車間是制造企業(yè)的基石，在實際生產(chǎn)過程中，車間既是生產(chǎn)計劃的執(zhí)行主體，也是車間生產(chǎn)信息的主要反饋主體，產(chǎn)生了大量的實時信息，因此企業(yè)的生產(chǎn)系統(tǒng)中，很重要的一部分由車間生產(chǎn)管理和各類信息資源集成構(gòu)成，車間生產(chǎn)管理以及各類信息系統(tǒng)的敏捷程度在很大程度上決定著整個企業(yè)的敏捷程度。

　　MES的任務(wù)是根據(jù)計劃部門制定的生產(chǎn)計劃，利用車間的各類生產(chǎn)資源、生產(chǎn)方法以及大量的現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)快速、高效率地制造出合乎質(zhì)量要求的產(chǎn)品，它的生產(chǎn)活動涉及訂單、設(shè)備、庫存、物料、數(shù)據(jù)采集，以及模具維護管理、產(chǎn)品質(zhì)量控制及車間人員管理等。MES集成了硬件和軟件系統(tǒng)，用以管理和優(yōu)化從定單下達到產(chǎn)品出貨的生產(chǎn)活動全過程，它基于實時、準(zhǔn)確的制造信息來指導(dǎo)、傳達、響應(yīng)和報告車間發(fā)生的各項活動，同時為企業(yè)的各項決策提供依據(jù)和支持。

　　1 MES的發(fā)展

　　20世紀(jì)六七十年代，企業(yè)財務(wù)系統(tǒng)通過對物料計劃相關(guān)功能模塊的擴充，發(fā)展為物料需求計劃系統(tǒng)(Material Requirements Planning，MRP)。20世紀(jì)七八十年代，MRP系統(tǒng)中增加了車間報表管理和采購等系統(tǒng)，發(fā)展成為了MRPⅡ。但MRPⅡ無法實現(xiàn)資源配置，因此出現(xiàn)了資源配置計劃系統(tǒng)(DistributionResource Planning，DRP)，單功能制造過程管理系統(tǒng)(如質(zhì)量管理和庫存管理等系統(tǒng))也相繼出現(xiàn)。

　　到20世紀(jì)八九十年代，MRPⅡ逐漸演變?yōu)槠髽I(yè)資源計劃(Enterprise Resource Planning，ERP)，DRP演變?yōu)楣?yīng)鏈管理(Supply Chain Management，SCM)，而車間層的制造管理系統(tǒng)演變成集成的MES。

　　制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MES)理論作為一種提升企業(yè)執(zhí)行力的方法，被諸多企業(yè)應(yīng)用。其早由美國先進制造研究協(xié)會(AMR)提出。定義為：在產(chǎn)品從工單發(fā)出到成品完工的過程中，制造執(zhí)行系統(tǒng)起到傳遞信息以優(yōu)化生產(chǎn)活動的作用。[2]1997年，MESA發(fā)布六個關(guān)于MES的白皮書，對MES定義和功能等進行詳細闡述;2000年以來，美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(ANSI)陸續(xù)發(fā)布MES標(biāo)準(zhǔn)(ANSI/ISA-95)。

　　現(xiàn)階段的MES相比MES初期，具有了易于配置，易于變更，易于使用，良好的可集成性等特點，得益于信息技術(shù)的快速發(fā)展，MES技術(shù)正在與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相融合，形成新一代的MES體系，并逐步在國內(nèi)企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

　　2 MES功能模塊

　　某MES廠商功能模塊見圖1。

　　2.1 生產(chǎn)排程功能模塊

　　生產(chǎn)排程功能模塊主要由集成的APS實現(xiàn)。APS采用線性規(guī)劃等數(shù)學(xué)模型，通過對各種目標(biāo)約束的分析，定義各種計劃問題。使用精確的或啟發(fā)式的優(yōu)化算法，實現(xiàn)計劃的優(yōu)化。由于龐大的可行計劃總量，通過枚舉來找到優(yōu)解是不大可能的，甚至找到一個可行的方案都相當(dāng)困難?；诖耍瑧?yīng)用運籌學(xué)(operations research)中的數(shù)學(xué)方法來實現(xiàn)計劃優(yōu)化成為APS的首要任務(wù)。雖然通過線性規(guī)劃或網(wǎng)絡(luò)流算法能找到較為精確的優(yōu)解，然后實際過程中大多數(shù)組合問題只能計算近似優(yōu)解(局部優(yōu))。

　　2.2 生產(chǎn)進度和過程可視化

　　生產(chǎn)進度和過程可視化主要是方式是通過底層數(shù)據(jù)采集，并將采集的數(shù)據(jù)以一定的邏輯整合后顯示在界面中，供管理人員管理使用。

　　2.3 設(shè)備異?？梢暬?/span>

　　設(shè)備異常可視化模塊主要通過數(shù)據(jù)采集和軟件邏輯實現(xiàn)，操作人員在停機時錄入停機原因，系統(tǒng)收集和轉(zhuǎn)化后呈現(xiàn)在軟件界面中。

　　2.4 模具進出庫管理

　　模具進出庫管理主要通過數(shù)據(jù)收集和邏輯運算實現(xiàn)。有多種方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，包括但不限于二維碼或RFID等方式，系統(tǒng)記錄模具進出庫數(shù)據(jù)并聯(lián)動機臺對于模具的使用情況，對模具進行管理。

　　3 MES的數(shù)據(jù)采集

　　MES數(shù)據(jù)采集是一個相對復(fù)雜的過程。常用的方式是讀取設(shè)備原有PLC數(shù)據(jù)，通過協(xié)議對接獲取參數(shù)。但實際過程中，設(shè)備廠商為了商業(yè)利益或設(shè)備穩(wěn)定性方面的原因，不愿意開放接口。這種情況下，則需要集成廠商采用外掛采集裝置的方式收集數(shù)據(jù)。除此以外，還通過RFID以及其他手持掃碼設(shè)備等終端獲取數(shù)據(jù)。

　　3.1 MES企業(yè)引入基礎(chǔ)

　　3.1.1 系統(tǒng)基礎(chǔ)

　　MES的引入需要企業(yè)原有的系統(tǒng)支撐，包括原有的ERP/MRPII/CRM/SRM等系統(tǒng)的支撐，因此對企業(yè)的信息基礎(chǔ)有一定要求。同時，數(shù)據(jù)采集對于設(shè)備也有一定要求。國內(nèi)某些設(shè)備廠商對于本企業(yè)設(shè)備PLC加鎖保護，一定程度上增加了MES集成商抓取數(shù)據(jù)的難度。

　　3.1.2 人員基礎(chǔ)

　　MES制造執(zhí)行系統(tǒng)的引入，僅僅是工具的引入。工具要在企業(yè)生產(chǎn)管理中發(fā)揮應(yīng)有的價值，則依賴從基層至管理員人員對于工具的認知和科學(xué)管理方法的使用。因此，MES的引入對于員工和管理者的素養(yǎng)有一定要求。

　　3.1.3 實際需求

　　MES作為信息化手段和工具，其引入很大程度上是為了填補傳統(tǒng)ERP系統(tǒng)在生產(chǎn)車間的空白，將生產(chǎn)過程量化，并在有數(shù)據(jù)支撐的情況下展開分析。鑒于MES本身較大的引進軟硬件成本和管理成本，企業(yè)在MES引入時，需慎重考慮。(圖2)

　　3.2 MES導(dǎo)入企業(yè)的方式探索

　　3.2.1 從中心到局部構(gòu)建方式(圖3)

　　該方式先構(gòu)建生產(chǎn)系統(tǒng)“大腦”，將計劃、采購和生產(chǎn)、倉儲等生產(chǎn)流程連接起來，形成中樞。其后，再將系統(tǒng)部署至車間局部，形成數(shù)據(jù)收集的觸手，完成整個系統(tǒng)的構(gòu)建。

　　這種方式前期成本較高，對生產(chǎn)系統(tǒng)影響大，人員學(xué)習(xí)成本高。但引入的邏輯更強，更有利于企業(yè)整體信息系統(tǒng)的布局，有利于系統(tǒng)本身搭建。

　　3.2.2 從局部至中心構(gòu)建方式

　　這種構(gòu)建方式先在車間或某種工藝構(gòu)建MES系統(tǒng)，形成獨立存在小系統(tǒng)，并逐步完成各個車間的部署，并在恰當(dāng)?shù)臅r候進行中樞設(shè)計和引入。

　　這種引入方式，對整體生產(chǎn)系統(tǒng)影響不大，試錯成本較低，單點引入周期短。但是這種引入方式很難有立竿見影的成本改善，在分步搭建過程中，可能由于局部偏差增加中樞系統(tǒng)搭建難度。

　　3.3 MES引入可能引發(fā)的改變和阻力及對策

　　MES系統(tǒng)的引入，客觀上要求管理者從粗放式轉(zhuǎn)向精細化管理。多級異常處理機制能有效放大車間管理問題，要求基層管理者迅速反應(yīng)。

　　同時，由于數(shù)據(jù)收集方式變化，原先的經(jīng)驗式管理逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)驗和數(shù)據(jù)相結(jié)合的管理方式，在生產(chǎn)實踐中，更注重數(shù)據(jù)分析和基于數(shù)據(jù)的決策，一定程度上幫助企業(yè)擺脫對具備優(yōu)秀管理直覺的管理者的依賴。

　　因此，同其他信息系統(tǒng)引入一樣，MES的引入可能存在以下阻力：

　　3.3.1 來自管理層的阻力

　　部分管理者會擔(dān)心MES的引入會打破原有企業(yè)的流程和決策過程。失去對于企業(yè)的掌控。部分管理者已經(jīng)掌握了業(yè)務(wù)要害，并采取了有效手段控制整個業(yè)務(wù)過程。一旦采用新的技術(shù)，原有的業(yè)務(wù)核心可能會發(fā)生巨大變化，短時間難以重新形成控制。

　　其次有部分管理者對于MES引入的難度預(yù)估過低，急于求成，要求MES的導(dǎo)入在一個較短時間內(nèi)完成。MES引入涉及到原有業(yè)務(wù)流程的梳理和改造，這是一個相對系統(tǒng)的工程，要根據(jù)實際情況評估。在引進過程緩慢或遲遲見不到效果時，管理層可能會產(chǎn)生懷疑，失去信心，這對于MES引入無疑是毀滅性的。

　　針對管理層可能存在的阻力，在引入過程中，需要企業(yè)尋找可靠的核心人員，經(jīng)常向管理者詳細匯報在引入過程中引發(fā)的流程改造，幫助其重新掌握流程關(guān)鍵節(jié)點。

　　引入過程需要制定詳細的計劃，并充分預(yù)計可能導(dǎo)致的困難和后果，做好預(yù)案。

　　3.3.2 來自員工的阻力

　　對于中層管理而言，其阻力主要來源于權(quán)力削弱或者是對于即將引致的學(xué)習(xí)成本增加和工作量增加的不滿。中層管理對于引進項目的阻撓常常是隱性的，限于管理層壓力，他們不會直接對抗，而是通過宣稱無用、推諉拖延或假意提出不可實現(xiàn)的徹底流程變革以阻撓MES引入過程中的流程梳理和再造。

　　對于中層管理的阻撓，要堅持推進的計劃不動搖。在推進過程中善于分析可能的沖突和利益點，分清哪些人贊成MES的引入，哪些人抵觸。對于假意提出更徹底的流程變革以阻撓現(xiàn)有改變的，可以要求其給出具體方案，視情況決定采納或推翻。

　　MES的引入中，員工的阻力主要來源于工作量的增加、原有習(xí)慣的改變。他們中一部分不愿意持續(xù)學(xué)習(xí)的員工，常常通過夸大工作增加的方式來抵觸信息系統(tǒng)的引入。MES引入中，勢必要增加部分人機互動以完善信息采集。

　　對于員工的阻力，要充分評估其工作量和工作強度，保證引入前后其工作強度大體保持一致，同時，對于夸大工作量部分，用科學(xué)方式評估。引入過程進行有效的宣傳和培訓(xùn)，消除員工的抵觸心理。

　　4 總結(jié)

　　MES彌合了企業(yè)不同信息系統(tǒng)之間的空白。保證信息在企業(yè)運轉(zhuǎn)過程中不斷流，形成完整的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

　　MES中整合的包括模具管理、人員管理、設(shè)備管理等模塊，進一步促進企業(yè)信息化發(fā)展，向無紙化辦公邁進了重要的一步。

　　近些年，企業(yè)逐步認識到精細化管理的重要性，明確了企業(yè)資源配置在成本降低中的作用。MES為企業(yè)資源配置提供的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。原有的依靠人力報表收集數(shù)據(jù)，得到的數(shù)據(jù)往往不夠準(zhǔn)確，人力成本也較高，MES為數(shù)據(jù)收集提供了新思路。