智能制造：MES 系统架构设计

随着全球制造业的快速发展，智能制造已经成为行业发展的核心趋势。智能制造不仅仅是设备的智能化，更重要的是通过信息技术的深度融合，对制造流程、生产管理及设备控制进行全方位优化。在这一过程中，MES（制造执行系统）作为连接企业管理层与车间操作层的关键系统，发挥了至关重要的作用。本文将深入探讨 MES 系统的架构设计与应用，以及它在智能制造中的核心作用。

MES 是什么

MES 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 是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈；

MES 必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理；

MES 需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成；

企业软件服务于当下，需求是明确的，只需要满足需求，即可为需求方带来实际利益，或是收益增加、或是成本降低。

企业软件重视的是功能、效率，相比工作人员、软件提高的效率和节省的成本就是软件的价值。

企业软件一般制作周期较长，实际业务到软件功能的逐层“转译”。

为什么要用 MES

智能制造的本质是利用新一代信息技术和智能设备，如物联网大数据、云计算和移动互联，对传统制造业进行深入和广泛的转型升级，实现制造要素和资源，如人、设备、产品和服务的相互识别、实时交互和信息集成，促进产品设备、生产方法、管理和服务的智能化发展。

智能制造的本质是实现实时性、多品类、小批量甚至个性化定制产品制造。

由于客户要求提升，导致管理成本、管理收益上升，提升管理最佳点右移，故而企业提升自身管理要求。

MES 能干什么

以计划的调拨与分配、生产的监控，分析和追踪、设备和工艺过程的管控为重点。对各系统在车间部分进行管理的深化。

作为 ERP、CRM、PDM、APS 等在车间部门的延伸，收集处理车间级别数据，向上汇总处理，解决车间信息孤岛。

软件设计的核心

结构决定特性，特性支持功能

软件需要什么功能，决定软件需要什么要的特性;软件具有什么特性，决定了软件要采用什么样的结构。

MES 是对整个车间的各类信息整合；

MES 要便于对小批量，多品类，个性化的生产需求进行管理记录；

高实时性的收集和分析现场数据以及现场控制；

是各系统在车间级别的延伸和细化；

能实现设备之间、人与设备间的信息交互；

MES 设计的核心问题

各系统数据的整合与交互

例如：接受 ERP 生产计划，反馈 ERP 生产实绩;发送 WMS 拉动计划，接受 WMS 拉动实绩;接受设备数采数据，发送设备控制指令。

高实时性的数据要求

现场设备故障实时控制，现场数据不良实时剔除。

小批量的数据记录

基于每个品、每个批次生产数据、设备数据、库存数据的记录。

与现场设备的交互与控制

接受设备数据，控制设备动作，拉动仓库物料，发送安灯报警。

MES 的业务作用

数据采集与物联网标签

MES 的基础是数据采集与物联网标签，由于支持 MES 系统需要的数据量的颗粒度和实时性，部分数据手动录入无法满足要求，通过自动识别与控制，数据的颗粒度和准确度才具有深度分析意义。

生产计划与生产实绩

对车间生产过程的管理是 MES 主要管控范围，将数采系统采集到的生产计划数据、设备运行数据、物料投入产出数据、物流配送数据、生产工艺数据等连接绑定。

质量追溯与产线控制

生产时，综合现场数据对设备(或人)进行综合控制，生产后，复现生产现场的实际情况，是 MES 系统的最终目标。需要对生产数据进行分析。

物流与供应链

物流和供应链是串联生产过程的重要环节，由于每个生产环节是相对独立的，各环节间通过仓库、物流或供应链过程连接，如果需要串联各环节，则需要管理相关环节。

产品数据管理部分要点

产品维度管控颗粒度提升 MES 产品数据上游一般来着 MDM、ERP、PDM/PLM。

产品特性管理问题：上游同一产品，基于特性不同，在某些情况下需分开管理。例如：尺码、品级等。

方案示例：在生产过程中，增加物料特性，生产过程中收集绑定数据，通过存货单或物联网标签据进入库存/物流下环节通过库存数据或物联标签绑定，实现上下环节贯通。

产品中间品管理

问题：不管理的中间品，在 MES 需要进行一定管理，例如：在制品、在途品。

方案示例：基于存货管理逻辑，增加在途、在制的管理逻辑。

仓库部分数据要点

存货维度数据管控颗粒度 MES 仓库数据上游一般来着 MDM、ERP、WMS.

工装容器与定制定位的管理问题：由于 MES 自动识别绑定的要求，需要基于工装容器进行识别和数据绑定，或进行设备码放等存货控制。相关信息要进到存货信息，已进行上下游串联。

方案示例：MES 或三方系统，建立工装、库位、批次对照管理。WMS 系统记录工装信息(二开、使用批次字段)。

产品物联网标签

问题：对于关键产品，MES 参与一物一码的管理方式。记录相关物流过程信息。

方案示例：在存货信息和物流单据上建立对应关系。

线边仓与存货仓的拉动

问题：由于 MES 管理颗粒更小，需要更精确的控制两边料、品线边仓的存量。

方案示例：拉动管理和拉动对照关系维护。

产品数据管理部分要点

工艺设备维度管控颗粒度提升 MES 工艺设备数据上游一般来着 ERP、PDM/PLM。

精确到设备的工艺管理要求问题：ERP 工艺管控普遍到工作中心(产线)，基于设备对接要求 MES 管控到设备。

方案示例：在工作中心、标准工艺、生产工艺、工单工艺等工艺相关位置，建立工作中心设备的对照关系，工单创建/同步时，进行细化选配。