2.2.1 MES

制造执行系统（Manufacturing Execution System, MES）是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。1990年11月，美国先进制造研究中心（Advanced Manufacturing Research, AMR）将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。1997年，制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association, MESA）提出11个核心功能（称为MESA-11模型，如图2-1所示），正式定义了MES的范围，同时规定，只要具备11个功能中的某一个或几个，也属于MES系列的单一功能产品。

（1）资源分配和状态管理（Resource Allocation and Status Management）

管理机床、工具、人员、物料、其他设备以及其他生产实体（如加工前必须准备的工艺文件、数控加工程序等文档资料），用以保证生产的正常进行。它还要提供资源使用情况的历史记录，确保设备能够正确安装和运转，以提供实时的状态信息。对这些资源的管理，还包括为满足作业排程计划目标对其所做的预定和调度。

（2）作业详细调度（Operations Detail Scheduling）

在具体生产单元的操作中，根据相关的优先级（Priority）、属性（Attribute）、特征（Characteristic）以及配方（Recipe），提供作业排程功能。例如，当根据形状和其他特征对颜色进行合理排序时，可最大限度减少生产过程中的准备时间。这个调度功能的能力有限，主要是通过识别替代性、重叠性或并行性操作来准确计算出时间、设备上下料方案，以做出相应调整来适应变化。

（3）生产单元分配（Dispatching Production Units）

以作业、订单、批量、成批和工作单等形式管理生产单元间工作的流动。分配信息用于作业顺序的定制以及车间有事件发生时的实时变更。生产单元分配功能具有变更车间已制订生产计划的能力，对返修品和废品进行处理，用缓冲区管理的方法控制任意位置的在制品数量。

（4）文档控制（Document Control）

管理生产单元有关的记录和表格，包括工作指令、配方、工程图样、标准工艺规程、零件的数控加工程序、批量加工记录、工程更改通知以及班次间的通信记录，并提供按计划编辑信息的功能。它将各种指令下达给操作层，包括向操作者提供操作数据或向设备控制层提供生产配方。此外它还包括对环境、健康和安全制度信息以及ISO信息的管理与完整性维护，如纠正措施控制程序。当然，还有历史信息存储功能。

（5）数据采集（Data Collection/Acquisition）

能通过数据采集接口来获取生产单元的记录和表格上填写的各种作业生产数据和参数。这些数据可以从车间以手工方式录入或自动从设备上获取（如按分钟级实时更新的数据）。

（6）人力资源管理（Labor Management）

提供按分钟级更新的内部人员状态，作为作业成本核算的基础。包括出勤报告、人员的认证跟踪以及追踪人员的辅助业务能力，如物料准备或工具间工作情况。人力资源管理与资源分配功能相互作用，共同确定最佳分配。

（7）质量管理（Quality Management）

对生产制造过程中获得的测量值进行实时分析，以保证产品质量得到良好控制，质量问题得到确切关注。该功能还可针对质量问题推荐相关纠正措施，包括对症状、行为和结果进行关联以确定问题原因。质量管理还包括对统计过程控制（SPC）和统计质量控制（SQC）的跟踪，及实验室信息管理系统（LIMS）的线下检修操作和分析管理。

（8）过程管理（Process Management）

监控生产过程、自动纠错或向用户提供决策支持以纠正和改进制造过程活动。这些活动具有内操作性，主要集中在被监控的机器和设备上，同时具有互操作性，跟踪从一项作业流程到另外一项作业流程。过程管理还包括报警功能，使车间人员能够及时察觉到出现了超出允许误差的过程更改。通过数据采集接口，过程管理可以实现智能设备与制造执行系统之间的数据交换。

（9）维护管理（Maintenance Management）

跟踪和指导作业活动，维护设备和工具以确保它们能正常运转，并安排进行定期检修，以及对突发问题能够即刻响应或报警。它还能保留以往的维护管理历史记录和问题，帮助进行问题诊断。

（10）产品跟踪和系谱（Product Tracking and Genealogy）

提供工件在任一时刻的位置和状态信息。其状态信息可包括：进行该工作的人员信息；按供应商划分的组成物料、产品批号、序列号、当前生产情况、警告、返工或与产品相关的其他异常信息。其在线跟踪功能也可创建一个历史记录，使得零件和每个末端产品的使用具有可追溯性。

（11）性能分析（Performance Analysis）

提供按分钟级更新的实际生产运行结果报告信息，对历史记录和预想结果进行比较。运行性能结果包括资源利用率、资源可获取性、产品单位周期、与排程表的一致性、与标准的一致性等指标的测量值。性能分析包含SPC/SQC。该功能从度量操作参数的不同功能提取信息，当前性能的评估结果以报告或在线公布的形式呈现。