与智能生产的落地。而在这一进程中，制造执行系统（MES）起到很大的作用。

谈及MES必须先谈生产（即“生产体系模型”，如下图所示），生产体系模型设计到人、财、物、信息等资源，产、供、销等环节，以及供应商、客户与合作伙伴等多个维度。其中，生产管理是通过对生产系统的战略计划、组织、指挥、实施、协调、控制等活动，实现系统的物质变换、产品生产、价值提升的过程。企业要善于运用“计划—执行—检查—处理”（P-D-C-A）的循环机制，持续推进生产运营战略的设计、实施、控制与优化，从而准确分析问题、追溯根源、制定对策并实现生产过程的持续改善。

作为企业价值链中的主要环节，生产管理一直是构成企业核心竞争力的关键内容。而MES作为企业资源计划（ERP）系统与底层控制系统之间的桥梁，整合了各类工厂管理系统，是提升企业制造能力与生产管理水平的重要工具。其功能覆盖生产计划与调度、物料平衡与物流管理、库存控制、工艺技术管理、过程监控、质量管理、健康安全环境（HSE）、设备管理、能源管理、成本控制以及绩效管理等多个方面。

一、什么是MES？为何要实施MES？关键定义：

MES（Manufacturing Execution System）即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、多方面、可行的制造协同管理平台。

历史争论：

由于MES一词相对其他信息系统在中国流行较晚。很多企业决策者开始常提到：为何实施MES？外国也有同论：Why MES？因为许多规划是先实施ERP，后实施MES。因此产生了为ERP实施MES的结论。其实不尽然。

关键价值：

MES系统是在过程控制层面以上，ERP系统之下，起到承上启下作用的重要企业信息管理系统。MES的同步数据采集技术应用于企业内部物流的全线追溯、制造工程配置、生产及品质过程控制，它能提升制造环节的透明度，填补了生产现场到计划系统间的“信息鸿沟”，为计划系统的再调整提供可以信赖的决策依据。MES提供了自演化能力的建模特性，采用螺旋式渐进的敏捷实施方法论，主动匹配并优化客户的业务过程，能明显降低系统部署风险，比较大限度提升企业执行力，助其实现关键价值，并快速取得成功。

客观分析：

1、企业生存环境的客观需要

因为工厂级、车间级管理面临着新的挑战：需要上下游车间的高效沟通，信息的及时性、准确性，随时面临的计划变动，越来越小的任务单元，越来越高的质量追溯要求，管理人员成本的不断升高等。

2、企业管理的内在规律

MES从时间空间角度以及业务链条看，是企业管理中的不可或缺的领域和环节。

3、是信息技术发展的必然结果

信息技术在企业中的应用，首先是解决生产过程控制的问题，而且发展迅速。接着就是提升经营管理水平和手段，产生了以ERP为代替的一大批软件。

但是，在实施ERP的过程中，人们发现：ERP的规模大、周期长，导致ERP项目有46%逾期完成；支出多、投入大，导致41%超过预算；多种原因致使49%没有达到预期的社会效益、经济效益和目标。其中一个重要因素是与生产现场的连接与集成被忽略了，而生产现场的数据，即完美的生产信息是ERP的基础，是集成的关键。

由于ERP层和DCS层的工作是分别进行的，因此产生了两个问题：一是横向系统之间的信息孤岛（Island of Information）；二是ERP和DCS两层之间形成缺损环或断缺链接（Missing Ring or Link）。这也是催生MES的重要原因。

因此，国际上公认的信息化总体架构是原则上将框架划分为3层：PCS层、MES层、ERP层。PCS层为底层，以硬设备为主，主要面向操作工人，实现生产过程操作运转自动化，减少操作工人编制；

MES层为中间层，承上启下，以生产运行管理软件为主，主要面向生产管理人员，实现生产管理信息化，以及管理组织的扁平化和紧密化；

ERP层为比较高层，以经营管理软件为主，主要面向经营管理和决策人员，实现经营决策管理信息化以及管理组织的扁平化和集约化。

近几年从很上层分离出决策层，演变成4层结构。突出实时制造性能监控、实时运营智能等管理理念。二、MES与ERP的区别MES和ERP各有作用，但在制造企业运营中，两个系统又互有补足，可以互相整合。二者的主要区别有：

1、管理目标不同

ERP的重点在于销售、订单、供应链、财务，也就是从业财一体化的角度出发，来对企业的资源进行计划，相关的模块也是以人员、业务、财务为关键展开，很终的管理数据是集中到经营报表上。

MES的重点在于制造，也就是以产品质量、准时交货、设备利用、流程控制等作为管理的目标。因为不同的企业管理重点不同，在选择信息系统的组成时，重点也不同。集团公司、商业企业、物流企业等更着重于ERP管理，而制造企业更需要MES管理。

2、管理范围不同

ERP的管理范围较大，涉及采购、财务、销售、订单管理、发运管理、成品仓储计划控制等计划层面，主要对企业资源进行有效共享与利用，使企业资源在购、存、产、销、人、财、物等各个方面能够得到合理地配置与利用，但是不够详细具体。

MES管理比ERP细致，主要涉及车间的工单派发、制程防错、产品谱系、SPC质量分析、设备数据分析、制程追溯等执行层面，能更细致到每个制造工序，对每个工序进行任务的下达、执行的控制和数据采集、现场调度。

3、管理功能不同

除了财务管理、人力资源管理、客户关系管理等功能，ERP在制造管理方面的功能主要是编制生产计划，收集生产数据。

而MES除了细化生产计划和收集生产数据外，还有批次级的生产控制和调度的管理功能，例如：批次级的工艺流程变更，对制造设备、人员和物料的验证控制，批次分拆、合并，批次的生产订单变更等现场调度功能。

4、实现方式不同

ERP主要采用填写表单和表单抛转的方式实现管理，现场收到的制造任务是通过表单传达，现场制造数据也是通过填写表单完成收集。

MES是采用事件的方式实现管理，监测生产订单的变化和现场的制造情况，通过MES内置的WIP（在制品）引擎立刻触发相关事件，要求相关人员或设备采取相应的行动。因此，MES可以减少数据的输入工作，通过信息系统实现工作现场的指令下达和数据收集，减少差错，提高及时性。

5、时间周期不同

正是因为MES采取了WIP（在制品）引擎来驱动管理，能够做到现场的“实时管理”：上级生产计划和生产调度能立刻反映在制造现场的作业界面，现场的生产数据和异常情况也能实时反映在管理岗位的监督界面，在企业上下层之间提供一个双向的生产信息流，使得及时调度成为可能。

ERP的表单方式则不可避免会存在录入的周期，管理的数据以周、天为时间周期，无法对现场执行进行实时的有效管控，即所谓的在制造过程中存在“信息黑洞”，这个“信息黑洞”对制造过程的管理和控制的影响愈发不利。

6、技术要求不同

ERP主要处理计划数据，数据量小，不需要和底层硬件交互，易于采用集中的方式管理，在实施时，计划的流程相对固定。

MES的数据粒度小，数据量大，和工厂的工艺、车间管理流程、自动化程度密切相关，不同企业实施时差异很大，需要不断适应车间管理模式的变革，此外，MES系统直接记录生产的过程数据，在系统的可靠性和稳定性方面比ERP要求更高。

三、MES的关键功能MES主要管理4种资源，包括生产活动中的人力资源（Personnel Resources）、生产设备（Equipment）、物料和能源（Material and Energy）以及工艺过程链（Process Segments）；在企业经营计划层面与生产过程控制层面之间，实现生产能力信息的交换、产品信息的交换、生产调度信息的交换、生产绩效信息的交换（4P交换功能）。

AMR组织定义的MES有11个功能：（1）生产资源分配与监控；（2）作业计划和排产；（3）工艺规格标准管理；（4）数据采集（装置在线连接采集实时数据和各种参数信息，控制系统接口，生成生产数据记录、质量数据、绩效信息、台账累计）；（5）作业员工管理；（6）产品质量管理；（7）过程管理（过程控制、APC、基于模型的分析与模拟、与外部解析系统接口）；（8）设备维护；（9）绩效分析；（10）生产单元调度；（11）产品跟踪。AMR组织则又把按着11个功能实现的整体解决方案称为MESⅡ（Manufacturing Execution Solution）。其中生产资源计划、排产与调度是主线。如图所示：但随着近些年的发展与不断演练，业界针对大多数制造企业的实际需求，又重新梳理出一个全新的MES功能，具体如：

1、生产流程监控模块

解决问题：漏工序、生产进度难以管控、生产瓶颈问题难以发现。

通过MES系统对产品的加工流程进行实时监控，可杜绝漏工序问题，并可实时了解生产进度，发现生产瓶颈问题，保证产品质量，确保如期交货。

2、人员绩效管理模块

解决问题：人员有效工作时间、人员每日产量、每小时产能、产出良率等

MES系统人员绩效管理模块较为典型的应用为人员上岗离岗（非上班下班）刷卡记时，统计人员有效工作时间。人员在各工位通过登录系统并记录产出数量（可依据实际情况选择人工录入或自动获取），并由系统自动统计出每日总产量、产出良率等。从而实现为绩效考核和生产计划制定提供数据基础的目的。

3、智能排产模块

解决问题：资源约束，均衡生产，快速反应。优化排产，降低库存，减少成本。

智能排产模块于ERP与MES的应用基础，使得计划与生产前端信息得以实时反馈，从而解决了传统排产软件人工干预比较多的问题，使计划更科学，更合理，更准确，更方便。对接受的订单进行交期承诺，有限产能约束优化生产计划，物料计划及机组作业安排，并将结果下达到MES。同时MES又将生产线发生的实时状态反馈给计划，进行动态调整。

4、SPC统计过程控制模块

解决问题：品质预警，过程控制，品质分析。

SPC应用在现代制造中越来越普遍，随着生产力的进一步发展，大规模生产的形成，如何控制大批量产品质量成为一个突出问题，单纯依靠事后检验的质量控制方法已不能适应当时经济发展的要求，必须改进质量管理方式。而SPC统计过程控制软件则是其中的一个关键工具。SPC管理模块将SPC应用引擎内置于MES系统中，对质量管理提供一个质的飞越。

5、看板报表管理模块

解决问题：实时掌控生产及物流信息、作业指导书集中管理实时更新、增强展示效果提升企业形象等。

电子看板是用于显示当前产线生产进度、良品率等信息，以直观的形式表现在员工面前，便于员工能及时调整或改善生产环境，利于生产水平的提高；一般用TV或LED屏来作显示设备，也可利用PC来打开系统中的电子看板。

MES系统看板报表管理模块较为典型的应用包括产线看板、仓库备料看板、会客厅展示看板、工位看板及各类型的统计分板报表。其中工位看板支持DOC、XLS、PDF等多种格式文档，服务器对文档进行集中管理和设置，可展示指定文档的某一页，也可以多页轮播等。

6、智能仓储模块

解决问题：物料先进先出，收发物料效率低下，新员工收发物料特别容易出错。

作为一套完整MES系统的起点，物料收发工作所起的作用十分关键，MES系统可以在来料入库阶段通过对接点料机、打印机、扫描枪或PDA等外设，实现快速收料入库和打印条码标签。同时，系统支持与智能货架进行对接，实现快速的存放和寻找物料，提高收发物料的效率和准确度，大幅降低出错风险。

7、条码管理模块

解决问题：条码重复、条码使用混乱、标签格式多、打印机品牌型号多等。

通过在系统中统一生成和领用标签，使标签得到清晰有序的管理，从而杜绝因条码问题导致的返工。MES系统具有强大而灵活的条码规则设置功能，用户可以通过JavaScript自定义条码规则。标签的格式亦可通过所见即所得的方式自定义，支持一维码和二维码。

8、上料防错与追溯模块

解决问题：上料错误，物料追溯困难、用错PCB、用错锡膏、用错钢网等。

上料防错：通过在系统中导入站位表，上料时扫描料盘条码与站位表进行对比实现防错目的。

物料追溯：通过投板扫描及炉后扫描、分板扫描，实现追溯到产品使用了哪些物料、物料用在了哪些产品上。

9、销售管理模块

解决问题：准确快速发货，售后问题，异常处理，如何计划，如何改正。

直接按订单分拣货物，打印发货地址及配送，防止发货出错。

10、品质/质量管理模块

解决问题：如何控制（QC）预防出错，异常处理。如何计划，如何改正。

MES质量管理模块，实现了制造业务和质量管控过程的自然融合，确保了质量活动与制造过程的完美交互，制造过程中所有静态和动态的数据在系统中，随着制造业务的开展，自然而然的从各个环节被自动采集，形成庞大的制造数据整合，为质量活动的设计、执行、评价和改进提供了丰富的数据基础；系统中的质量管控、质量分析等模块对自动采集得到的海量数据进行筛选、分析与反馈控制，形成数字化为特征的企业车间质量管理体系，能够有效提高质量管理活动的执行效率，并使制造过程的质量反应能力和质量控制能力得到极大的提高。

11、设备管理、设备通讯模块

解决问题：设备的使用防错，数据收集，状态监控，保养维护、维修、报废等

设备管理模块较为典型的应用包括印刷机、SPI、贴片机、AOI、回流炉、烧录机、测试测量治具等设备的定期保养维护，稼动率分析，使用防错，数据采集，使用次数统计，部分工具的定期校验（内校或外校）等等。

四、实施MES的关键1、对企业制造执行能力进行分析

MES是制造执行系统，为生产制造管理服务，旨在提高生产制造执行能力和水平。因此，实施MES前，首要问题是对现有的制造执行能力进行评估。从制造战略、制造质量、供应链协调、信息收集、绩效管理与改进、制造与IT基础设施等角度把企业的制造执行能力成熟程度划分为劣、可、良、优、未来追求目标共5个等级。使用该成熟度模型，根据企业目前状况和环境对企业的要求，对企业进行评价，找出差距，定出目标。

2、确定好功能模块

MES系统中很重要的模块——生产运行管理模块的关键，即生产计划、统计与调度。生产运行的基础是设备及其运行，因此设备管理模块和数据采集和存储（实时数据库），也应是MES的基本模块。一般还有产品质量管理模块，成本管理模块，物料平衡与仓储管理模块等。目前，随着管理的集约化和精细化，又有新的需求。产生了新的信息技术和软件，增加了MES的功能。

3、做好集成

随着信息技术的进步，企业管理的空间、时间范围在扩大，同时管理的细度或粒度又在缩小。从宏观和微观上都要求可视化和实时化，这就需要集成技术。一是MES各模块的集成，二是MES和PCS层面、ERP层面的集成，三是企业内部与企业外部的集成。目前流行的理念和技术是实时绩效管理、制造绩效服务，如图所示。

五、尾部的个人观点总结1、当下的信息化，普遍设计为有机相连的3或4层架构。

2、ERP与MES的界限是模糊的，有些功能有重叠。所以，其模块边界的划分是有学问的。ERP不能代替MES，对流程行业尤其是这样。

3、以DCS为重点的控制系统，以ERP为代替的经营管理系统，以MES为关键的生产运行指挥调度系统，是企业信息化的3大领域，其中MES的效率和效益相当有潜力。

4、MES重点关注“人财物”的“物”，“产供销”的“产”，以及生产运行的“安、稳、长、满、优”。

5、实施MES可先从基础的、基本的模块做起，再实施扩充的、增强的、高级的模块。

6、没有一家的产品能包打天下。MES模块应优中选优，再通过第三方集成平台软件进行综合集成是上策。

7、除了选取MES应用模块、软件外，选取集成商或主承包商提供整体解决方案和集成很关键的。