MES系统即生产过程执行管理系统，MES系统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。当工厂发生实时事件时，MES系统能及时反应、报告，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES系统能够减少企业内部无附加值活动，有效地指导工厂生产运作过程，提高工厂及时交货能力，改善物料流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。

        MES推动生产制造运营活动的有效执行，利用当前的精准数据、MES指导手册、触发事件、报告来分析工厂活动。通常MES系统由一系列功能组成，包括从订单释放、生产制造、到最后的产品发货等一系列的产品管理运营活动，规定了产品整个生产过程的各个阶段。

工业4.0趋势下的信息系统模型

        工业4.0标准一直都在动态变化，以目前的趋势分析来看，从信息系统模型的角度出发，表现为如下图所示的特点：以工厂MES与企业ERP为核心，云计算、大数据、各层次用户群融合在一起，可以整体实时动态变化。要搞清楚这个异常复杂的模型，我们就要从核心入手，先搞清楚工厂MES与企业ERP的异同与联系。

工业4.0标准特点

ERP和MES系统之间的区别与联系

        ISA-95标准还提供了定义生产运营管理活动功能范围的指导原则。这包括管理定义、资源管理、详细计划、调度、执行管理、数据采集、追踪和分析，这些定义可以用于生产、维护、质量和库存等多个领域。传统上，MES一度被视为ERP（第4层）与控制和自动化层（第2层）之间的解释层。在该角色中，MES系统的目的就是记录、控制所有来自于ERP层的产品订单（以几乎实时的方式）。实现的方式，就是通过与控制层的接口，来收集和提供实时产品数据，并将所有必要的物流和财务相关数据传回ERP系统。但是，仅仅这样来定义MES的功能，并不能判定其在提高生产制造能力、质量和灵活性方面所具有的巨大潜力。它处理实时数据、执行业务规则，并将其与工程、质量和生产质量流程整合起来的能力，使其成为持续改进的理想平台。灵活的架构要想发挥MES真正的潜力，需要将注意的焦点，从试图在分类目录中定义每件事的位置，转向定义为了实现最终用户产品价值的最大化所需的事。自从生产制造企业解决方案协会（MESA）开发出第一套模型以来，MESA和行业普遍认为，在生产制造公司内共存的不同系统之间的界限是流动的，而不是僵化不变的。在考察ERP和MES软件之间的界限时，可以发现很多功能之间，有明显的重叠。比如，计划、订单控制、人力资源和维护管理，当然这只是举了几个例子。在组成MES层和监控层（第2层）的活动中，也可能存在功能重叠。先进的分析框架，有助于帮助企业确定在不同层面上部署系统的可行性、工作量、费用、灵活性、以及可维护性。例如，由CGI/Logica创建的框架，归纳了15种类型的问题，可以帮助生产制造企业确定其软件需求。部署系统的标准包括：1、分辨率：进行追踪所需的数据分辨率是多少？2、响应：运行所需的是实时数据吗？还是可以以批处理的方式进行？3、可配置性：该配置是否具有开箱即用的产品特性，还是必须进行客户定制开发？4、可改变性：生产制造过程在确定的时间内必须保持稳定，还是需要频繁的改变或修正？

MES系统的核心：ISA-95标准

        我们要了解MES在制造过程中的定义，其中最重要的是ISA-95标准。该标准由国际自动化协会（ISA）联合生产制造业协会，以及包括控制、ERP和MES等多个行业系统供应商共同开发制定而成。ISA-95利用生产运营管理（MOM），来描述MES的概念，在某种程度上该词具有更广泛含义；但是两者其实都在尝试，为商务物流软件以及生产制造运营软件之间的信息交换建模。它们还为软件执行的活动、以及生产制造运行系统内部的信息交换建模。下图描述了ISA-95中规定的生产制造过程中决策制定的各个层级。

 生产制造过程中决策制定的各个层级

        其中，第4层，业务规划和物流决策，由ERP和供应链管理系统（SCM）为决策提供支持。第3层，是传统的MES功能，用于提供追踪信息并进行趋势分析，并为诸如工作流程、配方控制以及维护等方面的决策提供支持。第0层、1层和2层，则是和实时生产事件相关，比如过程检测、监控过程的操作以及过程自动化技术等相关。这是分布式控制、监测控制和数据采集（SCADA）以及可编程逻辑控制器（PLC）系统的应用领域。ISA-95还致力于改进不同层级之间，尤其是ERP和MES系统之间的互操作性。下图描述了精简的ISA-95标准系统概览，并将其映射到普渡参考模型。虚线代表ERP系统和控制系统之间可能存在的边界。

精简的ISA-95标准系统概览

        在大多数典型的流程中，计划订单先传递给控制层，然后控制层返回生产线的响应和功能信息。该标准描述了物料、人员、设备和其它信息，这是建立一个有效的计划模型所必需的信息。该标准并不是要决定哪些系统在哪些情况下可以使用。它仅仅是提供中立客观的指导准则和数据交换结构，这样企业就可以据此做出调整，以便适应公司的具体情况。

模块化的MES系统

        相较于包含所有可能功能的整体解决方案，MES必须由一系列的模块组成，这样工厂就可以根据其业务情况，从中选择合适的模块来实施。模块化通过以下方面来提供帮助：1、可扩展性：由于策略问题或者人员或者财务资源等方面的原因，生产制造商希望逐步部署所需的功能；2、迁移：与可扩展性类似，功能模块需要逐步引入，与此同时保持与原有解决方案的交互；3、领域专业化：尽管MES可以提供的功能涵盖的范围非常广泛，但是并不包括某些特殊行业的需求。4、模块化不能增加到现有软件产品中去。产品在初始阶段，就必须按照模块化设计，并且通过结构化或者基于解决方案的框架，为将来的扩展保持开放状态。这种更模块化、系统化的软件开发方法的另外一大优点是，它是一种更通用的系统，可以适用于不同行业、可以应对生产制造所带来的更为广泛的挑战。它还提供了一种为整合不同工艺过程的、更复杂的场景建模的能力。

        对于制造企业来说，生产是企业最大的动力，但面对繁杂的生产环节和大量的信息数据，再强大的人脑记忆也远远不够使用，企业只有通过借助生产管理软件，优化生产管理流程，提升生产管理能力，做到生产可追溯，才能真正实现工业4.0。