MES在我國制造業中的研發問題和對策

摘要：我國作為傳統制造業大國，制造業的信息化直接影響著工業化的進程，面對制造業信息集成存在的瓶頸問題，MES應運而生。文章從我國制造業對MES的研發現狀出發，揭示了應用MES存在的一些問題，并對解決當前問題，實現MES更好地研究提出了相應的對策和建議。

關鍵詞：MES；制造業；問題；對策

一、引言

20世紀80年代之后，消費者對產品的需求越來越多樣化，全球市場競爭也日漸激烈，企業信息化在各個領域發展的過程中越發重要，然而在企業信息集成的實踐中，仍然存在瓶頸等帶來的各種問題，使企業的發展受阻，產生這些問題的主要原因仍然是由于生產管理業務系統與生產過程控制系統相分離，計劃系統和過程控制系統之間的界限不確定、聯系不緊密。隨后美國先進制造研究機構AMP，在20世紀90年代提出了MES的概念，在解決企業信息集成問題時提供了一個方法，這就是制造執行系統。

對于MES，國內外相關學者、專家及企業都進行了大量的研究。2005年Logical CMG咨詢公司對MES軟件使用情況做了調查報告，報告中指出，國際MES產品的主流技術包括支持平臺、數據庫、應用技術、系統構架、系統可配置性等方面的內容。美國Aspen Tech公司自1998年使用MES開始后進行了不斷的發展和改善，被很多的大型石油化工企業采用，實現了生產經營管理和生產過程控制的一體化。我國對MES同樣進行了深入的研究，國內每一年都有相關主題會議涉及到MES技術。同時，文獻建立了一個能表現分布性、可重構、可集成及可擴展的離散制造業MES集成模型，并研究了其中核心的調度問題。文獻設計了一種基于實時數據采集的多級作業車間動態調度方法，用來解決制造執行系統環境下作業車間的動態調度問題。文獻從建立敏捷制造企業的車間生產管理系統出發分析和論述了制造執行系統的功能和應用特點，提出了使用先進的制造執行系統思想和軟件輔助建立敏捷車間系統。文獻在分析制造執行系統技術發展趨勢的前提下，以大連機車車輛廠的車間生產管理實踐為背景，并結合863研究項目，對制造執行系統進行了研究。目前國內對MES的研究僅限于軟件建模和軟件開發的角度。缺少了對MES信息本質及其運動規律的系統深入研究，并且對產品的自主研發只是剛開始。

本文通過對國內外MES的相關研究進行初步總結，分析MES在我國研究的過程中出現的問題，并根據問題提出相應的對策，以期為我國MES的研究提供新的思路。

二、我國ME8研究存在的問題

我國對MES的研究時間并不長，當前仍然只是停留在MES思想、內涵及體系結構等方面的研究。盡管一些大學和科研院所等單位在MES理論與應用系統開發方面做了一定的工作。但相比與西方的發達國家，我國不論是在MES技術上，還是在實踐上都存在很大的差距，主要體現在以下幾個方面。

（一）缺乏MES技術標準

MES在設計、開發、實踐、保養等方面缺乏一定的技術標準，這導致系統在這些方面的成本增加，從而影響了MES產品的性能。因此我國MES產品與國外同類MES產品相比，沒有競爭優勢。

（二）集成性還沒有完全解決

因為缺少統一的數據模型，MES各功能子系統之間及MES與企業其余相關信息集成較為缺乏，使得MES作為企業制造協同的引擎功能不能得到充分的發揮。

（三）智能化程度不高

MES中涉及的信息及決策過程都非常復雜，因為缺少相關的智能機制，現有MES大多只提供了一個系統平臺，因此需要大量的人工參與，難以保證生產過程的高效和優化。

（四）MES體系還不完整

MES的基本功能還不夠完善，核心模塊的流程管理和優化產業導向通常缺乏。對于離散制造業還沒有完整、系統的解決方案及成熟的軟件產品，特別是優化模塊，國內幾乎是一塊空白。

（五）通用性和可配置性較差

現有系統針對的只是某些特定的需求，難以應對企業業務流程的重組和變更。針對基于數據集成技術的工廠數據模型的不足。使系統的可配置性。可重構性，可擴展性差。限制了推廣和應用MES系統范圍。

（六）實時性不強

制造車間的實時信息系統MES，實時性是體現MES功能的基礎。現有的數據收集與信息反饋機制不準確、實時、完整，底層數據的實時收集、多源信息的融合、復雜信息的處理和快速的決策是非常弱的。

三、問題的對策

針對我國MES系統研究現狀，無論是為了適應企業的發展需求進行自行開發。還是采用已成形的套裝軟件。都應該注意如下幾點。

（一）加快對MES技術標準的研究

標準化是將研究成果轉變為生產力的重要橋梁，是組織現代化和集成化生產的重要條件。行業技術水平的提升，關鍵靠主導企業的發展。以企業為主體，如果在相關部門的監督下形成統一的行業標準，對于促進行業的標準化工作。推動技術進步、產業升級、產品質量、工程質量和服務質量，推進我國現代化，完成工業化建設，都具有重要的意義。

（二）強調與外部系統的集成和系統內部各模塊的整合

當企業在做計劃時，計劃層系統如果與MES系統緊密銜接起來，就能發揮很大作用。因此，為了確保MES系統和計劃層系統采用的是統一、規范的數據格式和存取形式，不僅要讓MES提供計劃層系統的數據源，也應采用MES系統控制程序。例如，作者在實施邯鋼信息化改造項目“板材區物流計算機系統”的過程中，就與德國SAP公司合作，研發出基于SAPXI（Exchange Infrastructure）組件技術的ERP與MES系統集成技術，并對這項技術進行了有效的實施，在項目的實施過程中主要解決了多系統通信、數據擁堵、以及數據集成問題。

（三）重視基于運籌學的過程優化并應用于MES中

MES不僅僅是一個上傳下達的信息“傳遞手”，更重要的方面在于它的優化和智能化功能。《國家十一五規劃綱要》提出“以信息化帶動工業化”。由于中國的整個工業結構的不完善，我國大多數的企業經營粗放，而今我國出現能源短缺、消耗過多的現象，這與科學發展的要求是不一致的。目前流程工業中最重要的是能源和原材料兩方面，因此需要堅持節能降耗的原則。用MES來優化某些流程的原料消耗，并對其進行整體的優化，全面提升各企業的節能降耗水平。因此，提升MES的優化功能，是MES研究開發的一個重要方面。

（四）完善MES的功能模塊

特別要注意根據不同行業的特點，有針對性地開發適合本行業的MES核心模塊。現如今市場上的大部分的MRPII/ERP系統是來源于離散制造業，因此這些系統更適合于離散制造業。在采用套裝軟件或自行開發的時候，需要注意不同流程企業的特點，例如在生產計劃方式方面主要進行市場預測，而在作業計劃調度時以整個流水生產線進行調度等。

（五）建立基于行業的工廠數據模型

缺乏統一的工廠數據模型是我國MES缺乏通用性、可配置性的主要原因。然而建立完全統一的工廠數據模型的難度往往很大，而且也給MES具體實施過程帶來巨大的客戶化工作量。較好的方法是從行業人手，根據離散制造業，流程制造業的不同特點，或者根據更為細化的行業特點，例如冶金、石化、制藥等行業建立基于行業的工廠數據模型，以提高MES在同行業之間的通用性和可配置性。

（六）在實施MES的同時，注重二級PCS的建設

二級計算機系統是保證MES和PCS之間生產指令和生產實績順利下達上傳的關鍵，也是保證體現MES實時性功能的重要環節。因此，在開發MES的過程中，要保證PCS系統各功能結構，特別是與MES接口數據庫的有效運行。才能實現MES與PCS之間準確、及時、完整的數據采集與信息反饋，保證ERP、MES、PCS之間的完美協調運作。

四、結論

MES在整個企業信息集成系統中起著承上啟下的作用。是生產與管理活動過程中信息溝通的橋梁。對于現代化制造加工企業。如果沒有MES的作用。企業將很難去組織、管理和優化生產適應市場的需求。

隨著計算機技術的不斷發展，很有可能開發出更加模塊化、更柔性的MES系統，使MES的應用和維護成本將大幅度地降低。所以如果將MES作為流程CIMS的中心，將會在石油、化工、制藥及制漿造紙等流程工業的綜合自動化進程中會有很好的應用前景。應用MES軟件縮短了企業計劃層和生產車間過程控制系統間的距離，MES系統通過應用制造過程的整體優化來實現企業的閉環生產，為敏捷制造企業提供了一個很好的基礎。對于MES相關的管理思想的深刻理解，并對其未來的發展趨勢的把握，對于如何在我國正確的應用和推廣MES具有重要的理論及應用價值。

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基金項目：2013年河北省自然科學基金項目（G2013203303），寧夏回族自治區自然科學基金（No.NZ13078）。

（作者單位：袁玉材，唐山曹妃甸港口有限公司；王曉君，燕山大學經濟管理學院：楊少鵬，中鋼集團邢臺機械軋輥有限公司）