中国电子科技集团第38研究所 安徽合肥 230088
摘要：21世纪以来，全球出现了以互联网、云计算、大数据移动互联网等为代表的新一轮技术创新浪潮。在此背景下，德国政府提出创新领域的“战略灯塔”，即“工业4.0”项目，其被视为德国关于企业的组织机构、跨企业组织新模式、“无工厂生产”、个性化批量生产以及自调式或自理式生产系统的新应用。其中制造执行系统在新的工厂系统中担当着非常重要的部分。制造执行系统是用来帮助企业从接到订单、进行生产、流程控制一直到产品完成，主动收集及监控制造过程中所产生的生产资料，以确保产品质量的应用程序。
关键词：工业4.0；制造执行系统；智能制造；
一、前言
当前，随着经济向市场化、全球化、国际化产业转移及虚拟经济不断深化，人类在技术革命领域不断开拓创新，大数据、物联网以及务联网等技术得以成熟应用，工业自动化、数字化、智能化的水平不断提高，这些都悄然孕育着新的工业革命到来。
2015年4月，德国政府在《工业4.0战略计划实践》报告中，对德国工业4.0做了非常严格的定义：工业4.0概念指第四次工业革命，它意味着在产品生产周期内对整个价值创造链的组织和控制再进一步，即意味着从模型、订单到研发、生产、终端客户产品交付，在到废物循环利用，包括与之紧密联系的各服务行业，在各个阶段都能更好满足日益个性化的客户需求。所有参与价值创造的相关实体形成网络，获得随时从数据中创造最大价值流的能力，从而实现所有相关信息的实时共享。以此为基础，通过人、物和系统的连接，实现企业价值网络的动态建立、实时优化和自组织，根据不同的标准，对成本、效率和能耗进行优化，其中制造执行系统是其中不可或缺的部分。
制造执行系统（简称：MES）作为生产形态变革的产物，其起源为工厂的内部需求。其目的在于试图通过实时数据采集和分析来提供最佳的车间控制和可视化。它的核心优势在于它是工厂和管理之间的接口，MES强调通过信息集成来实现生产层和业务曾之间的信息传递以及优化整个企业的生产流程。信息的实时传递使得管理具有最新的信息，从而可进行全面的决定。
二、制造执行系统的体系架构
制造执行系统能够利用实时地监控、准确地决策对生产现场进行指导和管理，通过信息传递对订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。这种对状态变化的迅速响应市MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂的及时交货能力，又能改善物流的流通性能。
图1 MES系统目标
MES的关键是强调整个生产过程的优化，它需要采集生产过程中大量的实时数据，并对实时事件即时处理。同时又与计划层和控制层保持双向通信能力，从形式为主的生产管理和以辅助的物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于以作业与设备调度为主的单元控制器，而应将制造执行系统作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制和计算机集成制造接口等一体化考虑，以最终实施制造自动化战略。MES系统是智能化工厂的核心。
三、制造执行系统成为智能工厂的核心
智能制造能够进一步满足客户的人性化需求，提出完全个性化定制，过程更透明，更智能。将精益生产的思想融入到信息系统、嵌入式软件、智能设备中，最终的目标还是适时适量适品、高质量短交期。在传统制造中，拉动靠纸质看板，报异常靠安灯，配送靠人工捡料（靠提示灯，用按钮灭掉）；在数字化制造中，有IT和数字化工具支撑，现场生产拉动仓储物流，人机配合捡料，扫码RFID，自动定位货位，先进先出；在智能制造中，机械手动配料，AGV小车自动补货（不需要看版）。智能制造的核心思想是精益生产。
精益生产的思想需要融入数字化制造的各个环节，业务场景通过相关的IT系统和业务的融合应用，将精益思想逐步固化在日常管理和IT系统中，并通过制度确保效果的持续化，如图5-6所示。精益生产的理念是减少浪费，消除制造过程中多余的、不必要的消耗。传统精益基本上靠人的经验来发现这些浪费，因此难以分析清楚。现在通过企业信息系统掌握具体的、实时的生产信息，以支撑对生产过程瓶颈问题的准确分析。在此基础上，支持企业在生产过程中实现精细化的生产管理与过程控制，从而减少浪费，实现精益生产。在整个生产过程中处理变化的及时性、IT信息传递的便利性与及时性为JIT的实现提供了可靠支撑。
图2 MES系统在精益生产中定位
MES是贯穿精益生产理念的一个平台，精益生产的规章制度及其落实都可以在IT系统中固化和体现出来。从传统精益推进到数字化精益，必须要经历信息化深度应用。总的来说，先进的生产管理方式要靠先进的技术来推动，反过来，先进的技术也要和先进的生产管理方式融合起来。
四、结束语
制造执行系统集成生产运营管理、产品质量管理、生产实时管控、生产动态调度、生产效能分析、物料管理、设备管理和文档管理等相互独立的功能。使这些功能之间的数据实时共享，同时MES起到了企业信息系统连接器的作用，是企业的计划管理和控制层之间实现数据的流通。制造执行系统的建立，对提高产品的质量具有积极的推动作用。制造执行系统和多种信息物理系统共同作用实现“智能工厂”愿景图。
参考文献：
[1]查建中.智能工程[J].机械工业出版社，1992，（03）
[2]李乐平.工业4.0：中国式4.0的转型之路[J].北京理工大学，2016，（01）
[3]水木然.工业4.0大革命[J].电子工业出版社，2015（03）
[4]王喜文.工业4.0：最后一次工业革命[J].电子工业出版社，2015，（01）
论文作者:邹和平1,郭金蕊2
论文发表刊物:《基层建设》2018年第7期
论文发表时间:2018/5/24
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