基于中国制造2025的MES发展前景分析

王泰恒

摘 要：MES作为现代化智能制造的重要组成部分，对于企业实现生产制造的自动化具有重要意义。本文结合MES系统在中国制造业的应用现状，对基于中国制造2025的MES发展前景进行分析。

关键词：执行系统；中国制造；未来发展

Abstract: MES, as an important part of modern intelligent manufacturing, is of great significance for enterprises to realize the automation of manufacturing. Combined with the application status of MES system in Chinese manufacturing industry, this paper analyzes the development prospect of MES based on Made in China 2025.

Key words: executive system; Made in China; Future development

随着信息化和网络技术的发展，在企业管理层面有ERP等系统帮助实现对企业资源的有效计划与控制；在设计开发层，有CAD等计算机辅助设计软件；在加工制造层有PCS帮助企业实现生产过程自动化。这些系统与技术帮助企业生产效率大大提高，市场影响力也有了巨大提高。但是与此同时出现一个问题：企业上下游出现断层，管理层与加工制造层之间出现断层现象，即在管理层与现场缺少信息沟通的桥梁。为解决这个问题，美国先进制造研究中心（AMR）在1990年提出制造执行系统的概念，即搭建起管理层与现场的桥梁。1997年，美国国际制造执行系统协会（MESA）对MES有了更详细的定义，即能够通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理，当生产车间发生实时事件时能对此做出及时的反应与报告并根据实时数据进行指导，通过对现场生产状态的快速响应减少企业内部的无附加值活动，有效指导生产，增强企业影响力。

一、MES在国内的发展

1.MES的发展

随着信息化时代的来临，在国家对智能制造、工业互联网等支持政策的引导下，在新的信息技术引领和企业巨大需求下，MES 的研究得到了快速推进，已广泛应用于钢铁冶金、航空航天、机械加工等各类制造企业，取得了良好的经济效益和社会效益。例如，长城汽车徐水一工厂利用MES系统构建办公监控网络以及设备管理网络，系统网络具有可靠性强，稳定性较高，层次分明，拓展性强且对工业环境适应性较强的优势；天津火箭公司零件制造车间生产流程，运用TOC 及JIT 管理理论，设计并应用MES 制造执行系统，将车间级作业计划延伸至工序级任务管理，以生产瓶颈热处理环节为控制点，制定科学合理的生产计划，结合车间可视化看板建设，实现车间生产过程透明化管理。

当今中国制造业企业主要集中在ERP以及现场自动化管理方面，以国内某著名机床制造企业J企业为例，企业设计科室之间已基本实现自动化管理，能够根据客户的需求进行设计和资源调配，生产车间自动化程度也有了很大提高，但是存在两个问题，一是生产车间的设备协调依然较差，很多情况下产品需要集中到几台机床进行加工，另外机床加工任务相对较少，无法将资源充分利用；二是某些车间缺少相应办公系统，依然需要人工进行生产任务下达。此外班组配备的平板等设备，对于某些文化水平不高的工人使用起来仍然有困难，且接触灵敏性仍有待提高。

2.MES在国内发展的局限

现阶段MES在国内发展局限性主要体现在如下方面：

（1）传统的MES具有鲜明的工业3.0的特色，在工业4.0的智能工厂及智能制造系统的大环境下，传统MES具有鲜明的工业3.0的特色，即电子信息化，使用PC/PLC等电子信息化设备控制机械生产，大幅度提高生产效率。

（2）现阶段MES系统市场良莠不齐且概念过时，根据MESA的最初的规定，MES系统要有11种功能，如图1所示。按照MESA规定只包涵一种模块即可称之为MES系统，由此造成有一种功能就可以叫MES系统，现在国产MES系统功能可达20余种也叫MES系统。这种定义标准不严谨且过时导致的后果MES系统鱼目混珠，严重打击研发企业的积极性。

（3）系统面向对象亟需转变。PLCopen 中国组织名誉主席、著名MES 专家彭瑜教授认为MESA在最初制定MES系统标准时是基于MES厂商需求，现在随着工业4.0以及中国制造2025计划的实施，客户的重要性越来越大，对MES系统的复杂程度也提出更高要求，因此MES系统的面向对象也应以MES客户为主导。

（4）对人力的依赖。从宏观角度看，我国制造业企业距离国际标准还有相当大的差距，在西方发达国家中，每单位工业机器人比率都超国际标准的55，而中国只有22；从微观角度来看，国内生产企业仍有较高的人工作业，诚然这与中国从事制造业的人口基数较大有关，但这给相关信息收集带来巨大麻烦。由于各制造业企业内部有巨大不同，MES系统是高度集成化且基于实时处理的系统，因此系统集成难度较高，相容性较低，MES系统形态有了较大差异，这导致MES产品与服务市场的多样性，很难形成规模效应，阻碍了MES企业扩张。

图1 MESA最初规定11种功能 图2 兰光六维MES理论

三、基于中国制造2025的方向

1.中国制造2025相关内容

（1）推进信息化与工业化深度融合：加快推动新一代信息技术与制造技术融合发展，把智能制造作为两化深度融合的主攻方向；着力发展智能装备和智能产品，推进生产过程智能化，培育新型生产方式，全面提升企业研发、生产、管理和服务的智能化水平。

（2）加强质量品牌建设：提升质量控制技术，完善质量管理机制，夯实质量发展基础，优化质量发展环境，努力实现制造业质量大幅提升。鼓励企业追求卓越品质，形成具有自主知识产权的名牌产品，不断提升企业品牌价值和中国制造整体形象。

（3）积极发展服务型制造和生产性服务业：加快制造与服务的协同发展，推动商业模式创新和业态创新，促进生产型制造向服务型制造转变。大力发展与制造业紧密相关的生产性服务业，推动服务功能区和服务平台建设。

2.MES的改进

（1）专案化。中国制造2025强调要加快制造与服务的协同发展，即不但要求制造企业与客户之间的良好关系，制造企业与其上游企业的发展也同样重要，MES系统的发展不应追求普适性，不同行业有不同特点，不同行业的MES的差异化很大，这是中国MES系统的优势，国内系统应该潜心研发，不再追求一款软件吃遍天，而应该针对不同行业的特点，潜心研究，将不同特点融入相应的产品中，开发不同的专业系统。正如有专家说的“如果有人告诉你他的MES可以适用很多行业，要么他不懂MES，要么在骗你”。

（2）以人为本。不同于ERP及PLM面向对象的受过高等教育的人才，MES更多情况下面对的是受教育程度较低且相对较为保守的制造业工人，因此MES不应以复杂和精巧程度为衡量指标，应以简洁的操作界面，一键化的操作使制造业工人感受到系统可以大幅减轻其工作量且使其工作感到轻松，不会产生被领导监控的排斥感。同时，吸收工业1.0-工业3.0留下的优秀的成果和人文精神，除了在设备系统等硬件方面进行升级，车间工人的技能，素养以及相应的随着操作水平的提高，其待遇也应有提高。

（3）制定新标准。针对智能制造的飞速发展，相应的标准应时时进行更新，传统能够完成上图一种功能的系统就可以被叫做MES的系统应该被取代，例如兰光MES公司提出的“六维智能”理论在其产品研发过程中收到了良好效果（图2）。

（4）与新技术的融合。近年来，云技术、5G理念等新兴技术理念的兴起为智能制造提供了更大的可能性，也大大促进了MES的发展，例如，5G的数据传输速度比现在的4G网络快25倍，延迟几乎为零，有望提供无限的机会来加强链接和数字化。虽然5G网络仍旧需要时间去发展成熟，然而该创新已经在制造方面产生了巨大的影响。两个世纪以来，工业化一直在向现代化的制造发展，物联网在多台机器上安装传感器，意味着工厂正在创造比以往更多的数据。而通过有线网络传输的成本是昂贵的，Wi-Fi网络也会很快变得拥挤，但5G能够支持数万个端点的高连接密度，从而真正实现大规模使用工业数据。

四、结语

随着中国制造2025时代的到来，传统的信息化电气化的制造业必将受到巨大的洗牌，制造业不单单是企业的问题，售后服务，个性化设计与制造将会成为新的市场契机，各种先进制造模式也会层出不穷，一方面我国不能拘泥于国外的已有定义，要借鉴工业4.0 等先进理念，结合中国制造业的现实，与时俱进，勇于提出我们自己的理念，将一些传统的精华和先进的理念融于MES系统中，使MES真正成为企业智能制造的核心使能系统，满足中国制造业智能化转型升级的需求，另一方面企业也应该意识到提升性能并不是灵丹妙药，企业应该投入相应的资金并进行人员培训和在进行尽量少的更新机器的情况下实现二次改造，产生更高的经济效益。

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【作者简介】王泰恒（1996.08-），男，汉族，山东省济南市人，西南林业大学硕士研究生在读，主要研究方向：先进制造技术。