MES,全称为Manufacturing Execution System,即制造执行系统。MES国际联合会(MESA)对其的定义是:MES能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。当车间发生实时事件时,MES能及时做出反应、报告,并用当前的准确数据对它们进行指导处理。

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MES系统是一套面向制造企业执行层的生产信息化管理系统,能够将企业生产所需的核心业务的所有流程整合在一起,提供实时化、多生产形态架构、跨公司生产管制的信息交换。MES可随产品、订单种类及交货期的变动弹性调整参数等诸多能力,能有效的协助企业管理存货能力、降低采购成本、提高准时交货能力,增进企业的生产管控能力,为企业打造一个扎实、可靠、可行的制造协同管理平台。MES一般包括制造工序详细排程、资源分配与资源状态管理、生产单元分配、文档管理、过程管理、产品跟踪和清单管理、性能分析、作业人员管理、设备维护管理、质量管理、过程数据采集等十一个主要功能模块。

MES系统主要功能模块

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来源:沙利文研究院绘制

MES的应用多分布在钢铁、轻工等自动化和信息化程度较高的流程行业

MES对行业的专业性要求较高,需要与行业特点和工艺流程进行紧密的结合,客户对系统定制化的需求较高。目前MES系统主要应用在流程型和离散型两个类型的工业制造领域。流程型制造行业如石油石化、化工、冶金矿业、制药和食品饮料等民生行业;离散型制造行业如汽车、机械制造和电子通信行业。

从目前的发展状况来看,MES在流程制造业方面的应用程度更成熟,这是因为流程制造业在自动化水平、数据采集、生产工艺和生产流程变更速度等方面自动化和信息化程度较高,比离散型更具有发展优越性,其良好的生产运作环境为MES在企业中的运用创造了有利条件。

离散型制造业由于多为机械制造业,过去因为制造业中的各项生产成本较低,能保证较高的毛利水平,企业很少关注上层与下层之间的中间层管理工作,因此MES的发展空间并不大。但随着人力资源和土地成本的不断增加,环境成本不断上升,市场竞争愈加激烈,大环境发生天翻地覆的改变,离散型制造业提出了柔性生产的要求,释放了大量的MES需求,MES系统在离散行业中的应用也呈现出了快速增长态势。

中国的MES行业正逐步走向成熟,随着人们对MES系统认识的逐步加深,MES系统在企业中的应用必将会逐步深入,随着企业信息化应用的不断发展,企业对生产管理系统的需求将越来越多样化,MES系统在中国企业的应用也将更加广泛。

中国MES应用行业分布,2017

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来源:fsTEAM软件采编,沙利文数据中心编制

得益于中国大型的工业自动化改造实践,MES系统市场空间广阔

据沙利文数据显示,中国MES行业的市场规模由2013年的21.3亿元增长到了2017年的71.4亿元,年复合增长率达到了35.3%。随着中国制造业自动化、信息化的持续深入,以及中国企业对精益制造、柔性生产重视程度的日益提升,中国企业管控一体化逐渐进入深化阶段。作为面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统的MES,其需求也将保持增长的趋势,中国MES行业未来的市场发展空间非常广阔。

中国MES行业市场规模,2013-2022预测

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来源:fsTEAM软件采编,沙利文数据中心编制

工业信息化的进步为MES行业的发展奠定基础

MES是信息技术在工业中应用发展的必然结果。在信息技术不断发展、企业管理难度和细度不断增加的大背景下,ERP、CRM、PCS等一批软件应运而生,满足了经营决策管理信息化、管理组织扁平化和集约化的需求,实现了生产过程的自动化和智能化,在劳动力成本日益上升的今天,有效减少了企业的成本压力,并帮助企业提高生产效率,提高产品质量,增强竞争力。

“第十个五年计划”期间,在中国国家科技部“863”计划的支持下,MES成为重点研究课题,此后,MES率先在钢铁、石化行业得到大量应用,得到用户认可,随后扩展到汽车、电子、电器等行业,下游企业对于MES系统的认知正逐渐清晰。经过多年的信息化建设,能源化工企业、部分制造企业已经建立起了计划、生产层面的信息系统,为MES的信息集成共享、分析指挥奠定了良好的基础。

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中国制造业对MES潜在需求推动行业发展

目前中国的制造企业从收到订单到产品出货的还在较大程度上依赖人工,导致生产过程中信息交流不及时、整体效率较低、产品质量欠佳、人工成本居高不下等问题。MES作为制造企业信息集成的纽带,其涵盖的众多生产管理环节,包括生产计划与调度、物流、库存、设备、成本、过程监控、质量、绩效管理等,通过对各个环节信息的监控与收集,提高制造企业生产执行的效率,提高企业的竞争力,概括起来主要表现在三个方面:

①实时监控生产现场;

②提高信息在各部门之间流通的效率;

③增强品质管理能力,建立完整的产品追溯体系。

MES可通过设备管理模块、数据采集模块等基本模块对生产现场进行实施监控,将生产过程中所有的操作信息记录下来,实时收集生产现场的物料、产品质量信息,并自动记录生产作业人员的作业相关信息。MES为生产制造管理服务,通过成本管理模块、物料平衡模块、仓储管理模块等,并结合整体的生产计划,将生产各环节紧密联系,集成信息,提高生产制造过程的效率。同时,MES利用其集成的生产过程信息、设备管理模块、产品质量管理模块等,并基于其现场数据的报表和查询功能,增加信息统计的可靠性与全面性,保障产品质量,保证数据可追溯,对于制造企业的经营管理者而言,是一项实时高效、完整可靠,并能与供应链紧密结合的管理系统。

工业通信基础设施建设不完善,限制MES的智能化应用

未来制造业将加速自动化与信息化的两化融合,这对工业通信基础设施的服务质量、通信可靠度、容量大小提出了更高要求。随着工业互联网建成,制造业中的各个环节都会生成大量的收集、分析数据的需求,如设计、工艺、加工、产品结构等产品数据,生产、质量、采购、库存等经营数据,以及供应商、客户、合作伙伴等价值链数据。海量数据的信息采集、存储、处理将对工业通信基础设施建设的投入提出更高要求,以进一步扩大容量、带宽,提高存储与数据处理能力。根据中国工业和信息化部在2018年6月发布的《工业互联网发展行动计划(2018-2020年)》,中国到2020年底将初步建成工业互联网基础设施和产业体系。

目前,中国工业互联网基础设施与产业体系还未建成,还不能满足制造业互联化的需求。且工业互联网基础设施和产业体系在初步建成后还需要一段时间才能完善,而运营完善的工业互联网是促进MES智能化发展、推动制造业升级的重要基础,因此,MES的智能化应用受到了工业通信基础设施建设还不够完善的限制,在一定程度上制约行业的发展。

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沙利文全球合伙人、全球市场战略规划副总裁兼中华区总裁王昕博士指出,由于发展时间较晚,中国的MES市场还处于起步阶段,目前MES的应用多分布在钢铁、轻工等自动化和信息化程度较高的流程行业。随着中国制造业的转型升级和MES产品的逐步成熟,越来越多的企业开始积极实行自动化和信息化改造,MES在离散行业的推广速度加快,尤其是在机械、电子通信和汽车/零配件等行业。未来,随着MES应用效果的体现和行业自动化条件的逐步改善,MES市场在中国的推广将会进一步提高。

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