在制造業(yè)信息化進程中，車間級信息化是薄弱環(huán)節(jié)。發(fā)展MES技術是提升車間自動化水平的有效途徑。MES強調車間級的過程集成、控制和監(jiān)控，以及合理地配置和組織所有資源，滿足車間信息化需要，提高車間對隨機事件的快速響應和處理能力，有力地促進企業(yè)信息化進程向車間層拓展。通過構建以“精益生產、智能制造”為特點的車間管理系統(tǒng)，建立數(shù)字化車間，從而實現(xiàn)了精益生產和智能制造。

　　MES體系架構

　　數(shù)字化車間將信息、網絡、自動化、現(xiàn)代管理與制造技術相結合，在車間形成數(shù)字化制造平臺，改善車間的管理和生產等各環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)了敏捷制造。MES是數(shù)字化車間的核心。MES通過數(shù)字化生產過程控制，借助自動化和智能化技術手段，實現(xiàn)車間制造控制智能化、生產過程透明化、制造裝備數(shù)控化和生產信息集成化。車間MES主要包括車間管理系統(tǒng)、質量管理系統(tǒng)、資源管理系統(tǒng)及數(shù)據采集和分析系統(tǒng)等，由技術平臺層、網絡層以及設備層實現(xiàn)。

　　MES執(zhí)行系統(tǒng)構成

　　MES由車間資源管理、生產任務管理、車間計劃與排產管理、生產過程管理、質量過程管理、物料跟蹤管理、車間監(jiān)控管理和統(tǒng)計分析等功能模塊組成，涵蓋了制造現(xiàn)場管理等方面。MES是一個可自定義的制造管理系統(tǒng)，不同企業(yè)的工藝流程和管理需求可以通過現(xiàn)場定義實現(xiàn)。

　　1.車間資源管理

　　車間資源是車間制造生產的基礎，也是MES運行的基礎。車間資源管理主要對車間人員、設備、工裝、物料和工時等進行管理，保證生產正常進行，并提供資源使用情況的歷史記錄和實時狀態(tài)信息。

  　 2.生產任務管理

　　生產任務管理包括生產任務接收與管理、任務進度展示和任務查詢等功能。提供所有項目信息，查詢指定項目，并展示項目的全部生產周期及完成情況。提供生產進度展示，以日、周和月等展示本日、本周和本月的任務，并以顏色區(qū)分任務所處階段，對項目任務實施跟蹤。

　　3.車間計劃與排產管理

　　生產計劃是車間生產管理的重點和難點。提高計劃員排產效率和生產計劃準確性是優(yōu)化生產流程以及改進生產管理水平的重要手段。

　　車間接收主生產計劃，根據當前的生產狀況(能力、生產準備和在制任務等)，生產準備條件(圖紙、工裝和材料等)，以及項目的優(yōu)先級別及計劃完成時間等要求，合理制訂生產加工計劃，監(jiān)督生產進度和執(zhí)行狀態(tài)。

　　高級排產工具(APS)結合車間資源實時負荷情況和現(xiàn)有計劃執(zhí)行進度，能力平衡后形成優(yōu)化的詳細排產計劃。其充分考慮到每臺設備的加工能力，并根據現(xiàn)場實際情況隨時調整。在完成自動排產后，進行計劃評估與人工調整。在小批量、多品種和多工序的生產環(huán)境中，利用高級排產工具可以迅速應對緊急插單的復雜情況。

　   4.生產過程管理

　　生產過程管理實現(xiàn)生產過程的閉環(huán)可視化控制，以減少等待時間、庫存和過量生產等浪費。生產過程中采用條碼、觸摸屏和機床數(shù)據采集等多種方式實時跟蹤計劃生產進度。生產過程管理旨在控制生產，實施并執(zhí)行生產調度，追蹤車間里工作和工件的狀態(tài)，對于當前沒有能力加工的工序可以外協(xié)處理。實現(xiàn)工序派工、工序外協(xié)和齊套等管理功能，可通過看板實時顯示車間現(xiàn)場信息以及任務進展信息等。

　　5.質量過程管理

　　生產制造過程的工序檢驗與產品質量管理，能夠實現(xiàn)對工序檢驗與產品質量過程追溯，對不合格品以及整改過程進行嚴格控制。其功能包括：實現(xiàn)生產過程關鍵要素的全面記錄以及完備的質量追溯，準確統(tǒng)計產品的合格率和不合格率，為質量改進提供量化指標。根據產品質量分析結果，對出廠產品進行預防性維護。

　　6.生產監(jiān)控管理

　　生產監(jiān)控實現(xiàn)從生產計劃進度和設備運轉情況等多維度對生產過程進行監(jiān)控，實現(xiàn)對車間報警信息的管理，包括設備故障、人員缺勤、質量及其他原因的報警信息，及時發(fā)現(xiàn)問題、匯報問題并處理問題，從而保證生產過程順利進行并受控。結合分布式數(shù)字控制DNC系統(tǒng)、MDC系統(tǒng)進行設備聯(lián)網和數(shù)據采集。實現(xiàn)設備監(jiān)控，提高瓶頸設備利用率。

　　7.物料跟蹤管理

　　通過條碼技術對生產過程中的物流進行管理和追蹤。物料在生產過程中，通過條碼掃描跟蹤物料在線狀態(tài)，監(jiān)控物料流轉過程，保證物料在車間生產過程中快速高效流轉，并可隨時查詢。

　   8.庫存管理

　　庫房管理針對車間內的所有庫存物資進行管理。車間內物資有自制件、外協(xié)件、外購件、刀具、工裝和周轉原材料等。其功能包括：通過庫存管理實現(xiàn)庫房存貯物資檢索，查詢當前庫存情況及歷史記錄;提供庫存盤點與庫房調撥功能，對于原材料、刀具和工裝等庫存量不足時，設置告警;提供庫房零部件的出入庫操作，包括刀具/工裝的借入、歸還、報修和報廢等操作。

　　9.統(tǒng)計分析

　　能夠對生產過程中產生的數(shù)據進行統(tǒng)計查詢，分析后形成報表，為后續(xù)工作提供參考數(shù)據與決策支持。生產過程中的數(shù)據豐富，系統(tǒng)根據需要，定制不同的統(tǒng)計查詢功能，包括：產品加工進度查詢;車間在制品查詢;車間和工位任務查詢;產品配套齊套查詢;質量統(tǒng)計分析;車間產能(人力和設備)利用率分析;廢品率/次品率統(tǒng)計分析等。

　　MES與其他數(shù)字化系統(tǒng)關系

　　通過MES、ERP系統(tǒng)、PDM/工藝管理(CAPP)系統(tǒng)、數(shù)控機床聯(lián)網(DNC)/機床監(jiān)控與數(shù)據采集(MDC)系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)從設計/工藝、管理和制造等多層次數(shù)據的充分共享和有效利用。

　　1.ERP系統(tǒng)利用從PDM/CAPP系統(tǒng)中獲取的信息制訂主生產計劃。主生產計劃傳遞給MES，用于車間級排產和車間生產準備。與物料相關的信息需傳遞給數(shù)字化立體倉庫，用于指導倉庫管理。數(shù)字化立體倉庫中物料的存儲信息以及財務信息反饋給ERP系統(tǒng)，用于指導采購與財務管理。

　　2.MES從ERP系統(tǒng)中獲得主生產計劃及物料、供應、采購和庫存等生產準備相關信息后，進行車間計劃排產，并將生產任務下發(fā)給DNC系統(tǒng)安排數(shù)控加工，將檢驗任務下發(fā)給質量系統(tǒng)用于質量跟蹤。同時，MES通過數(shù)據采集系統(tǒng)獲得生產過程中的任務執(zhí)行、加工、物料、工時、設備、工裝和人員等信息，用于生產過程監(jiān)控和車間事件處理。

　　3.QMS從CAPP系統(tǒng)中獲取物料、結構、工藝、工具和設備等信息，從ERP系統(tǒng)中獲取生產計劃等信息，獲取的質量記錄、報告和修正信息等向PDM/CAPP/MES反饋以指導后續(xù)的質量管理過程。并利用數(shù)字化檢測與測量儀對檢測信息進行質量監(jiān)控和分析。

　　4.數(shù)據采集和數(shù)據分析系統(tǒng)利用DNC系統(tǒng)提供的機床聯(lián)網自動采集功能和觸摸屏、掃描槍等手工采集方式進行車間數(shù)據采集，這些數(shù)據傳遞給MES系統(tǒng)用于生產監(jiān)控，與質量相關的信息則傳遞給QMS，用于質量跟蹤、問題處理及統(tǒng)計分析。

　　基于網絡與信息化的制造技術是未來先進制造技術發(fā)展方向之一。以MES為核心的數(shù)字化車間，利用計算機軟、硬件及網絡環(huán)境，實現(xiàn)產品數(shù)字化制造，可提高產品制造能力，縮短產品制造周期，降低制造成本，從而提高企業(yè)競爭能力。