國際制造執行系統(MES)應用與發展

某些專家認為，當今制造業的生存三要素是信息技術(IT)、供應鏈管理(SCM)和成批制造技術。使用信息技術就是由依賴人工的作業方式轉變為作業的快速化、高效化，大量減少人工介入，降低生產經營成本；供應鏈管理是從原材料供應到產品出廠的整個生產過程，使物流資源的流通和配置最優化。這和局部優化的區別就是全面最優化；成批制造技術是在合適的時間，生產適量產品的生產計劃排產優化技術，并隨著生產制造技術的深化，改善對設備的管理。這里，MES技術在企業信息化中扮演著最重要的角色。

　　一、MES的產生和發展

　　從20世紀70年代后半期開始，出現了解決個別問題的單一功能的MES系統，如設備狀態監控系統、質量管理系統、包括生產進度跟蹤、生產統計等功能的生產管理系統。也就是說，在未實施整體解決方案或信息系統以前，各企業引入的只是單功能的軟件產品和個別系統，如圖1、圖2、圖3所示。當時，ERP層(稱為MRP)和DCS層的工作也是分別進行的，因此產生了兩個問題：一個是橫向系統之間的信息孤島(island of information)，二是MRP、MRPⅡ和DCS兩層之間形成缺損環或鏈接(missing ring or Link)。
　　80年代中期，為了解決這兩個課題，生產現場的信息系統開始發展，生產進度跟蹤信息系統、質量信息系統、績效信息系統、設備信息系統及其整合已形成共識。與此同時，原來的底層的過程控制系統和上層的生產計劃系統也得到發展，如圖4所示。這時，產生了MES原型、即傳統的MES(Traditional MES,T-MES)。主要是POP(生產現場管理，Point of Production)和SFC(車間級控制系統，Shop Floor Control)。
　　MES(Manufacturing Execution System)直譯成制造執行系統，俗稱生產管理系統。直到1990年，才由AMR組織提出并使用。20世紀90年代初，工業界開始認識到需要一個可以將業務系統和控制系統集成在一起的中間層。如圖4所示。制造執行系統(MES)從一開始就是一個特定集合的總稱，用來表示一些特定功能的集合以及實現這些特定功能的產品。美國的咨詢調查公司(Advanced Manufacturing Research,AMR) ，倡導制造業用三層模型(3rd layer model)表示信息化。將位于計劃層的控制層的中間位置的執行層叫做MES，并說明了各層的功能和重要性。在中國，生產和制造兩詞有時混用或等同，仔細推敲，生產的范疇比制造要廣。MES處于企業信息系統ERP/SCM和過程控制系統DCS/PLC的中間位置。ERP作為業務管理系統，DCS/PLC作為控制系統，而MES則作為生產執行系統。MES與上層ERP等業務系統和底層DCS等生產設備控制系統一起構成企業的神經系統，一是把業務計劃的指令傳達到生產現場，二是將生產現場的信息及時收集、上傳和處理。MES不單是面向生產現場的系統，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統，是連結現場層和經營層，改善生產經營效益的前沿系統。MES也不是一個特定行業的概念，而且應用于各種制造業的重要信息系統。
　　由于ERP層和DCS層的IT應用起步較早，多已基本實現，因此，需要通過MES層的功能實現對兩者進行整合，并填充其間的空隙或狹縫。最初，MES并沒有一個非常明確的定義，它幾乎涵蓋了所有那些無法準確地分配給其他層的應用程序或產品。大多數這樣的產品都是由一些定制的應用程序逐漸演化而來的，而這些應用程序基本上都是由系統集成商針對某類特定用戶進行開發的，并且通常都是針對某個特定領域(如排產、實驗室、質量、產品跟蹤等)的。此后，在國際上，各相關組織都開始意識到要對MES進行更加明確的定義。MESA(Manufacturing Execution System Association International,制造執行系統國際聯盟組織)，ISA都相繼開發了相關的模型對MES加以描述，并試圖通過模型使其標準化。位于美國的MESA成立于1992年，是繼AMR組織之后促進MES普及和標準化的團體，經常發布關于MES白皮書，還有用戶使用MES后的效果調查報告。

　　ERP是對企業資源進行有效地綜合地計劃與管理，是提高企業經營效率和效益的手段和概念。其核心是計劃，而不是財務。或者說，財務是手段，計劃優化是目的。實現這個目的軟件則叫ERP軟件。德國SAP公司的R/3最有名。據AMR(Advanced Manufacturing Research)組織2003年統計，SAP約占世界ERP市場的35%,ORACLE約占13%,People Soft約占10%，J.D.E約占5%。ERP面向企業的主要業務，包括產品定貨、原材料采購，生產制造、配送、銷售、會計等一系列業務流，是覆蓋全公司的信息系統，其關鍵業務包括計劃、財務會計和管理會計，還有人力資源管理等。ERP的數據庫要與實時數據庫相連，提取生產過程的有關數據，ERP又和SCM集成。SCM包括從原材料供應采購到終端客戶的商品供應的主要業務功能(如計劃、采購、制造、作業流程管理、后勤保障、銷售管理等)。在實施ERP的過程中，人們發現，ERP的實施規模大、周期長，導致46%逾期完成;支出多、投入大，導致41%超過預算；由于多種原因，致使49%沒有達到預期的社會效益、經濟效益和目標。其申一個重要因素是與生產現場的連接與集成被忽略了，而生產現場的數據，特別是整合過的高質量的數據，即完美的生產信息是ERP的基礎，是集成的關鍵。而這些正是催生MES的重要原因。

　　到90年代，MES發展為I-MES(集成MES)和MES-Ⅱ(Manufacturing Execution Solutions)。這樣MES則作為整個工廠生產現場的集成系統出現，故又稱為Integrated MES(E-MES)。本模型包括以下4個主要功能，并由實時數據庫支持。主要功能為工廠管理(資源管理、調度管理、維護管理)、工廠工藝設計(文檔管理、標準管理、過程優化)、過程管理(回路監督控制、數據采集)和質量管理(SQC-統計質量管理、LIMS-實驗室信息管理系統)。在這個模型指導下，MES在90年代初期的重點是生產現場信息的整合。對于離散工業(discretemanufacturing)和流程工業(process manufacturing)來說，MES有許多差異。就離散MES而言，由于其多品種、小批量、混合生產模式，如果只是依靠人工提高效率是有限的。而MES則擔當了整合、支持現場工人的技能和智慧，充分發揮制造資源效率的功能。
　　90年代中期，又提出了MES標準化和功能組件化、模塊化的思路。這時，許多MES軟件實現了組件化，也方便了集成和整合，這樣用戶根據需要就可以靈活快速地構建自己的MES。圖7是MESA intertuational于1997年提出的MES功能組件和集成模型。該模型代表的11個功能模塊如同龜背一樣配置。MESA規定，只具備11個之中的某一個或幾個，也屬MES系列的單一功能產品。MES的11個功能主要如下:(1)生產資源分配與監控；(2)作業計劃和排產;(3)工藝規格標準管理;(4)數據采集(裝置在線連接采集實時數據和各種參數信息，控制系統接口，生成生產數據記錄、質量數據、績效信息、臺帳累計)；(5)作業員工管理;(6)產品質量管理;(7)過程管理(過程控制、APC、基于模型的分析與模擬、與外部解析系統接口)；(8)設備維護；(9)績效分析；(10)生產單元調度；(11)產品跟蹤。AMR組織則又把按著11個功能實現的整體解決方案稱為MESⅡ(Manufacturing Execution Solution)。
　　這一時期，很多團體、政府機構、組織也參與了MES的標準化以及標準、模型的研究和建立活動。涉及分布對象技術、集成技術、平臺技術、互操作技術和即插即用等技術。其主要成果如下：
　　(1)MESA提出了MES對象模型。　
　　(2)標準化組織OMG(Object Management Group)的制造分會(MfgDTF,Manufacturing Domain TaskForce)發布了RFI(Requestfor Information)文件。
　　(3)ISA(International Federation of the National Standardiz-ing Associations)的SP95(Enterprise Control system Integration)標準委員會發布了ERP與MES之間的接口標準模型。
　　(4)發布NIIIP—SMART(National Industrial Information Infrastructure Protocols—Solution for MES Adaptable Replicable Technology)信息結構標準。
　　(5)由半導體制造技術協會(SEMATECH,Semiconduc-tor Manufacturing Technology)發表了SEMATECH/SEMI CIM平臺標準。
　　(6)NIST—SIMA(National Institute of Standard and Tech-nology—System Integration of Manufacturing Applications)用IDEFO描述了通用業務活動模型(Activity Models)。
　　(7)日本標準化與制造科技中心發布了open MES，涉及面向對象、平臺、功能模塊、計算機網絡、CORBA等。
　　其中，從1997年開始的國際儀表學會(ISA)啟動的編制ISASP95企業控制系統集成標準和ISA SP98批量控制標準的工作尤為重要，2000年發布了SP95.01模型與術語標準，2001年發布了SP95.02對象模型屬性標準，2002年發布了SP95.03制造信息活動模型(Activity Models)標準，2003年發布了SP95.04制造操作對象模型標準。其中SP95.01已經被IEC/ISO接受為國際標準。SP95.01規定了生產過程涉及的所有資源信息及其數據結構和表達信息關聯的方法。SP95.02對第1部分定義的內容作了詳細規定和解釋，SP95.03提出了管理層與制造層間信息交換的協議和格式。

　　此外，許多專家學者也在MES標準化方面做出了不少成果，比如C.Gilman等人在1998年出版了《Enterprise using enter-prise rules,intelIigent agents,STEP,and workflow》一書，總結了虛擬企業集成設計與制造以及使用的企業規則、智能代理、STEP標準和工作流程;Ashok K.Nangid和Melyssa Evanson等人1997年在《Integrating Process control with information systems using manufacturing execution systems》一書中總結了MES信息系統與過程控制系統的集成;Jeff Loebl997年在《The applica-tion of a manufacturing execution and JIT principles to plant infor-mation processes》一書中總結了在工廠級信息處理中制造執行系統和JIT原理的應用等。
　　所有組織和學者都倡導MES功能和接口的標準化，以及集成(Integration)、互操作性(Inter-operability)的重要性。系統之間、功能模塊之間提倡以ORB(Object Request Broker)作為MES信息訪問接口協議，實現MES功能組合的即插即用。另外，分部式對象技術標準CORBA和有關標準平臺都是開發MES軟件的基礎，但是開發成木高、系統性能差以及三層模型界限不明確等因素，一直影響著MES功能的組件化。
　　1998年，AMR公司發表REPAC模型(Ready,Execute,Process,Analyze，Coordinate)，即包括準備、實行、處理、分析、調整五個階段組成的過程周期，如圖9所示。該模型參考了供應鏈業務參考模型(SCOR,Supply Chain Operation Reference)，把其中的"Make"作為關注焦點(如圖10所示)，將計劃、技術方案、調度、執行和控制等對應的五個信息系統集成連接，流程工業的REPAC模型和信息系統對應關系也如圖9所示。REPAC模型不只是針對MES三層模型的中間層，而是與相應系統一起連接在經營系統的閉環回路中。
　　在AMR的INTECHl994年5月號上，對MES的概念表述如下:MES是在公司的整個資源按其經營目標進行管理時，為公司提供實現執行目標的執行手段，通過實時數據庫連接基本信息系統的理論數據和工廠的實際數據，并提供業務計劃系統與制造控制系統之間的通信功能。

　　因此，MES不只是工廠的單一信息系統，而是橫向之間、縱向之間、系統之間集成的系統，即所謂經營系統，對于SCP、ERP、CRM、數據倉庫等近年被關注的各種企業信息系統來說，只要包含工廠這個對象，就離不了MES。歸結起來，MES可以概括為一個宗旨一制造怎樣執行，兩個核心數據庫一實時數據庫、關系數據庫，兩個通信接口一與控制層接口和與業務計劃層接口，四個重點功能一生產管理、工藝管理、過程管理和質量管理，以及11個基本功能(包括重點功能和輔助功能)。
　　近十年來，新興的業務類型不斷涌現，對技術革新產生了巨大的推動力。正是基于這一點，使人們對B2B以及供應鏈給予了極大的關注。盡管B2B和供應鏈屬于業務層的解決方案，但如果想要充分地實現它們，還需要得到制造執行系統協(MES)的強有力的支持。其結果是MES不能僅僅做成業務(Business)和過程(Process)之間的接口層，還需要建立大量可以完成公司關鍵業務的功能。這些功能無法彼此獨立，也不能通過數據交換層簡單地連接，而是必須依據業務(Business)和生產(production)策略彼此協同。這在ISA-95委員會的文件中，有非常明確的表述。不僅描述了MES過程，同時還通過各種功能，諸如資源管理和資源分配、調度、數據采集、質量保證管理、維護管理、績效分析、排程、文件控制、工時管理及物料和生產跟蹤等之間的交互作用來描述MES過程。

　　二、日本的MES
　　日本的MES起步較早、成果較多、應用較廣，而且與中國的管理理念相近。日本的CIO雜志等3個機構對490家企業，其中制造業166家的信息部門、計劃經營部門負責人進行了2003年度IT投資方向的調查，劃分為16個應用領域，從市場規模指數和關注程度上看，20世紀90年代中期在日本興起的ERP類應用已經讓位給以MES為代表的生產管理系統的實施。
　　日本的MES特點如下:

　　(1)日本有比較系統地研究、介紹MES的專著一《MES入門》，由中村.實和正田.耕一編著，2000年4月出版，介紹了MES的概要和發展，MES的功能、作用、軟件以及各個行業的特點，MES對生產經營管理、提高產品產量、質量和降低成本等方面的貢獻，并提供了參考文獻、MES網址和應用案例一覽，是一本參考價值很高的入門書籍。2004年2月，中村實和中村一世又編著了《圖解MES應用第一線一從應用案例看引入MES的注意事項》，這是日本的第二本MES專著。另外，日本很多雜志，如《計裝》、《化學裝置》、《 略》、《略》、《化學經濟》、《工場管理》等雜志經常舉辦MES專刊或刊登MES文章，日本生產管理協會、工廠自動化推進協會、生產系統模型專門委員會、東京實踐經營研究會、實踐MES研究會、工業調查會等組織經常組織MES的調查、研究和召開各種主題專業會議。日本標準化與制造科技中心還制訂發布了Open MES標準。
　　(2)對MES重新進行了定義，其文化內涵更接近于東方。首先，在MES的基礎上，提出了"制造管理系統"、"制造實行系統"、"生產實行系統"和"綜合生產管理系統"的新解。除了遵循AMR和MESA的定義和描述外，日本的學者更強調對生產現場各種信息的時實采集與集成，將過程信息(PIMS，工廠信息管理系統)作為MES的核心;通過CIM(計算機集成制造)將工廠系統和業務系統進行理想整合的具體化，是支撐工廠生產功能的骨干系統，是連結ERP系統和DCS系統的神經系統和橋梁;是根據ERP提出"生產什么、生產多少"的宏觀指令，進行何時何分、哪條生產線投入何種原料、用何種工藝、完成何種產品的具體指令和調度;在MESA的l1個功能中，強調生產現場信息數字化管理、工藝管理、物流管理、質量管理、生產指令、進度跟蹤管理、設備運行監督與控制和運維管理等生產環節的管理。
　　(3)總結了日本企業引入MES軟件的必要步驟和注意事項。即計劃編制、組織組建、培訓與準備、需求定義、建模與差異分析、概要設計與詳細設計、客戶化開發與測試、設備安裝定義、軟件接口規格定義與設計、接口開發與聯調共10個步驟和注意MES在經營系統的重要地位，考慮生產現場信息系統的五個要素一人、信息系統、業務規則、設備和產品，區分客戶信息的必要性、MES軟件包的適應性，注重項目管理，強調應用效果，快速實施和投用，生產現場系統是MES成功的基礎等事項。

　　三、國外流程工業的MES
　　MES屬于企業管理應用軟件的范圍，起源于離散工業，又擴展到流程工業。據《Manufacturing Systems Magazine》統計，在企業管理應用軟件中，除ERP產品和廠商外，MES產品及其廠商Invensys、SIEMENS、Emerson Process Management、AS-PEN Tech、Indus International、Honeywell Hi-spec Solutions、Rockwell Software、ABB、Kronos Inc.、GE Fanuc Automation、Agile Software Corp.、OSI Software、SimSci、Wonderware、HITACHI、YOKOGAWA、Technomatix Tech、Lilly Software等公司都名列前茅。
　　在離散工業和流程工業，生產管理存在著極大差異。即便是流程工業，也差異不小。例如煉油工業和化工業，雖說像姊妹倆，但煉油卻有油品輸轉調和功能模塊，而化工則不需要。至于冶金、輕工甚至其他行業，差異就更大了。因此，目前形成了煉油工業、化學工業、醫藥工業、食品工業、化纖紡織工業、機器制造業、汽車制造業、航空業、造船業、半導體制造業、冶金業、煉鋁業等不同行業和領域的MES。在石油、天然氣、石油化工領域，裝置之間都由配管連接，過程控制非常必要。作為工廠運行信息系統的DCS從20世紀70年代開始普及，較早地實現了過程監控和自動化，但是至今DCS和MES之間的接口還是薄弱環節。在MES中，專門設計了PIMS(工廠信息管理系統，Plant Information Management System)接收DCS實時數據，實現生產績效管理和運行數據的集成。
　　對于流程工業，作為填補計劃系統和控制系統狹縫的MES的主要功能模塊，一般包括短期生產計劃、作業排產和調度(APS)，過程控制和管理，維護管理，技術信息管理，過程優化控制(APC)，提高質量管理功能的LIMS以及與ERP之間的連接。還有流程工業生產的特殊需求，如數據調理和校正、運行數據統計、公用工程平衡管理、設備壽命預測、設備性能計算(equipment performance calculations)、罐區管理、罐區平衡、物料平衡等，都作為MES的單一功能模塊，并往往集成到MES系統中。
　　下面列舉國外3個針對流程工業尤其適用于石油化工工業的較為突出和優秀的MES產品方案。
　　 (1)Honeywell的MES方案
　　Honeywell公司是世界著名的自動化儀表、過程控制和工業軟件公司，其MES產品從20世紀90年代末開始，先由單一的MES功能模塊發展到整體解決方案。

　　其MES產品的核心是Business.FLEXPKS。該產品將經營目標轉化為生產操作目標，同時將經過處理驗證的生產績效數據進行反饋，從而形成計劃管理層、生產執行層和過程控制層三個層次的周期循環。
　　該產品由價值鏈管理(Value Chain Management)、先進計劃與調度(Advanced Planning and Scheduling)、運行管理(Operations Management)、油品調和及儲運自動化(Blending & Movement Automation)和生產管理(Production Management)5個應用套件共30多個模塊組成。價值鏈管理又包括銷售預測、運輸計劃、生產排產、原材料計劃、供應鏈事件管理、庫存計劃、價值鏈循環優化和生產計劃管理等。先進計劃調度包括原材料供應及產品分配與優化、原油組分分析、原油采購計劃、原油調度優化、生產實況分析、油品調和調度等。運行管理包括操作指令下達、運行監控、事件監控、實驗室信息管理與集成、油罐組分跟蹤、產品規格管理、多單元生產運行計劃等。油品儲運及調和自動化包括調和調度計劃、在線調和優化、調和比率控制和調和績效統計、油品輸轉及庫存跟蹤、罐存計量管理、輸轉模型建立、油品輸轉控制、油品移動路徑選擇等。生產管理包括物料平衡和庫存盤點、成本核算、組分計算與平衡、批量跟蹤與控制、原材料消耗統計、物料移動跟蹤、多單元生產運行計劃、操作指令下達和實驗室信息管理等。方案如圖12所示。
　　另外，Honeywell又將其MES解決方案與資產管理解決方案——SSET.MAXTM、先進控制與區域優化解決方案——Profit.PlusTM、生產信息集成平臺—Uniformance等應用套件和信息集成平臺整合為協同生產管理解決方案(Unified Manufacturing Solutions)，也可看成是其廣義的MES或者是MES功能模塊的擴充。
　　(2)ASPEN Tech的MES方案
　　美國ASPEN Tech公司是化學工業領域著名的流程模擬、先進控制和供應鏈管理優化軟件公司，近幾年經過并購和整合，也定位在MES解決方案供應商。它提出了企業運營管理的理念并開發集成了相應的軟件產品。根據ASPEN的定義，企業運營管理(Enterprise Operations Management,EOM)是一個企業級的集成解決方案，把ERP層、MES層和DCS層進行整合，高效地設計、管理和運營制造與供應鏈的相關業務。根據ASPEN的觀點，ERP的功能是回答已發生了什么?而EOM的功能則是回答未來應該怎么做并執行這些決策。ASPEN公司用于過程工業運營管理的MES產品為ASPEN Plantelligence，即智能工廠解決方案。

　　ASPEN Tech的MES解決方案自1998年推出，并不斷發展和完善，得到了許多大型石油化工公司的采用。方案主要包括流程模擬、虛擬工廠模擬器、生產計劃與優化、生產調度與優化、先進控制與實時優化(RT-OPT)、實時數據庫與信息管理、數據校正與物料平衡、績效監控與績效管理、油品調和、生產指令管理與操作日志、油品移動和罐區管理等11個功能模塊以及ASPEN Enterpise Platform(AEP)集成平臺，實現生產經營管理與生產過程控制的一體化。
　　(3)EMERSON的MES方案
　　EMERSON公司也是一個國際知名的過程控制和企業管理軟件產品制造商，它針對傳統的集成方案中用戶界面繁雜，系統與系統之間、人與系統之間仍然不能很好的對話和協同等司題，提出了MES的集成指導原則，即注重提高投入產出效率和利潤等業務目標，為實現協同工作而進行集成設計，構建標準化、開放性、擴展性、適應性、靈活性、簡易性高的技術平臺，追求系統的可用性、數據的一致性、安全性和可靠性，降低系統總擁有成本(TCO)，保護現有的應用與資源等。MES的功能定位則依據SP95標準，突出企業層和控制層之間生產管理的5個通用功能，即生產調度、能耗物耗管理、維護管理、質量保證和倉儲控制。而軟件技術標準則包括XML(Extensible Markup Language,擴展標記語言)、SOAP(Simple Object Ac-cess Protocol，簡單對象訪問協議)、Web Services(Web服務)、OPC(OLE for Process Control，面向過程控制的對象鏈接與嵌入)和.NET(微軟的一套開發工具和代碼執行平臺)等，如圖14所示。
　　四、國內的MES進展
　　盡管在國外MES和ERP的概念同一年提出，但是ERP卻比MES的發展勢頭迅猛。因此，國內盡管關于MES的研究、開發和應用只是近年來的事情，但是與國外的差距還是不大。

　　20世紀90年代初期，中國就開始對MES以及ERP的跟蹤研究、宣傳或試點，而且曾經提出了“管控一體化”，“人、才、物、產、供、銷”等頗具中國特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是總結、歸納、宣傳、堅持或者提煉、提升不夠，發展勢頭不快。
　　據稱，中國最早的MES是20世紀80年代寶鋼建設初期從SIEMENS公司引進的。中國工業信息化基本上是沿著西方工業國家的軌跡前進，只是慢半拍而已。70-80年代以工廠自動化為主，80-90年代以管理信息化為主。進入21世紀初，仍然以提升工廠自動化水平，普及DCS、SCADA、PLC、FCS和提升管理信息化水平，由開發MIS轉向推廣普及ERP為主。但是，盡管MES層仍然是斷層、殘缺環和狹縫，人們對MES的概念、MES在企業信息化的地位已不陌生，并開始形成共識。幾乎絕大多數大學和工業自動化研究單位，甚至于國家、省、市級政府主管部門都開始跟蹤、研究MES，具體表現為開設MES課程，培養MES研究生，成立工程技術研究、先進制造扶術、制造業信息化工程等相關研究中心和實驗室，開設MES網站、論壇和專欄，籌辦、主辦MES國際研討會，將MES納入國家、省、市科技發展規劃，成立MES公司和事業部，封閉開發MES產品，借助國內外產品實施MES工程等等。真可謂是從中央到地方，從學會到協會，從IT公司到制造生產廠，從綜合網站到專業網站，從綜合大學到專科院校，都卷入了MES熱潮之中。
　　但是，從總體上看，相對于應用來說，仍以研究居多，而且仍處于淺層研究;就產品來講，自主研發才剛剛開始，盡管有少數國內IT公司一方面模仿國外的模式，同時也總結提煉中國工業企業MES層面的經驗(know-how)，但是仍以實驗室產品居多，離商品化還有一段路程;就應用來說，像冶金、石化、煙草、食品等行業雖已有應用，但仍屬拓荒者或先行者。
　　盡管如此，仍然有一批出類拔萃者或佼佼者，下面列舉流程工業的兩個相對成型、成熟和有規模、有影響、有前途、有希望成大氣候的國產MES產品。
　　首先是和利時公司，它很像Honeywell，開始做儀表，后來向DCS、PLC和FCS發展，走過了硬件從單機到系統的歷程。在搞硬件研究生產的同時，又搞軟件，先是過程控制軟件，后是管理軟件，又走過了由硬件到軟件、由企業單層信息系統到集成信息系統的歷程。為了滿足工業發展需要，它研發了流程行業生產管理系統HOLLIAS-MES(Manufacturing Execution System)。生產管理系統以企業級實時數據庫和關系數據庫為核心，提供實時信息系統、質量分析系統、設備維護管理系統、能源消耗管理系統、批量管理系統、生產成本核算系統、生產調度系統等功能。為企業生產管理人員進行過程監控與管理、保證生產正常運行，控制產品質量和生產成本提供了靈活有力的工具。HOLLIAS-MES與DCS、PLC等控制設備具有豐富的通信接口，通過OPC Client模塊與不同的控制系統進行數據交換。

　　I/O Servers支持OPC、DDE等多種通訊接口協議，可連接到由和利時、橫河、霍尼韋爾、西門子、羅克韋爾、ABB、費希爾羅斯蒙特、日立、三菱、歐姆龍等工業自動化廠家生產的DCS、PLC、RTU等設備。并提供ODBC接口，可與ERP等企業經營管理系統集成，實現企業生產的管理控制一體化。HOLLUAS-MES以生產過程信息為核心，為企業決策系統提供直接的支持，豐富的可靈活配置的功能模塊可以滿足不同行業的應用要求。盡管在商品化、產品化、標準化方面還有很多工作要做，但該軟件可以堪稱中國式的更貼近中國企業的實用MES。其體系結婚如圖15所示。
　　另一個國內知名的產品是浙大中控的ESP-Suite—企業綜合自動化整體解決方案。浙大中控也與和利時公司相似，也就是與Honeywell公司相似，也是由從硬件單機到DCS系統，從硬件系統到軟件系統，由DCS層、ERP層到MES層的模式發展起來的。ESP-Suite是面向流程工業企業的綜合自動化整體解塊方案，包括企業資源規劃(ERP)、生產執行系統(MES)和過程控制系統(PCS)三個層次的軟件產品、工程與技術服務。ESP-Suite企業綜合自動化整體解決方案包括以綜合信息集成軟件平臺(基于關系數據庫)和實時監控軟件平臺(基于實時數據庫)為核心的一系列應用軟件。其體系結構如圖16所示。
　　當然，國內還有一些接近T-MES、I-MES和MES-Ⅱ的產品，不一一列舉。綜上所述，國內的一些產品不能說達到爐火純青的程度，但基本上符合AMR、MESA、ISA提出的主要定義、模型和標準。不管是國內，還是國外，要推進MES的推廣和普及，還任重而道遠。

　　五、MES的發展關鍵是建模技術
　　隨著因需而變的理念提出，西門子公司為MES指出了一個全新的發展方向，它將MES建立在一種結構(生產建模，Production Modeling)之上，通過這種結構，用戶可以用層級模型(Hierarchical Model),將各種專用產品(組件，Component)協同起來，來描述業務(Business)和生產作業(Production Operation)。這正是西門子在全面集成自動化(Totally Integrated Automation)中所展示的概念。
　　近年來，一種新的國際標準正在成為企業的行為規范—控制系統集成規范。這就是國際標準化組織/國際電工委員會的IEC/ISO 62264和美國國家標準組織/美國儀表系統與自動化學會的ANSI/ISA-95，它定義了企業級業務系統與工廠車間級控制系統相集成時所使用的術語和模型。該標準還定義了中間層MES系統應支持的生產作業活動。

　　很多供應商、用戶、顧問都參與了該標準的制定和定義。這就確保了該標準具有堅實的基礎以及高度的可用性。該標準目前由三部分組成，其中第3部分定義了MES的作業活動。它著重闡述了與生產(Production)、維護(Maintenance)及質量(Quality)等有關的作業活動。通常來說，這些活動都是同等重要的，不過，如果和生產或者生產作業無關的話，可能也就不需要維護作業或質量作業了。
　　供應鏈的效率很大程度上受制于業務系統與生產系統的功能集成程度。MES正是以ISA-95為藍本提供了這種集成。系統集成的低下會導致制造系統效率低、可見性差。
　　要想真正了解工廠正在執行的情況，需要一個系統，它可以產生可配置的符合需要的生產報告來顯示各種KPI。這就必須將過程控制的特定數據與生產相關數據關聯起來(例如:訂貨排程、批次、人員、物料等)，以簡化績效問題分析和識別。MES可以提供生產流程的可見性，以創建改善生產流程的條件，并提高制造系統的效率。
　　過程控制、MES及ERP之間的完全集成對現代企業的商業運作來說是至關重要的。制造系統是由許多不同的功能相互協同而構成的。制造系統的整體集成可以幫助企業實現一流的運營效率，相反，零散的解決方案將成為車間績效改善的瓶頸。
　　軟件平臺的有效重用是實現節約成本的關鍵。標準的應用產品通常都是一個龐大的系統，它們包含了很多的功能。但是，當這樣的系統面對千變萬化的客戶需求時，卻又往往顯得力不從心。因為，這些系統很難擺脫那些已經預先在產品中設置好的執行邏輯(隱式規則法，implicit rules approach)。通常情況下，這些預設的執行邏輯是無法根據特定需求去進行修改的。隨著產品的升級換代和相應應用的不斷擴展，這種矛盾就尤為突出。
　　對于今天的制造業企業來說，擁有高度靈活的因需而變的應用系統是企業在商戰中決勝的關鍵。很顯然，應用上述的固化的標準系統，是無法滿足企業變化需求的。因此，西門子公司提出了一種全新而獨特的范例，為制造執行系統的發展開辟了嶄新的天地。
　　SIMATIC IT Production Suite是西門子SIMATIC IT產品的核心。它由SIMATIC IT Framework和SIMATIC IT Components組成。
　　 SIMATIC IT Components提供可以滿足業務基本需要的功能組件。每個組件都是針對具體的制造問題而設計的(例如訂單管理、物料管理、人員管理、報表管理等)。

　　SIMATIC IT Framework是一個建模環境，它通過圖形方式將不同的SIMATIC IT Components功能組合在一起來定義執行邏輯(顯式規則法，explicit rules approach)。SIMATIC IT Framework是根據物理對象(實際的裝置和設備)和邏輯對象(軟件包及應用程序)來完成對工廠模型的創建。這些對生產執行邏輯的顯式定義，以及對工廠模型中不同對象之間相互作用的定義，都是根據實際的生產作業來實現的。
　　SIMATIC IT Production Suite提供了對于第三方組件和已有應用程序進行集成的能力。這樣一來，很多現場應用程序就可以集成進來，并按照SIMATIC IY Framework中定義的邏輯進行協調和調用。
　　通過SIMATIC IT Framework，可以在基于圖形化規則的環境中對企業業務流程進行建模，這就給生產流程的描述提供了一種通俗易懂的方式。這種圖形化模型將制造系統的功能進行了細化。
　　按照ISA-95中定義的MES系統模型，SIMATIC IT Pro-duction Suite涵蓋了其中大部分功能，這也在一定程度上體現了SIMATIC IT研發的指導方針。西門子公司是ISA-95委員會中的正式會員，擁有表決權。
　　SIMATIC IT Production Suite的設計保證了它可以在不同的工廠中快速推廣實施，這對于多地點、多工廠結構的集團企業來說，是極為有利的。因為，這樣可以在最大程度上節約實施成本。
　　SIMIATIC IT Production Suite及其組件涵蓋了MES在任何制造背景下所需的核心功能。西門子公司提供完整的解決方案，這是TIA(全面集成自動化)概念的一部分。SIMATIC IT是MES的主角。SIMATIC IT積極地拓展了全面集成自動化的理念，使得第三方軟件及組件也可以加入進來。通過這種方式，用戶不需要進行復雜的技術封裝就可以完成相應的解決方案。很多西門子產品都預置了大量只要經過初始化就可以使用的對象。

　　六、結語
　　從國外的發展趨勢看，已經形成了一批MES軟件產品和解決方案，出現了一批以MES為核心產品的工業企業管理應用軟件公司，而且企業信息技術應用的焦點已經由ERP轉向MES，然而MES的標準化仍有大量工作要做。

　　從國內的發展趨勢看，CIMS、MES、ERP等概念都進入中國較早，但只以DCS為代表的底層自動化和以ERP為代表的管理系統普及速度較快，因此，中國工業企業的信息孤島和缺損環鏈現象比國外更為突出，也就是對MES層的認識相對落后，但是，確實有一些公司在加快開發中國式的MES產品或應用國外的MES產呂，而且勢頭較好，同時，在認識觀念上由關注ERP到關注MES的轉變也已開始。
　　 從技術角度看，MES的功能正在向控制層和計劃層滲透，三層結構的分工可能更模糊。MES功能中的計劃排產與執行調度模塊(APS)越發突出的推廣普及。它應是MES的核心。單一功能的MES產品正在向集成的MES和整體解決方案發展。信息技術領域的分布對象技術(CORBA、DCOM等)標準日臻成熟是MES發展和集成的基礎。DCS和ERP的普及和提高進一步推動了MES的發展和推廣。