隨著工業4.0戰略的實施推進，數字化轉型成為當前工業企業面臨的重要挑戰，而作為制造執行系統(MES)的選型決策則是實現數字化工廠建設的基礎工作。因此，開展MES選型決策研究具有重要意義。國內對于數字化工廠建設中MES選型決策方面的研究尚處于起步階段，許多企業將MES應用于企業生產過程的監控和管理之中，通過對生產數據的實時采集、處理和分析，實現了企業生產過程的優化。

1 面向數字化工廠的MES選型決策

1.1 數字化工廠需求分析

在數字化工廠建設過程中，制造執行系統(MES)的選型決策起到了重要作用。由于數字化工廠建設涉及的內容廣泛，包括智能制造技術、生產管理技術、數據分析技術等，同時，由于MES與ERP、PLM、OEE等系統之間具有很強的關聯性，所以MES選型決策中應結合MES在上述不同子系統中所具有的功能和作用進行分析。其中，對于生產計劃管理方面的需求主要有:生產資源實時動態管控、車間生產實時調度、生產過程質量管控等;對于生產過程控制方面的需求主要有:現場生產設備實時監控、產能平衡優化調配、故障實時報警與分析等。數字化工廠需求主要來自于ERP系統、PLM系統和MES系統，在選型過程中應充分考慮數字化智能生產工廠在上述不同子系統中所起到的作用，以便為MES選型提供更為充分的數據支撐和決策依據。

1.2 MES選型方法的提出

MES的選型過程需要綜合考慮企業的生產工藝、制造能力、應用需求以及信息化基礎等方面，而企業自身的信息化水平對MES選型起到重要的影響，因此，在分析企業信息化現狀和需求的基礎上，提出面向數字化工廠的MES選型方法。

1）明確MES選型原則:在充分分析企業與工廠需求特點和要求的基礎上，提出MES選型原則，包括:MES業務覆蓋范圍、ERP和MES之間的協同關系、制造過程可追溯性、成本控制和效率優化。

2） 明確MES產品的需求:在分析企業信息化現狀和需求的基礎上，明確數字化工廠對MES功能需求，包括:應用系統性能指標;關鍵功能模塊;應用集成平臺。

3） 明確MES產品選型范圍:分析企業在生產制造過程中對MES產品的需求，包括:產品種類、生產模式、工藝特點、質量特性等方面的特點。

4） 確定MES產品選型依據:根據企業實際需求和MES產品的特點，從軟件的技術特點和市場情況等方面確定MES產品的選型依據，包括:產品功能需求;系統架構技術;系統開發方式;系統平臺架構;軟件模塊劃分方式;項目管理方法。

5） 選擇MES實施廠商:通過對多家ERP及MES企業進行調研，了解其MES實施經驗及效果，并結合企業自身的生產制造能力和信息化基礎，確定MES選型的實施廠商。

1.3 MES選型模型的建立

從數字化工廠MES的特點來看，其對產品質量的提升有重要作用，因此，在對MES選型時應充分考慮質量因素。目前，關于MES的選型決策，通常是企業根據自身的需求提出相應的指標體系，然后從MES廠商提供的產品中進行選擇。然而由于MES廠商提供的產品眾多、質量差異較大、缺乏統一的衡量指標等因素影響，在實際應用過程中，往往會出現“重選型而輕選型”的現象。

為避免上述問題，本文提出了一種面向數字化工廠的MES選型決策方法，主要是通過將定性指標定量化并形成數據結構，建立具有科學性和實用性的MES選型模型。同時，該方法通過分析MES廠商提供的MES產品，歸納出其共性功能和特性，并結合數字化工廠MES的需求特征和各功能模塊之間的相互關系，最終建立面向數字化工廠的MES選型模型。

1.4 MES選型決策系統的設計與實現

MES選型決策系統是MES選型的核心工具，其主要功能是對制造企業提出的MES候選系統進行分析，在比較與評估的基礎上，通過人機交互和決策專家團隊的評估與綜合決策，最終確定實施企業MES的企業選擇方案。該系統的主要模塊包括基礎信息管理、MES選型決策模塊、指標權重管理和指標分析模塊等。

1） 基礎信息管理模塊:提供了對MES系統的基本信息的錄入和修改功能。

2） MES選型決策模塊:提供了對各個備選MES系統的指標權重進行計算、分析、決策等功能。

3） 指標分析模塊:對各個備選MES系統所涉及的不同指標進行分析和評估，提供備選系統指標列表。

2 MES實施方法

2.1 面向數字化工廠的MES實施

MES的實施包括目標分解和過程實施。

1） 目標分解:在MES選型決策階段，需要對企業需求進行分析，針對不同的需求提出解決方案，然后將MES系統整體的實施目標進行分解，得到各個功能模塊的目標。在此基礎上對不同功能模塊制定具體實施方案，并明確各個方案之間的關系。

2） 過程實施:在MES實施階段，需要根據實際需求對MES系統進行功能驗證、業務流程測試以及功能實現測試。在此基礎上對MES系統的功能模塊進行調整和優化，并通過對生產現場管理和信息的采集，實現數字化工廠的管理目標。

3） 目標實現:MES系統實施后能否滿足企業的需求并成功運行。關鍵在于MES系統是否能夠實現與ERP系統、設備管理系統、WMS系統以及生產計劃執行系統等集成。為了提高MES的可擴展性和靈活性，在實施階段要盡量選擇具有開放性和可擴展性的平臺，同時在軟件設計時要考慮到與ERP、WMS等系統的集成。

2.2 MES實施要點

2.2.1 組織層面

MES項目是一個龐大的系統工程，涉及到從市場調研、產品選型、軟件開發到系統實施、交付等各個階段，需要公司各部門之間的緊密配合和統一協調。具體可以從以下幾個方面入手:

1） 建立MES項目團隊，組建項目組。MES項目實施是一個系統工程，需要公司各部門之間的密切配合，因此組建一個強有力的團隊是成功實施MES系統的關鍵。MES實施團隊由項目經理、項目小組成員和技術人員組成，其中項目經理是這個項目的領導者和牽頭人，在整個MES開發過程中發揮重要作用;小組成員主要負責調研市場、協助解決技術問題，在整個過程中起到紐帶的作用。

2） 建立MES項目辦公室，統一協調解決項目問題。MES系統是一個復雜的系統，實施過程中會遇到很多問題，所以需要成立MES項目辦公室，負責協調各部門之間的工作。期間需要明確責任分工。MES系統的實施需要各個部門的緊密配合和統一協調，所以要明確各自的責任和分工，可以建立“首席項目經理”制，由公司領導擔任“首席項目經理”，對整個項目進行統一協調。同時還需要制定合理計劃。MES實施是一個長期的過程，需要不斷調整和完善實施計劃和方案，以保證項目順利完成。可以制定一份詳細的系統實施計劃書，在計劃書中明確各階段工作內容和時間節點。

2.2.2 項目層面

項目層面的主要問題是:對MES的作用沒有充分認識;項目組織架構不合理，項目經理職責不清;項目范圍界定不清，問題點分析不到位;項目實施方案沒有進行充分調研和論證，缺乏可行性分析;對用戶的需求不了解，需求分析和系統開發缺乏深度，需求變更頻繁。

MES作為企業信息系統(IS)的一部分，對于提高企業生產經營管理水平起著至關重要的作用。作為生產管理信息化應用的平臺，其主要目標是: 

1） 實時的生產過程控制。MES可以對生產過程中的設備狀態、工藝流程等實時監控，對影響產品質量和過程效率的關鍵因素進行優化控制，將實時的信息反饋給現場操作人員，指導現場操作人員進行生產操作，實現生產過程的精細化控制。

2） 實現企業車間/生產線在線可視化管理。通過在線可視化管理，MES能夠將企業的生產信息數據化、可視化，在設備或生產線上創建監控點，對生產過程進行實時監控。通過對生產設備和生產工藝的監控，MES可以為現場操作人員提供有關工藝流程的信息和數據，包括設備狀態信息、物料狀態信息等。

2.2.3 技術層面

在技術層面上，需要明確的是，MES系統的選型與實施不是單純地將軟件和硬件進行簡單相加，而是要結合企業自身的信息化現狀，對MES系統的實施進行深入研究。在MES選型階段需要對以下幾個方面進行深入研究:

一是要結合企業自身信息化建設的現狀，明確信息化建設的需求以及實施目標;二是要充分分析和調研企業現有生產管理模式與應用軟件之間的關聯關系，尤其要從生產控制層入手進行分析;三是要對企業的生產流程、業務模式進行深入研究，從整體上把握企業當前實施MES系統的目標;四是要對MES系統實現模塊和功能需求進行分析。

2.3 MES三維實施方法體系構建

2.3.1 基于系統基模理論的MES實施過程維構建

MES系統的基模理論是對MES系統的抽象和分析，在構建MES實施過程維時，首先應定義好基模，通過對MES系統基模理論進行梳理，按照基本模型、修正模型和拓展模型分別描述MES實施過程維中的基模，從而構建MES實施過程維。

MES實施過程維描述了MES系統實現的不同階段中可能涉及到的各種問題及解決問題的方法和手段。根據MES系統實施所涉及到的具體問題，建立不同的基模進行分析，確定各個基模之間的關系與轉換機制，通過建立基于基模理論的MES實施過程維模型，并對其進行分析，進而獲得最優實施方案。

2.3.2 基于信息融合理論的MES實施管理維構建

信息融合理論主要研究的是信息之間的矛盾與統一的關系，從而實現對不同數據之間的互補與集成，以彌補單一傳感器自身存在的不足，提高整體系統在探測和處理數據上的準確性。其在MES實施管理維構建中的應用主要包括:

1） 運用融合理論建立MES實施過程中不同傳感器所采集到的多源異構數據與系統整體功能之間的關聯關系，根據關聯關系選擇合理的傳感器實現數據源之間的有效集成，從而為MES系統功能模型與系統整體性能建模提供支持。

2） 根據融合理論將來自不同傳感器所采集到的數據源進行融合，建立MES實施管理維中不同信息源之間相互支撐、相互促進。

3） 通過對不同數據源的融合，實現對MES實施過程中關鍵環節的有效監測與反饋，從而為MES系統的質量評估與優化提供支持?；谛畔⑷诤侠碚摻ES實施管理維中不同傳感器所采集到的數據與MES系統功能之間的關聯關系，依據關聯關系構建MES實施管理維中不同傳感器所采集到的信息與系統整體功能之間的關聯關系模型，從而為MES實施過程中對關鍵環節的有效監測提供支持。

2.3.3 基于成熟度理論的MES實施應用維構建

MES成熟度是MES產品在制造現場得到應用的程度，體現了企業對MES的認可程度，是企業是否選擇MES、應用MES的重要依據之一。成熟度理論也是制造企業判斷MES供應商能力和綜合實力的重要依據。因此，對MES實施應用維進行全面分析，可以將其劃分為四個維度:第一維度，包括實施環境、組織架構、項目團隊與人員;第二維度，包括項目需求調研與分析、軟件配置管理與資源調度、系統開發過程管理及系統集成;第三維度，包括系統上線后運行維護、業務流程優化;第四維度，包括企業高層對MES的態度與評價。

MES項目需求調研與分析是指通過收集和分析企業制造過程中的生產、質量、設備、物料等管理需求，并結合MES自身功能，利用各種數字化工具和信息技術手段，全面梳理企業的需求，明確項目需求目標，形成最終的需求報告。軟件配置管理與資源調度是指對項目所需的軟件資源(包括數據庫、網絡等)進行統籌管理，對系統所需資源進行合理調配和分配，實現對MES項目所需各類資源的科學配置。

系統開發過程管理是指MES項目進入開發階段后，建立完善的項目管理機制和系統集成流程，確保各階段任務明確、有序執行，并對MES系統的質量、進度以及成本進行跟蹤與反饋。

3 結束語

總而言之，MES選型決策與實施是一項復雜的系統工程，需要企業管理人員和技術人員共同努力，才能達到預期目標。選擇一個合適的MES系統，對于企業生產效率的提高和成本的降低是非常重要的。本文主要從數字化工廠的MES選型決策問題進行分析，并結合企業數字化轉型過程中出現的問題，提出了一種面向數字化工廠的MES選型決策與實施方法，為MES系統的選型、實施以及后續系統功能擴展提供參考。