新一代MES系统的十大核心要素

随着MES(制造执行系统)应用在电子制造业的快速普及，越来越多的制造企业购买或自主开发了适合自己工厂的MES，并且都定位于实现智能工厂(车间)的目标。

目前国内各行各业大大小小的me有几百个，国外的也很多。如何才能在这些MES企业中找到适合自己的MES产品？如何参考国内外先进的MES来提高自己的MES？希望本文能起到抛砖引玉的作用。

一

技术架构

虽然绝大多数用户并不关心MES设计的技术架构，但如果是好的MES产品，首先要有先进的技术支持(比如SOA架构)。只有先进的开发平台搭配可配置的模块，才能快速搭建出满足不同用户场景的业务功能。试想:在制造管理中，每个人的业务眼光和管理风格都不一样，有的要求严谨，有的希望灵活，有的注重管控，有的注重执行。没有强大的平台龙骨，没有定制模块的无限积累，再好的系统也会垮掉，走下坡路。这也是西门子、达索等大多数工业软件产品采用SOA架构的原因。在此基础上，再加上MVVM模式的代码编写规则，往往可以用数百或数千个灵活、低耦合的基础模块构建出上百万个不同的业务功能，让大家调整起来不再困难。因此，对于要求高的客户，尤其是智能制造的客户，在选择MES产品之前，需要了解其底层技术。

2

基本功能

就功能覆盖而言，一个功能完善的MES系统需要具备五个基本模块:产品和工艺管理、计划与调度生产管理、物料物流管理、生产质量管理、车间设备维护管理。当然还应该包括生产资源管理等模块。面对智能制造的MES，需要有系统集成和设备接口模块(另文描述)，否则无法实现车间内的各种信息交换，支持智能调度、优化、可视化等功能。智能车间所需。这在即将发布的国家标准《数字化车间通用技术要求》和《智能工厂通用技术要求》中也有明确要求。因此，具备上述功能的MES具备了建设智能车间的基础条件。

三

平台化

市场上的MES主要分为两种:基于客户需求的项目级产品、定制化产品、通用平台产品。层级MES具有个性化、适用性强、成本低、交付快等优点，但带来的缺点是:开发需求的描述会缺乏行业的通用规则，容易导致系统不适应多变的业务需求和行业规则。一旦企业未来有新的需求，就需要投入大量的二次开发，这对软件架构的稳定性也是一个严峻的考验。因此，在条件允许的前提下，建议选择扩展性好的产品级平台MES。虽然前期资金和人力投入较大，但这类产品的稳定性也会得到很大保障，降低了线上申请风险，大大延长了产品的申请周期。

四

适应性

平台MES产品要求开发人员深入了解和熟悉各行业的实际制造流程，甚至知道主要流程的深入流程，而不是仅仅从程序开发的角度来设计MES。同时，开发人员要根据实际生产需要梳理所有的流程关系，按照ISA95等标准构建平台MES产品，便于与其他各类标准化软件进行业务关联和数据共享。以上产品需求不仅要求开发者有横向广度，也是在应用深度上的重要考量。优秀、资深的MES企业要有行业专家，可以根据行业生产特点的需要，在软件中自由配置基于模块化、可插拔等技术的系统，以督促工厂快速实施符合行业共性、满足企业个性化需求的MES系统。

五

可操作性

随着IT技术的快速发展，新的视觉感官和操作正在深刻影响用户的应用习惯。特别是作为基于工厂实际应用的软件产品，由于用户是基于车间级的，所以需要易学、易用、快捷，比如使用清晰界面功能图标、使用流程引擎推动快速应用的操作模式。在实际应用过程中，每一个操作者进入系统后，无论是熟手还是新手，都可以快速进入自己的应用界面，找到自己需要的功能菜单，理清与自己相关的整个业务流程，使用类似Win7、Win10的拖拽、链接等操作方式，实现快速便捷的组合、拆分、放大、缩小、隐藏。当然不仅限于此。易操作性还包括美观、绿色、适用的界面，以及适用于鼠标和触摸屏的显示屏。

六

仓库管理功能

大多数传统MES只能控制物料，而将仓库留给ERP或WMS进行管理。但在近几年的智能工厂建设中，由于对柔性、动态性、实时性的要求更高，MES仅针对物料管理无法满足这一要求，势必延伸到仓库，以获得更多的控制和调度权限。

MES的一个重要作用就是高效有序地管理各类仓库。因为很多企业的倒下并不是因为他们的产品或者市场做的不好，而是因为他们的库存周转率低导致大量的原材料、产品、资金的积压。MES的设计者必须梳理出包括原材料仓库、电子仓库、装配仓库、保税仓库、外协仓库、流水线仓库、物料塔、立体仓库、半成品仓库、成品仓库等最基本的物流关系，按照ISA95标准建设新一代MES，把ERP非实时静态仓库变成一一对应、双向同步的MES实时动态仓库。如果使用ERP系统，将使用WMS系统来连接生产的数字数据，这将严重影响生产计划的节奏，造成更多的管理资源浪费和更多的孤立数据。因此，一个好的MES系统必须涵盖WMS仓库管理的基本功能，并与ERP直接连接。

七

数字调度

作为调度和生产经理，他们最关心的是如何按时快速地交付生产订单。这就需要MES系统考虑如何衔接ERP中无限排产的MRP计算结果。如何根据已知的工单数量、生产线配置、作业时间、人员分布、生产成本、交货期等约束条件，制定MES中自动APS的提前计划和排班？如何在APS数字调度界面一目了然的看到动态工单执行状态？如何自动计算工单的一致性，生产的实时数量，仓库的实际物料数量？如何将自动APS高级计划调度数据发送到仿真系统进行综合仿真生产和闭环优化调度？许多企业在没有实现数字化的情况下要求全自动的生产调度，这导致人力资源的大量投资，并导致利润被这些增加的成本侵蚀。相反，没有数字化要求的纸质人工排产，势必让企业与智能制造的潮流渐行渐远，最终彻底掉队，失去《中国制造2025》弯道超车的机会和政策红利。这些数字化自动排产的基本要素，是每个人选择适合自己的MES产品的基础。

八

可视化功能

随着中国制造水平的快速发展，很多国外所谓的先进制造技术在中国已经落后了。例如，传统的IT人员根据用户部门的固化需求开发了水晶报表和看板的定制模式，这远远不能满足当今中国制造业快速个性化生产管理的需要。比如过去单调的报表形式&看板格式的内容，早已难以满足当今客户的要求和口味。好的MES产品的可视化形式越来越多:点阵图、线形图、柱状图、饼状图、雷达图、甘特图、漏斗图、三维图等。基本要求:美观震撼，一目了然，信息全面。

MES的可视化功能还需要满足不断变化的客户报表需求、灵活的用户访问看板的需求、越来越多的移动终端对数据的访问等。，这些都要求MES可视化背后的技术必须是一种便捷的设置方式:智能可配置，客户可以随意搭建，自由拖拽，所见即所得等。

九

系统集成能力

这里所说的系统集成包括两个方面:

1.与信息系统的集成:作为面向智能制造的MES系统，系统集成能力应该是一个重要的考虑因素，包括与SQL、ORCAL等数据库的集成，与PDM(对接BOM、流程)、ERP(对接计划、物料)、WMS(对接物流、运输)、仿真(对接数据)等软件的集成，与IOS、Android移动终端的集成。

2.与数据格式的集成:这是上述信息集成的技术实现，如:XML、CSV、TXT、双方约定的中间表、Web service、开放API接口等。

10

设备接口能力

最近工业互联网、工业物联网、工业大数据等概念被越来越多的提及。说白了，核心就是让制造执行系统或者其他系统与各类物理设备做虚拟对接，提取生产测试数据。类型包括各种设备，有七个不同的物理层，如下图所示:仪器仪表、传感器、AGV、机器人、工业控制设备、数控设备、贴片机、AOI等。一个好的MES系统不仅可以采集这些设备的数据，还可以采用符合国家标准和国际标准要求的通用格式。在选择MES时，请注意其数据采集的规范性和扩展性，不要只是为了达到一时的目的。

集成各种工业总线(如OPC)，及其设备通信协议如Profibus、Profinet、Modbus、DF1协议、SNP协议、设备专用API、用户自定义等。

还有的是直接和设备数据格式连接的，比如JSON，XML，CSV，TXT等。