制造执行系统（MES）标准的综述

    在以ERP（Enterprise Resource Planning，企业资源计划）为代表的企业信息化深入发展中，许多企业特别是商业企业受益匪浅。然而众多的制造企业却没有那么圭运，甚至遭遇不同程度的失败。这一现象并非我国独有，在工业发达国家也是如此美国ARC公司调查结果显示，53%的客户反映ERP在企业生产中存在以下问题：重复投入、高成本、信息冗余、“信息孤岛”、各系统的信息无法相互理解。仔细分析这些现象的原因，可以发现：以ERP为代表的企业管理信息系统缺乏车间生产现场实时数据的支持，从车问底层到企业上层信息是脱节旅部分企业甚至没有生产现场的信息，即使有其信息也是滞后或失真的；并且上下层系统的信息数据结构不同，描述方法小一致，各系统之间数据无法相互理解，不适应企业信息系统集成的需要。应此需要将信息化工程向生产车间推进，实现企业管控系统集成，制造执行系统（Manufacturing Execution System，MES）的实施为解决这一问题提供了可能。

1 MES简介

    MES在1990年由AMR（Advanced Manufacturing Research）组织提出并使用，是将制造业管理系统（例如MRPⅡ/ERP/SCM等）和控制系统（例如DCS、SCADA、PLC等）集成在一起的中间层，是位于管理层与控制层之间的执行系统。MES是一个特定集合的总称包括些特定功能的集合以及实现这些特定功能的产品。MES也不是一个特定行业的概念，而且应用于各种制造业的重要信息系统。MES的任务是把管理系统的指令传达到生产现场，并将生产现场的信息及时收集、上传和处理，是上下两层之间信息的传递系统。

    根据标准化、功能组件化、模块化的原则，MESA（Manufacturing Execution System Association International，制造执行系统国际联盟组织）于1997年提出了著名的MES功能组件和集成模型。该模型主要为11个功能模块：（1）生产资源分配与监控；（2）作业计划和排产；（3）上艺规格标准管理；（4）数据采集；（5）作业员工管理；（6）产品质量管理；（7）过程管理；（8）设备维护；（9）绩效分析；（10）生产单元调度；（11）产品跟踪。AMR组织把遵照这11个功能模块的整体解决方案称为MESⅡ（Manufacturing Execution Scrlution）。

    MES是一个庞大的系统，在实施过程中难度大，成本高，成功率低，没有成熟的基木理论支持，主要表现在：没有统一的管控系统集成技术术语、信息对象模型、活动对象模型和信息流的基本使用方法，用户、设各供应商、系统集成商三者间的需求交流困难，不同的硬件、软件系统集成困难，集成后的维护困难。针对这些问题，还需要在MESA功能模型的基础上，研究和开发相应的MES应用技术标准，用于描述和标准化这类软件系统。

2 OAGIS标准

    OAGIS是由OAG（Open Applications Group）为企业信息系统集成而提出的商务语言标准：OAG是一个由企业应用软件开发商和用户所组成的开放式非盈利性组织，其成员包括Oracle，PeopleSoft，Boeing等公司。OAGIS定义了一系列业务对象及应用场景，满足OAGIS标准的企业应用系统之间可以方便地实现集成和互操作，提高了软件的即插即用能力。OAGIS是世界上应用最多的商务语言标准，它也包含了MES与ERP、PDM等系统之间集成的相关标准。因此在MES系统的开发中可以遵守OAGIS标准，以提高制造业信息系统的集成能力。

    OAGIS基于XML语言，它的基本思想是将企业信息系统之间的集成看作系统之间业务对象文档（XML文档）的传递，例如装饰布生产企业CAD系统与MES系统之间传递的产品设计单。OAGIS对业务对象作出了规定，业务对象文档巾封装了系统之间传递的数据以及对数据的处理要求，其数据结构由应用区和数据X_组成。应用X,包含系统发送业务对象文档所需要的信息，如创建业务对象文档系统的标示符、逻辑位置、创建时间、身份认证等信息；数据区包含业务处理所需的数据以及对数据的处理要求。OAGIS针对各种集成场景共定义了近200种业务对象文档，并提供了一种扩展机制，用户可根据需要对业务对象文档的内容进行扩展。

    OAGIS定义了一系列业务对象集成场景，集成场景是对企业信息系统进行集成的一个参照模型，海个集成场景都描述了集成的目标，参与集成的系统以及系统之间交换的信息以下是几个MES与ERP等企业管理信息系统集成的部分场景。

    （1）ERP与车间计划集成场景。该场景是ERP系统、车间级生产计划制定系统、生产过程管理系统、车间级生产能力分析系统之间的集成场景。在该场景中，生产能力分析模块根据ERP系统下达的生产指令进行生产能力分析，车间级生产计划制定系统根据生产指令和生产能力分析结果，制定生产计划并发往生产过程管理系统。
    （2）设计变化集成场景。该场景是PDM、ERP和MES之间的集成场景，PDM中的产品数据发生变化时，ERP和MES中的产品数据也进行相应调整。
    （3）工艺数据同步集成场景。在该场景中，制造工艺数据发生变化时，MES中的数也相应更新。
    （4）生产同步集成场景。对MES以及其它系统中的生产指令数据进行同步和更新。
    （5）在制品统计集成场景。对ERP、MES以及其它系统中的在制品数量进行确认
    （6）人力资源集成场景。在该场景中，ERP系统中的人力资源管理模块从MES中获取工人的工作时间和工作日程安排等信息，MES从人力资源管理模块获取工人的个人信息
    （7）设备维护集成场景。在设备维护模块与其它模块之间传递设备维护信息。