MES制造執(zhí)行系統(tǒng)主要用來解決整體優(yōu)化中，生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)過程的脫節(jié)問題——這一問題長期以來不僅直接影響企業(yè)的生產(chǎn)效率，而且成為制約現(xiàn)代企業(yè)內(nèi)部信息集成和企業(yè)之間供應(yīng)鏈優(yōu)化的瓶頸。
MESA國際聯(lián)合會對MES的定義是：MES能通過信息的傳遞對從生產(chǎn)命令下發(fā)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠中有實(shí)時事件發(fā)生時，MES能及時對這些事件做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行約束和處理。
目前，MES關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展都己至相當(dāng)成熟的地步，要開發(fā)一個MES就制作技術(shù)而言,并不是問題，困難的是如何訂出系統(tǒng)功能規(guī)格，及如何成功地使用MES以發(fā)揮它的功能。 所遇到的困難大致可分為下列幾項(xiàng)：
(1)工廠本身尚未有完整的制度，人員流動性大，組織變更也大，前者定的規(guī)格，制作完成后，變更負(fù)責(zé)人員，其規(guī)格也隨之改變。
(2)MES在國內(nèi)研發(fā)才剛起步，各制造業(yè)尚缺乏成功的范例，也缺少專業(yè)的實(shí)施公司，對其沒有正確的觀念與認(rèn)識，推行信心及決心不夠。
(3)工廠性質(zhì)多屬少量多樣，訂單式生產(chǎn)型態(tài)，生產(chǎn)現(xiàn)場多混亂，經(jīng)常有例外狀況，作業(yè)上較難配合。
(4)要達(dá)到實(shí)時精確的監(jiān)控管理功能，須現(xiàn)場作業(yè)人員充份的配合，一般而言，作業(yè)人員忙于生產(chǎn)，較難要求其確實(shí)輸入數(shù)據(jù)。而一般MIS或ERP系統(tǒng)多是on-line批次作業(yè)，而非 Real-time 作業(yè)，執(zhí)行上較具彈性。
(5) MES 現(xiàn)場第一線管理者(如組長)可能難以正確理解MES導(dǎo)入的意義，反而因透明化使權(quán)力有被剝奪的感覺。
(6)一般人習(xí)慣于用筆記錄，較不習(xí)慣Paperless 電子化作業(yè)。
(7)因MES 強(qiáng)調(diào) real-time數(shù)據(jù)收集、監(jiān)督及控制較諸一般數(shù)據(jù)處理的應(yīng)用系統(tǒng)，其技術(shù)難度較高，須有專業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)者才足以勝任。對使用者而言，此系統(tǒng)包含現(xiàn)場實(shí)時作業(yè)的軟件、硬件，維護(hù)上也較困難些。
MES的應(yīng)用，要充分考慮到企業(yè)的具體情況，以謀求最合適的信息化解決方案。
企業(yè)的生產(chǎn)方式，主要可以分為按定單生產(chǎn)、按庫存生產(chǎn)或上述兩者的組合。從生產(chǎn)類型上考慮，則可以分為批量生產(chǎn)和單件小批生產(chǎn)。從產(chǎn)品類型和生產(chǎn)工藝組織方式上，企業(yè)的行業(yè)類型可分為流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)。
典型的流程生產(chǎn)行業(yè)有醫(yī)藥、石油化工、電力、鋼鐵制造、能源、水泥等領(lǐng)域。這些企業(yè)，主要采用按庫存、批量、連續(xù)的生產(chǎn)方式。典型的離散制造行業(yè)主要包括機(jī)械制造、電子電器、航空制造、汽車制造等行業(yè)。這些企業(yè)，則既有按定單生產(chǎn)，也有按庫存生產(chǎn);既有批量生產(chǎn)，也有單件小批生產(chǎn)。
MES系統(tǒng)，無論從功能模型還是信息模型以及相關(guān)技術(shù)上，都覆蓋了流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)。但是，無論從工藝流程還是生產(chǎn)組織方式方面，流程生產(chǎn)行業(yè)和離散制造行業(yè)都存在較大的差別。所以，在MES具體實(shí)施上，要根據(jù)行業(yè)特征區(qū)別對待。
行業(yè)的需求差異
流程生產(chǎn)行業(yè)，主要是通過對原材料進(jìn)行混合、分離、粉碎、加熱等物理或化學(xué)方法，使原材料增值。通常，他們以批量或連續(xù)的方式進(jìn)行生產(chǎn)。而離散工業(yè)主要是通過對原材料物理形狀的改變、組裝，成為產(chǎn)品，使其增值。在MES需求、應(yīng)用環(huán)境等諸多方面，兩者都有較大的差異。
產(chǎn)品結(jié)構(gòu)
離散制造企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可以用“樹”的概念進(jìn)行描述——其最終產(chǎn)品一定是由固定個數(shù)的零件或部件組成，這些關(guān)系非常明確并且固定。流程企業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，則有較大的不同，它們往往不是很固定—上級物料和下級物料之間的數(shù)量關(guān)系，可能隨溫度、壓力、濕度、季節(jié)、人員技術(shù)水平、工藝條件不同而不同。
在流程生產(chǎn)行業(yè)MES中，一般采用配方的概念來描述這種動態(tài)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)關(guān)系。其次，在流程生產(chǎn)行業(yè)每個工藝過程中，伴隨產(chǎn)出的不只是產(chǎn)品或中間產(chǎn)品，還可能細(xì)分為主產(chǎn)品、副產(chǎn)品、協(xié)產(chǎn)品、回流物和廢物。MES在描述這種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的配方的時候，還應(yīng)具有批量、有效期等方面的要求。
工藝流程
面向訂單的離散制造業(yè)，其特點(diǎn)是多品種和小批量。因此，生產(chǎn)設(shè)備的布置不是按產(chǎn)品而是按照工藝進(jìn)行布置的。例如，離散制造業(yè)往往要按車、磨、刨、銑等工藝過程來安排機(jī)床的位置。因?yàn)槊總€產(chǎn)品的工藝過程都可能不一樣，而且可以進(jìn)行同一種加工工藝的機(jī)床有多臺。因此，離散制造業(yè)需要對所加工的物料進(jìn)行調(diào)度。并且中間品需要進(jìn)行搬運(yùn)。
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的特點(diǎn)是品種固定，批量大，生產(chǎn)設(shè)備投資高，而且按照產(chǎn)品進(jìn)行布置。通常，流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)設(shè)備是專用的，很難改作其他用途。MES系統(tǒng)規(guī)劃的時候，要考慮到不同行業(yè)生產(chǎn)設(shè)備布置的特點(diǎn)，做好配置。
離散工業(yè)企業(yè)的原材料主要是固體，產(chǎn)品也為固體形狀。因此，存儲多為室內(nèi)倉庫或室外露天倉庫。流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的原材料和產(chǎn)品，通常是液體、氣體、粉狀等。因此，存儲通常采用罐、箱、柜、桶等進(jìn)行存儲，并且多數(shù)存儲的數(shù)量可以用能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘柕膫鞲衅鬟M(jìn)行計(jì)量。MES系統(tǒng)，可以從這些傳感器獲得必要的信息。
自動化水平
離散制造業(yè)企業(yè)由于是離散加工，產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率很大程度依賴于工人的技術(shù)水平。離散制造業(yè)企業(yè)自動化主要在單元級，例如數(shù)控機(jī)床、柔性制造系統(tǒng)。因此，離散制造業(yè)企業(yè)一般是人員密集型企業(yè)，自動化水平相對較低。
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)，則大多采用大規(guī)模生產(chǎn)方式，生產(chǎn)工藝技術(shù)成熟，廣泛采用PCS(過程控制系統(tǒng))，控制生產(chǎn)工藝條件的自動化設(shè)備比較成熟。因此，流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程多數(shù)是自動化的，生產(chǎn)車間的人員主要是管理、監(jiān)視和設(shè)備檢修。
生產(chǎn)計(jì)劃管理
主要從事單件、小批量生產(chǎn)的離散制造業(yè)企業(yè)，由于產(chǎn)品的工藝過程經(jīng)常變更，它們需要具有良好的計(jì)劃能力。對于按訂單組織生產(chǎn)的企業(yè)，由于很難預(yù)測訂單在什么時候到來。因此，對采購和生產(chǎn)車間的計(jì)劃就需要很好的生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)，特別需要計(jì)算機(jī)來參與計(jì)劃系統(tǒng)的工作。只要應(yīng)用得當(dāng)，在生產(chǎn)計(jì)劃系統(tǒng)方面投資所產(chǎn)生的效益在離散制造業(yè)可以相當(dāng)高。
流程企業(yè)，主要是大批量生產(chǎn)。只有滿負(fù)荷生產(chǎn)，企業(yè)才能將成本降下來，在市場上具有競爭力。因此，在流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)計(jì)劃中，年度計(jì)劃更具有重要性，它決定了企業(yè)的物料需求。
設(shè)備
流程生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品比較固定，而且一旦生產(chǎn)就有可能是十幾年不變;機(jī)械制造等行業(yè)的產(chǎn)品，壽命相對要小得多。體現(xiàn)在設(shè)備上，流程企業(yè)的設(shè)備是一條固定的生產(chǎn)線，設(shè)備投資比較大、工藝流程固定。其生產(chǎn)能力有一定的限制，生產(chǎn)線上的設(shè)備維護(hù)特別重要，不能發(fā)生故障。離散加工業(yè)則不是這樣，可以單臺設(shè)備停下來檢修，并不會影響整個系統(tǒng)生產(chǎn)。
批號管理和跟蹤
流程生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)工藝過程中，會產(chǎn)生各種協(xié)產(chǎn)品、副產(chǎn)品、廢品、回流物等，對物資的管理需要有嚴(yán)格的批號。例如，制藥業(yè)中的藥品生產(chǎn)過程要求有十分嚴(yán)格的批號記錄和跟蹤，從原材料、供應(yīng)商、中間品以及銷售給用戶的產(chǎn)品，都需要記錄。一旦出現(xiàn)問題，企業(yè)要可以通過批號反查出是誰的原料、哪個部門、何時生產(chǎn)的，直到查出問題所在。而離散制造業(yè)一般對這種要求并不十分強(qiáng)調(diào)，雖然現(xiàn)在很多離散制造業(yè)企業(yè)也在逐漸完善批號跟蹤管理。
MES的應(yīng)用特點(diǎn)
流程生產(chǎn)行業(yè)企業(yè)與離散制造業(yè)企業(yè)之間的上述差異，導(dǎo)致MES在面向離散制造業(yè)和流程業(yè)的應(yīng)用有所區(qū)別。
對MRPII/ERP的要求不同
MES處于企業(yè)的計(jì)劃執(zhí)行層，從MRPII/ERP層接受計(jì)劃指令，并向MRPII/ERP反饋信息。因此，無論流程生產(chǎn)行業(yè)還是離散制造行業(yè)，MES都要與MRPII/ERP建立緊密的信息集成。
目前，市場上的大多數(shù)MRPII/ERP系統(tǒng)是在離散制造業(yè)發(fā)展過來的，對離散制造業(yè)比較適合。適用于流程生產(chǎn)行業(yè)的ERP產(chǎn)品，目前還很少。MRPII/ERP系統(tǒng)所用的一些術(shù)語、提供的管理概念與流程企業(yè)的概念習(xí)慣不一致。因此，流程企業(yè)與離散制造業(yè)是有區(qū)別的，流程企業(yè)的ERP需要專門對待。
流程生產(chǎn)行業(yè)和離散行業(yè)的MRPII/ERP的不同要求，主要表現(xiàn)在：
兩者對于生產(chǎn)模型的要求不同——流程生產(chǎn)行業(yè)中體現(xiàn)了以配方為核心的生產(chǎn)模型，而離散行業(yè)中體現(xiàn)了以產(chǎn)品BOM為核心的生產(chǎn)模型。
生產(chǎn)計(jì)劃方式方面，流程企業(yè)根據(jù)市場的需求進(jìn)行生產(chǎn)的觀念已經(jīng)逐步加深。但一般情況下，特別是對市場需求量大的產(chǎn)品，是“以產(chǎn)促銷”——通過大批量生產(chǎn)，降低成本，提高競爭力。因此，作為流程企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃的依據(jù)，主要是市場預(yù)測。離散企業(yè)一方面可以根據(jù)定單進(jìn)行生產(chǎn)，另一方面也可以根據(jù)市場預(yù)測作為生產(chǎn)計(jì)劃制訂的依據(jù)。離散企業(yè)的MRPII/ERP系統(tǒng)向MES下達(dá)作業(yè)計(jì)劃指令主要以“工作令”(Job Order或Work Order)的方式，而流程企業(yè)的作業(yè)計(jì)劃下達(dá)主要以指令計(jì)劃形式方式。
成本核算方式方面，離散企業(yè)的計(jì)算產(chǎn)品成本是按照產(chǎn)品BOM所描述的加工裝配過程，從低層向高層逐層累積得出的。這種按照成本發(fā)生的實(shí)際過程計(jì)算成本的方法稱為逐層累積法，或稱成本滾加計(jì)算法(cost roll-up)，它反映了產(chǎn)品增值的實(shí)際過程。流程企業(yè)的成本核算方式一般采用平行結(jié)轉(zhuǎn)法，在其成本組成中，生產(chǎn)成本中占比例最大的是原材料。通常，原材料占產(chǎn)品成本的70%～80%，人工成本所占比例較小，約占2%～5%，其他為分?jǐn)偝杀尽Ｗ鳂I(yè)計(jì)劃調(diào)度
離散企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃調(diào)度，需要根據(jù)優(yōu)先級、工作中心能力、設(shè)備能力、均衡生產(chǎn)等方面對工序級、設(shè)備級的作業(yè)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)度。這種調(diào)度，是基于有限能力的調(diào)度并通過考慮生產(chǎn)中的交錯、重疊和并行操作來準(zhǔn)確地計(jì)算工序的開工時間、完工時間、準(zhǔn)備時間、排隊(duì)時間以及移動時間。通過良好的作業(yè)順序，可以明顯地提高生產(chǎn)效率。
流程企業(yè)的產(chǎn)品，是以流水生產(chǎn)線方式組織、連續(xù)的生產(chǎn)方式，只存在連續(xù)的工藝流程，不存在與離散企業(yè)對應(yīng)的嚴(yán)格的工藝路線。因此，在作業(yè)計(jì)劃調(diào)度方面，不需要也無法精確到工序級別，而是以整個流水生產(chǎn)線為單元進(jìn)行調(diào)度。從作業(yè)計(jì)劃的作用和實(shí)現(xiàn)上，比離散企業(yè)相對簡單。
數(shù)據(jù)采集
MES的數(shù)據(jù)采集功能，可以實(shí)現(xiàn)對生產(chǎn)現(xiàn)場各種數(shù)據(jù)的收集、整理工作，是進(jìn)行物料跟蹤、生產(chǎn)計(jì)劃、產(chǎn)品歷史記錄維護(hù)以及其它生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)。
離散企業(yè)的數(shù)據(jù)采集，以手工上報(bào)為主，并可以結(jié)合條形碼采集等半自動信息采集技術(shù)進(jìn)行工時、設(shè)備、物料、質(zhì)量等信息的采集。這種數(shù)據(jù)采集方式，時間間隔較大，容易受到人為因素的影響，要特別注意保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。
流程生產(chǎn)行業(yè)的自動化程度較高，設(shè)備控制級大量采用DCS、PLC。在檢測驅(qū)動方面，各種智能儀表、數(shù)字傳感器已普遍應(yīng)用;過程控制則廣泛采用以小型機(jī)為主的自動控制系統(tǒng)。傳統(tǒng)的“計(jì)、電、儀”分工界限已不再明顯，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用已深入各個領(lǐng)域。這些自動化設(shè)備，能自動準(zhǔn)確記錄各種生產(chǎn)現(xiàn)場信息。對于MES而言，重點(diǎn)在于系統(tǒng)構(gòu)建的時候與這些自動化設(shè)備做好數(shù)據(jù)接口。
作業(yè)指令的下達(dá)
在離散行業(yè)的MES 中，將作業(yè)計(jì)劃調(diào)度結(jié)果下達(dá)給操作人員的方式一般采用派工單、施工單等書面方式進(jìn)行通知，或采用電子看板方式讓操作人員及時掌握相關(guān)工序的生產(chǎn)任務(wù)。作業(yè)計(jì)劃的內(nèi)容，包括該工序的開工、完工時間、生產(chǎn)數(shù)據(jù)等方面。
流程生產(chǎn)行業(yè)的MES中，不僅要下達(dá)作業(yè)指令以及PDI(Panel Data Interface，面板數(shù)據(jù)接口)數(shù)據(jù)，而且要將作業(yè)指令轉(zhuǎn)化為各個機(jī)組及設(shè)備的操作指令和各種基礎(chǔ)自動化設(shè)備的控制參數(shù)(例如PID控制參數(shù)——Proportional Integral Derivative，比例積分微分控制)，并下達(dá)給相應(yīng)的PCS系統(tǒng)(Production Control System，生產(chǎn)控制系統(tǒng))。
反沖處理
流程生產(chǎn)行業(yè)的生產(chǎn)完工上報(bào)，廣泛采用反沖處理。一般在工藝流程的最后設(shè)置完工上報(bào)點(diǎn)，而對前面工序流程實(shí)行反沖處理，如人工工時反沖、設(shè)備工時反沖、物料反沖，從而對在制品和成本進(jìn)行跟蹤。
離散制造中的完工上報(bào)，一般對每道工序都要進(jìn)行上報(bào)，或在關(guān)鍵工序設(shè)置反沖點(diǎn)，對前面工序進(jìn)行反沖處理。
MES系統(tǒng)在配置相應(yīng)模塊的時候，要注意這些差異，以符合企業(yè)的需求。
設(shè)備管理
離散行業(yè)的生產(chǎn)設(shè)備的布置，不是按產(chǎn)品而是按照工藝進(jìn)行布置的。可以進(jìn)行同一種加工工藝的機(jī)床一般有多臺。單臺設(shè)備的故障不會對整個產(chǎn)品的工藝過程產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，一般需要重點(diǎn)管理關(guān)鍵、瓶頸設(shè)備。
在流程生產(chǎn)行業(yè)的流水線生產(chǎn)中，生產(chǎn)線上的設(shè)備維護(hù)特別重要，每臺設(shè)備都是關(guān)鍵設(shè)備，不能發(fā)生故障，一臺設(shè)備的故障會導(dǎo)致整個工藝流程的終止。
庫房物料管理
離散行業(yè)中，一般對半成品庫也設(shè)有相應(yīng)的庫房，各工序根據(jù)生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃以及配套清單分別進(jìn)行領(lǐng)料。
流程生產(chǎn)行業(yè)中，對連續(xù)生產(chǎn)方式，一般不設(shè)中間半成品庫房，配方原料的庫位一般設(shè)置在工序旁邊。配方領(lǐng)料不是根據(jù)工序分別領(lǐng)料，而是根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃一次領(lǐng)料放在工序庫位中。
質(zhì)量管理
無論離散行業(yè)還是流程生產(chǎn)行業(yè)的質(zhì)量檢驗(yàn)和管理都相當(dāng)重要，但在MES中對質(zhì)量檢驗(yàn)和管理的方式有所區(qū)別。離散行業(yè)中，對單件小批生產(chǎn)，一般需要檢驗(yàn)每個零件、每道工序的加工質(zhì)量;對批量生產(chǎn)，一般采用首檢、抽檢、SPC分析相結(jié)合。
流程生產(chǎn)行業(yè)中，一般采用對生產(chǎn)批號產(chǎn)品進(jìn)行各工序上的抽樣檢驗(yàn)。
當(dāng)然，在每個行業(yè)的不同生產(chǎn)方式和生產(chǎn)類型中(例如離散行業(yè)的單件小批或大批大量生產(chǎn)，在醫(yī)藥、化工、鋼鐵等不同流程生產(chǎn)行業(yè))，MES的應(yīng)用還存在一些差別，仍然需要根據(jù)各自特點(diǎn)進(jìn)行綜合分析。
制造執(zhí)行系統(tǒng)MES是為使上至管理階層，下至生產(chǎn)單位(車間、班次)，能充分掌握作業(yè)現(xiàn)場信息，有效地控管生產(chǎn)流程而設(shè)計(jì)的。就整體而言，使整個公司的生產(chǎn)效率提升，縮短制造的前置時間，提供快速響應(yīng)供應(yīng)鏈體系變動的后盾。
MES以提供生產(chǎn)所需實(shí)時、有用、準(zhǔn)確的信息為目標(biāo)，人機(jī)界面親善，系統(tǒng)基于分布式架構(gòu),運(yùn)作穩(wěn)定且高效，使管理者能針對生產(chǎn)現(xiàn)況作適切的判斷與決策，使制造周期時間大幅降低，并提供彈性生產(chǎn)及適應(yīng)客戶需求變更絕佳環(huán)境，進(jìn)而提升制造品質(zhì)，使財(cái)務(wù)周轉(zhuǎn)時間縮短，并提升客戶服務(wù)品質(zhì)。
在沒有實(shí)施MES之前，公司ERP系統(tǒng)與生產(chǎn)現(xiàn)場之間透過人為方式溝通，使生產(chǎn)現(xiàn)場如同黑箱作業(yè)，無法掌握實(shí)時正確信息。而導(dǎo)入MES之后除了提供現(xiàn)場信息流自動化之外，它扮演承上啟下的功能。不難看出：MRP(Manufacturing Resource Planning)或ERP(Enterprise Resource Planning)系統(tǒng)之間的互動關(guān)系，一個是上層的規(guī)劃系統(tǒng)(Planning)，一個是下層實(shí)際的執(zhí)行系統(tǒng)(Execution)。
比如：如果生產(chǎn)部門走制令的方式，當(dāng)MRP算出來這個制令單今天早上9：00開工，明天下午2：00完工，車間料已領(lǐng)完，準(zhǔn)備開始生產(chǎn)，MES系統(tǒng)如何來做?
當(dāng)MRP算出制令單某時間完工。MES能利用條碼識別技術(shù)，為你進(jìn)行在生產(chǎn)時產(chǎn)品流在那里、品質(zhì)如何(質(zhì)量如沒達(dá)到要求：MES能準(zhǔn)確的知道是哪一道工序出了問題，如何出了問題、哪一個人出了錯)、倉庫的安全庫存如何等等，并把這些信息及時(實(shí)時)的通知各部門主管和通知你的客戶。也可以實(shí)時發(fā)布在工廠的電子看板上面，讓全體員工們知道我應(yīng)該注意那些問題、現(xiàn)在還有多少沒做、做出來的成品(或半成品)如何等。所謂的MES其實(shí)就是能了解工廠的實(shí)時動態(tài)和生產(chǎn)的黑箱作業(yè)等，使自己的工廠真正達(dá)到現(xiàn)代化的數(shù)碼車間。
