0引言 20世紀90年代以來，經濟全球化的趨勢日益增加，信息技術的發(fā)展極為迅速，市場環(huán)境發(fā)生了根本性的變化。顧客驅動已成為市場的主要特征，市場競爭的要素涉及到工控時間、質量、價格、服務和環(huán)境。而信息技術的廣泛采用，使得以顧客訂貨和市場需求為軸心的生產活動已可以不受時間和地域的限制，競爭的高科技含量因此大大提高了。面對激烈競爭，企業(yè)界的重要對策就時采用將制造技術與信息技術、自動化技術、現代管理技術和系統(tǒng)科學技術有機融合的新一代先進制造技術。以此為契機，企業(yè)資源計劃ERP和制造執(zhí)行系統(tǒng)MES從理念發(fā)展到軟件平臺，再形成完整的系統(tǒng)，并開始了較為廣泛的應用【1】。它們或以軟件平臺形式出現，或以系統(tǒng)形式出現，或以應用服務的形式出觀，這預示著人類正在進入電子商務和電子制造完美結合的新時代。 ERP立足于經濟全球化的環(huán)境，面向正在迅速形成的供應鏈，從企業(yè)全局的角度對經營和生產進行全面計劃，并實施企業(yè)資源的一體化管理。它以財務管理為核心，將資金流、物流與信息流加以有機結合，使整體價值鏈管理的概念得以實現。它集成了供應鏈管理功能，強調供應商、制造商與分銷商之間的新型伙伴關系，支持企業(yè)后勤管理，形成對市場快速響 應的能力。它強調企業(yè)流和半制成品的管理，通過對半制成品的管理實現企業(yè)的人員、財務、制造與銷售之聞的整合，支持企業(yè)業(yè)務過程重組。按理，在生產制造計劃中，ERP支持MES的管理模式，通過MES支持不同行業(yè)(就大的分類而言，主要是離散制造業(yè)，流程工業(yè)和批量流程工業(yè))的管理模式。但仍然需要化大力氣去解決ERP與MES之間如何針對特定工業(yè)企業(yè)建立協(xié)同作用的解決方案和實際存在的問題。 在典型的ERP軟件平臺中，財務管理(包括會計核算，財務管理)、生產控制(包括生產計劃，制造)、物流管理(包括采購，庫存管理，銷售)和人力資源管理等是基本功能模塊。過去的若干年來，ERP在國內得到了較廣泛的重視，一些企業(yè)花了大量資金上ERP。但就一般情況而言，商業(yè)企業(yè)從ERP中獲得的利益比較明顯，而工業(yè)企業(yè)卻沒有那么幸運，甚至受到 不同程度的損害。這一現象并非我國獨有，在工業(yè)發(fā)達國家也是如此。美國ARC公司調查結果顯示，53％的客戶反映ERP對工廠生產存在負面影響。怪不得有人說：不上ERP是等死，上了ERP找找死。這里反映出在ERP實施過程中確實存在一些不可忽視的問題，其中最主要的是光有ERP并不能幫助和指導工廠分析其生產的瓶頸，改進和控制產品的質量，以及對具體的產品生產進行排產；ERP不但沒有調動工廠管理人員的積極性，反而把他們降格為一種信息的收集者；ERP雖有生產控制模塊，但難以真正在工廠層中使用。如果不加分析和改進這些問題，其結果則是將IT推離、而不是融人工廠的生產活動。 但是對于一個企業(yè)，如果僅僅從生產工廠的視角來分析其在競爭中所處的地位，顯然是短視的。即使是最好的MES解決方案，對于整個企業(yè)來講，也不過是提供一個相對狹窄的視角，缺乏在管理層為進行決策支持所需要的生產執(zhí)行數據的廣度和深度。這就啟示我們，完整的、能夠引導一個企業(yè)保持長期的業(yè)務利益和價值的企業(yè)信息系統(tǒng)，必須是控制、制造執(zhí)行系統(tǒng)MES和企業(yè)規(guī)劃系統(tǒng)ERP三者協(xié)同作用的整合?？上У氖牵谌藗冋J 識到ERP的重要作用的同時，并不曾給予MES足夠的重視，更何況上ERP項目動輒要投資上千萬，甚至上億元。一般中小企業(yè)難以承擔，即使是大型企業(yè)花那么多錢也不是輕而易舉的。當前擺在人們面前的嚴峻問題是，如何使對企業(yè)信息技術網絡的投資能迅速取得回報?看來正確認識MES的作用和正確地發(fā)揮MES的作用是非常關鍵的事情。本文將重點放在至今在國內尚未引起足夠注意的MES，以期對這個溝通ERP和生產制造的控制系統(tǒng)之間的關鍵環(huán)節(jié)(見圖1)給予應有的重視。

圖1　MES是上承ERP、下接控制系統(tǒng)的橋梁

1 MES的定義 按照國際MES協(xié)會所給出的定義【2】，MES提供從接受訂貨到制成最終產品全過程的生產活動實現優(yōu)化的信息。它采用當前的和精確的數據，對生產活動進行初始化，及時引導、響應和報告工廠的活動，對隨時可能發(fā)生變化的生產狀態(tài)和條件作出快速反應，重點削減不會產生附加值的活動，從而推動有效的工廠運行和過程。MES改善運行設備的回報，以及改善及時交貨、庫存周轉、毛利和現金流通性能。MES通過雙向通信，提供整個企業(yè)的生產活動以及供應鏈中以任務作為關鍵因素的(mission critical)信息。其關鍵詞是精確的實時數據，這是以業(yè)務為基礎的（transaction-based)ERP和MRP-Ⅱ系統(tǒng)未曾加以考慮的。 美國AMR研究公司對MES也有自己的定義【3】:MES是一個常駐工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領導層的計劃系統(tǒng)與主生產過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間。它以當前視角向操作人員／管理人員提供生產過程的全部資源(人員，設備，材料,工具和客戶要求)的數據和信息。 其著重點是將信息技術運用于改善制造過程。在AMR的MES集成企業(yè)模型中分為3層： 承擔企業(yè)全面管理，包括會計／財務系統(tǒng)的管理決策層ERP；承擔工廠級協(xié)調／跟蹤跋現并監(jiān)控趨勢的執(zhí)行層MES；承擔工廠生產控制的控制層。 美國的國家標準研究所(NIST)有關MES定義的表述是：為使從接受訂貨到制成最終產品全過程的管理活動得以優(yōu)化，采集硬件嗽件的各種數據和狀態(tài)信息。 由上可知，關于MES的定義存在一些不同的表述。但是，以下幾點共識還是普遍被接受的： *MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產活動與管理活動信息溝通的橋梁。 *MES采集從接受訂貨到制成最終產品全過程的各種數據和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動。它強調是當前視角，即精確的實時數據。 *從對實時的要求而言，如果說控制層要求的實時的時間系數為1，那么,MES的時間系數為1O,ERP的時間系數為100(見圖2)【4】。

圖2　　MES中數據流和響應時間要求

2  我們?yōu)槭裁葱枰狹ES? 在許多工廠中，全廠管理的功能目前仍然由文件和人工系統(tǒng)進行，通常有經驗的人員執(zhí)掌著工廠生產效益的鑰匙。在大多數運行中，人工系統(tǒng)和有經驗運行人員的判斷總是起著重要作用(見圖3)。但是，市場要求產品的品種和數量經常變化，靠人工和經驗調整生產顯然效率低、反應慢、缺乏競爭力。而且人工系統(tǒng)也不可能適應產品、工藝、技術和用戶要求日趨加速的變化。由于生產運行變化如此迅速，MES的信息的及時性要求以分，甚至秒的速度進行反應，此時光靠人恐怕不行。因此，采用MES帶來的效益不言而喻(圖4)【5】。

圖3　　工廠　信息系統(tǒng)在許多時候還由人來決策

圖4　　采用MES取代人工決策的工廠信息系統(tǒng)

ERP／MRP的環(huán)境是以具體事務為基礎的。其數據交換系對生產調度、運輸安排或對生產計劃要求的響應。與此不同的是，控制的決策必須在秒甚至更短的時間內完成，它對生產過程、操作人員，或對材料的操作需求作出響應。顯然，實時環(huán)境和實時響應的差異影響著絕大多數的具體事務和在控制層的執(zhí)行。傳統(tǒng)的數據流和控制流在ERP與控制層之間存在著巨大的鴻溝。傳統(tǒng)的信息管理系統(tǒng)向主管財務的總經理和財務管理負責人報告，居于管理層；而傳統(tǒng)的工程生產信息則向負責生產的總經理報告；職責不同，相互之間的溝通不一定能做到及時且細致深入。   與此相反，MES能提供的材料數據是與生產消耗相關的，同時能生成基于精確執(zhí)行時間的材料供應提前量，這將改善倉儲控制。準確的生產模型是與實際測量相對于計劃時間表的關系緊緊相連的，因而可用來修正過程模型，而且有助于精確表達生產計劃的實時行為。 在當今激烈競爭的世界經濟中，要占有“最有價值”的地位，必須使企業(yè)具有最好的質量、最佳的客戶服務、最低的制造成本、快速響應以及靈活性的特點。而要達到這樣的水平，就必須在正確的時間提供正確的信息才可能進行最佳的決策。這就要求不斷地對公用的數據庫進行改善，同時讓每個部門都擁有把數據轉化為有用信息的工具。怎么能做到這些呢?唯有MES才能真正向企業(yè)提供以上這些功能。 3 MES在信息系統(tǒng)體系結構中的地位【5】 主要的制造信息系統(tǒng)有：ERP(企業(yè)資源計劃)、SCM(供應鏈管理)、SSM(銷售和服務管理)、P／PE(產品和過程工程)，以及MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))和控制。這些系統(tǒng)每一個都有其一定的功能，包括若干不同的模塊。它們間存在一些重疊，如調度可能出現在MES和SCM；勞務管理出現在MES、SSM、ERP中的人力資源(HR)功能模塊中；文件管理出現在MES 和P／PE；過程管理出現于MES和控制中。 ERP包括財務、訂貨管理、生產和材料計劃，以及相關功能； SCM包括預測、分配和后勤、運輸管理、電子商務以及高級計劃系統(tǒng)； SSM包括銷售力自動化、產品配置、服務報價、產品返回等； P／PE包括計算機輔助設計／制造(CAD／CAM)、過程建模以及產品數據管理(即PDM)： 控制包括DCS、PLC、SCADA、DNC(分布式數控)，以及其它計算機化控制裝置。 4MES與其它系統(tǒng)的關系 圖5給出了MES和ERP、SCM、SSM、P／PE，以及控制系統(tǒng)之間實施數據交換的相互關系，主要是：MES作為生產制造系統(tǒng)的核心向其它系統(tǒng)提供有關生產的數據： MES向ERP提供實際生產數據，如成本、周期時間、產出和其它生產數據。 MES向SCM提供實際訂貨狀態(tài)、生產能力和容量、班次間(shift-to-s