国际制造执行系统(MES)应用与发展

四、国内的MES进展

尽管在国外MES和ERP的概念同一年提出，但是ERP却比MES的发展势头迅猛。因此，国内尽管关于MES的研究、开发和应用只是近年来的事情，但是与国外的差距还是不大。

20世纪90年代初期，中国就开始对MES以及ERP的跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了“管控一体化”，“人、才、物、产、供、销”等颇具中国特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快。

据称，中国最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已。70-80年代以工厂自动化为主，80-90年代以管理信息化为主。进入21世纪初，仍然以提升工厂自动化水平，普及DCS、SCADA、PLC、FCS和提升管理信息化水平，由开发MIS转向推广普及ERP为主。但是，尽管MES层仍然是断层、残缺环和狭缝，人们对MES的概念、MES在企业信息化的地位已不陌生，并开始形成共识。几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、省、市级政府主管部门都开始跟踪、研究MES，具体表现为开设MES课程，培养MES研究生，成立工程技术研究、先进制造扶术、制造业信息化工程等相关研究中心和实验室，开设MES网站、论坛和专栏，筹办、主办MES国际研讨会，将MES纳入国家、省、市科技发展规划，成立MES公司和事业部，封闭开发MES产品，借助国内外产品实施MES工程等等。真可谓是从中央到地方，从学会到协会，从IT公司到制造生产厂，从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校，都卷入了MES热潮之中。

但是，从总体上看，相对于应用来说，仍以研究居多，而且仍处于浅层研究;就产品来讲，自主研发才刚刚开始，尽管有少数国内IT公司一方面模仿国外的模式，同时也总结提炼中国工业企业MES层面的经验(know-how)，但是仍以实验室产品居多，离商品化还有一段路程;就应用来说，像冶金、石化、烟草、食品等行业虽已有应用，但仍属拓荒者或先行者。

尽管如此，仍然有一批出类拔萃者或佼佼者，下面列举流程工业的两个相对成型、成熟和有规模、有影响、有前途、有希望成大气候的国产MES产品。

首先是和利时公司，它很像Honeywell，开始做仪表，后来向DCS、PLC和FCS发展，走过了硬件从单机到系统的历程。在搞硬件研究生产的同时，又搞软件，先是过程控制软件，后是管理软件，又走过了由硬件到软件、由企业单层信息系统到集成信息系统的历程。为了满足工业发展需要，它研发了流程行业生产管理系统HOLLIAS-MES(ManufacturingExecutionSystem)。生产管理系统以企业级实时数据库和关系数据库为核心，提供实时信息系统、质量分析系统、设备维护管理系统、能源消耗管理系统、批量管理系统、生产成本核算系统、生产调度系统等功能。为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。HOLLIAS-MES与DCS、PLC等控制设备具有丰富的通信接口，通过OPCClient模块与不同的控制系统进行数据交换。I/OServers支持OPC、DDE等多种通讯接口协议，可连接到由和利时、横河、霍尼韦尔、西门子、罗克韦尔、ABB、费希尔罗斯蒙特、日立、三菱、欧姆龙等工业自动化厂家生产的DCS、PLC、RTU等设备。并提供ODBC接口，可与ERP等企业经营管理系统集成，实现企业生产的管理控制一体化。HOLLUAS-MES以生产过程信息为核心，为企业决策系统提供直接的支持，丰富的可灵活配置的功能模块可以满足不同行业的应用要求。尽管在商品化、产品化、标准化方面还有很多工作要做，但该软件可以堪称中国式的更贴近中国企业的实用MES。其体系结构如图15所示。

另一个国内知名的产品是浙大中控的ESP-Suite—企业综合自动化整体解决方案。浙大中控也与和利时公司相似，也就是与Honeywell公司相似，也是由从硬件单机到DCS系统，从硬件系统到软件系统，由DCS层、ERP层到MES层的模式发展起来的。ESP-Suite是面向流程工业企业的综合自动化整体解块方案，包括企业资源规划(ERP)、生产执行系统(MES)和过程控制系统(PCS)三个层次的软件产品、工程与技术服务。ESP-Suite企业综合自动化整体解决方

案包括以综合信息集成软件平台(基于关系数据库)和实时监控软件平台(基于实时数据库)为核心的一系列应用软件。其体系结构如图16所示。

当然，国内还有一些接近T-MES、I-MES和MES-Ⅱ的产品，不一一列举。综上所述，国内的一些产品不能说达到炉火纯青的程度，但基本上符合AMR、MESA、ISA提出的主要定义、模型和标准。不管是国内，还是国外，要推进MES的推广和普及，还任重而道远。

五、MES的发展关键是建模技术

随着因需而变的理念提出，西门子公司为MES指出了一个全新的发展方向，它将MES建立在一种结构(生产建模，ProductionModeling)之上，通过这种结构，用户可以用层级模型(HierarchicalModel),将各种专用产品(组件，Component)协同起来，来描述业务(Business)和生产作业(ProductionOperation)。这正是西门子在全面集成自动化(TotallyIntegratedAutomation)中所展示的概念。

近年来，一种新的国际标准正在成为企业的行为规范—控制系统集成规范。这就是国际标准化组织/国际电工委员会的IEC/ISO62264和美国国家标准组织/美国仪表系统与自动化学会的ANSI/ISA-95，它定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层MES系统应支持的生产作业活动。

很多供应商、用户、顾问都参与了该标准的制定和定义。这就确保了该标准具有坚实的基础以及高度的可用性。该标准目前由三部分组成，其中第3部分定义了MES的作业活动。它着

重阐述了与生产(Production)、维护(Maintenance)及质量(Quality)等有关的作业活动。通常来说，这些活动都是同等重要的，不过，如果和生产或者生产作业无关的话，可能也就不需要维护作业或质量作业了。

供应链的效率很大程度上受制于业务系统与生产系统的功能集成程度。MES正是以ISA-95为蓝本提供了这种集成。系统集成的低下会导致制造系统效率低、可见性差。

要想真正了解工厂正在执行的情况，需要一个系统，它可以产生可配置的符合需要的生产报告来显示各种KPI。这就必须将过程控制的特定数据与生产相关数据关联起来(例如:订货排程、批次、人员、物料等)，以简化绩效问题分析和识别。MES可以提供生产流程的可见性，以创建改善生产流程的条件，并提高制造系统的效率。

过程控制、MES及ERP之间的完全集成对现代企业的商业运作来说是至关重要的。制造系统是由许多不同的功能相互协同而构成的。制造系统的整体集成可以帮助企业实现一流的运营效率，相反，零散的解决方案将成为车间绩效改善的瓶颈。

软件平台的有效重用是实现节约成本的关键。标准的应用产品通常都是一个庞大的系统，它们包含了很多的功能。但是，当这样的系统面对千变万化的客户需求时，却又往往显得力不从心。因为，这些系统很难摆脱那些已经预先在产品中设置好的执行逻辑(隐式规则法，implicitrulesapproach)。通常情况下，这些预设的执行逻辑是无法根据特定需求去进行修改的。随着产品的升级换代和相应应用的不断扩展，这种矛盾就尤为突出。

对于今天的制造业企业来说，拥有高度灵活的因需而变的应用系统是企业在商战中决胜的关键。很显然，应用上述的固化的标准系统，是无法满足企业变化需求的。因此，西门子公司提出了一种全新而独特的范例，为制造执行系统的发展开辟了崭新的天地。

SIMATICITProductionSuite是西门子SIMATICIT产品的核心。它由SIMATICITFramework和SIMATICITComponents组成。

SIMATICITComponents提供可以满足业务基本需要的功能组件。每个组件都是针对具体的制造问题而设计的(例如订单管理、物料管理、人员管理、报表管理等)。

SIMATICITFramework是一个建模环境，它通过图形方式将不同的SIMATICITComponents功能组合在一起来定义执行逻辑(显式规则法，explicitrulesapproach)。SIMATICITFramework是根据物理对象(实际的装置和设备)和逻辑对象(软件包及应用程序)来完成对工厂模型的创建。