为了进一步规范MES，正在制定和发展企业信息整合(集成)标准和模型，但是大多数是针对一种特定的工业门类或类似的几种工业门类的。例如，欧洲技术委员会CEN TC310WGl正在为制造业制订高级信息集成解决方案。AachenlnformationSystems在为化学工业开发数据库和元数据库(meta-database)信息集成。ISO正在开发生产数据交换标准STEP(STandard forExchange ofProductdata)。从1997年开始美国仪表学会启动了编制ISASP95企业控制系统集成标准的工作，还有ISA的批量控制标准ISASP8。

    已经成为ISA正式标准的ISA SP95.00.01企业控制系统集成第1部份模型和专用术语目前已被国际标准组织IEC／ISO所接受，正在发展成为国际标准。它详细规定了业务经营和后勤支持系统与生产运行系统之间的接口。其功能模型(参见图7)主要依据国际MES协会提出的模型和美国普渡大学著名教授T．Williams指导下提出普渡企业参考体系结构PERA。

图7　　ISA　SP95的功能模型

    ISASP95．00．01的标准规定了4种主要资源类型，即人员、材料、设备和流程段(process　segment)。前3种资源定义表示人员、材料和设备的信息，可进行静态或动态数据交换；第4种资源从制造流程的角度向经营管理系统提供关于材料、劳力和设备的计划和成本的信息。标准还规定了4个附加的交换信息集合：生产能力信息、产品信息、生产要求和生产响应。这些信息的动态交换通常是在系统之间进行，也是当前大多数经营管理与制造信息集成的基础。标准定义了这类数据的结构和表达这些信息之间的复杂相互关系的方法。生产能力界定经营管理调度所需要的信息；产品界定包括生产一种单一产品(或某种产品的一个生产批次)所需要的材料、设备和人员。生产要求或称排产调度(preductionschedules)界定安排其进行生产的工厂及相关材料、设备和人员。生产响应或称生产特性则界定实际生产的工厂和实际所用的材料、设备和人员。

    ISAS795．00．02企业控制系统集成第2部分数据结构和属性在2001年上半年成为ISA的正式标准。该部分并未增加任何有关集成模型的新概念，但是对第1部分所定义的内容作出详细的规定，并通过举例和图解进行进一步的解释。例如按可使用的人员、所用的材料和已加工的材料所用的设备，以及所用的排产调度和成本控制的流程段来描述生产信息。在该标准的第1和第2部分没有对系统之间的信息交换规定一种正式的协议或详尽的格式，仅仅提供了发生交换的基础。正在编制中的第3部分将要定义为了最终达到企业信息集成，而必须对发生在生产制造与经营管理和后勤支持系统之间的各种活动进行非对称采集的模型。

    ISA SP95的第三部分试图通过定义和详细规定发生在管理层与制造层之间的数据流和功能来重点解决互操作性的问题。它定义最小或基本功能(组件)，以及包括支持管理层与制造层之间交换信息在内的数据流。借助于用一种共同语言，使用户和MES开发、供应商都能以更有效和精确的方法交流、描述自己的要求，表达可提供MES软件包和服务的能力。该标准还具备灵活性，允许MES开发、供应商增加其附加值的功能。例如一个用户要实现一种新的数据历史记录功能，他发现由SP95定义的8个数据历史记录功能中5个可满足其要求。如果某种功能超出了SP95的范围，那么用户可以寻求一个供应商，其软件产品既符合SP95，又能提供额外的功能。

    对ISA SP95标准最严峻的挑战是，它必须满足多种工业和行业对企业信息集成的需要。它必须搞成一个适用于食品工业、化学工业，以及电子工业这些不同类型的工业的跨行业的定义集合，从而保证SP95可以成为复盖离散型制造业、连续流程制造业和批处理流程制造业的MES的标准。

    九、为降低风险，提高投资回报率，从MES入手

    面向制造业和过程工业的ERP在经历了如年代后期的稳健增长后，在2001年和2002年有显著的下降。软件包的许可证收入受到的打击最厉害，而服务的收入继续强劲。同时在大规模的ERP项目已趋于饱和后，大多数ERP供应商正在全力开发中小规模项目的市场。这说明，如何使企业信息技术网络的投资迅速取得回报，引起企业管理层的极度重视。目前广大的制造业和流程工业正在把投资转向工厂级的IT项目聚焦于MES，或在2001年ISA展览会上称的工厂软件上。因为从这里切入，显然要比大把大把的钱花在无尽头的企业IT改造上的风险低得多。据称，一个典型的工厂信息项目其投资回收周期少于12个月。这种投资回报易于定量，且完全可用真实的工厂数据加以检验。

    在经历过去十年多的努力实践和改进后，MES技术显著地变得成熟。它不但有着明确的定义、统一的名词术语和参考模型，而且正在制定相关的包括MES基本功能、XML扩展标记语言纲要等在内的标准，甚至出现了所谓最佳实践的微软的解决方案架构和通用建模语言(Mcrosoft Solution Framework and Universal Modeling Language)。不过我们还应有清醒的认识：如果没有恰当的规划，MES的挑战仍然是高风险的。只有把目标确定为既保证易于在MES本身内部和ERP、SCM等组合的灵活性，又能采用不断改进的新制造工艺的优点的同时，求取制造过程的优化，才能渐进地、逐步地通过MES的实践取得高投资回报。

    十、MES正面临着许多挑战

    文献指出MES面临着十个挑战，这些挑战相互有关，而且因各别环境而相互关连的权重也存在差异。就其典型情况而言，在这些挑战中，80％属于企业文化的范畴，只有20％才属技术范畴。这些挑战主要是：

    *上MES项目时如何使得工厂和企业形成双赢局面。如果工厂人员拒绝引入MES和拒绝对自动化系统作相应的改造，或者如果企业领导层不理解或支持工厂的改造，再好的MES的应用也会沦为失败。

    *不同行业之间的MES应用存在巨大差异。对不同行业的MES的形态结构，应该抓住每种制造环境的基本的和本质的症结所在。

    *对MES系统维护的矛盾。MES是一种应用于工厂的动态的IT解决方案，经常因产品、流程、以及新老产品的产出比例发生变化而不断地有所改变，由于数据库的应用软件实现由过程要求和具体事务的负荷导出的数据模型，所以当过程或产品发生改变，数据模型也必须相应“迁移”。其中包含报表结构和数据关系的规格化，以及增加数据负荷。如果用户在老模型上附加表格，过程的性能将会很快变坏，致使生产线运转速度减慢，于是形成了MES应用的瓶颈。一般地说在5年的周期内，MES的应用软件会有30—50％的变化。而且MES系统有7／24的跨多个系统的网络和设备接口需要维护。因此公司必须聘请或培养具有过程控制、IT和管理业务系统工作知识的制造业IT专家。

    *建立一种共同语言 MES的整合不是轻而易举的。问题出在工厂和企业的应用软件的数据结构不尽相同。企业和MES的应用程序要求共同的规格，以便于在引入新产品和新流程时，能有效地处理业务管理的改变，从而确定标准的工厂侧流程。这是软件维护的矛 盾，改变管理是MES在生命周期、低成本和迅速的投资回报等方面获得成功的关键。工厂侧的系统用基于生产、产品的语言予以处理，然后由MES加以分析变换为ERP的术语—工厂最大产量和能力，也为供应链规划和制定生产的时间进度提供相关数据。鉴于一个公司为优化产品制造和形成流水线作业，通过它的综合IT系统和管理流程，对其下属工厂的生产安排的变化有着相当直接的影响，因此为了简化接口，公司必须在许多技术细节方面与其下属的所有工厂和原有的综合系统取得一致。这包括：共同的网络通信协议；共同的数据结构；共同的事件和通报模型；共同的设备接口和应用软件接口；共同的应用程序整合方法；共同的业务间(B2B)信息格式。如果每一个工厂都用相同的操作系统和中间件，上述问题就变得容易了。但是，许多工厂却用了好几种操作系统和好多种组件结构，这样就有待于发展共同的语言了。好在为垂直综合和水平的工厂整合而发展的共同的语言已进入了最后阶段，这就是一系列的CIM的工业标准，从参考模型到目标模型，再到XML纲要和数据模型。这将极大地简化应用软件和接口的设计、维护和管理方法的改变。

    *建立一种共同的通信协议书 随着新一代以XML为基础的应用软件—可重用基本设计架构(A2F，Application-to-Framework)的企业应用软件接口(EAl)问世，IT的亚结构为建立企业和工厂接口可减少50％的成本。随着技术的成熟，实现MES的成本及MES的维护成本将持续走低。许多当前的整合实践使用了应用软件间(A2A，Application-to-Ａpplication)的接口，在整个企业的IT系统中用了许多不同的通信协议和语言。这样，产品和流程变化，用户就需要对MES进行维护。虽然许多公司已安装了A2A EAI软件，建立了接口库存系统和对点对点接口进行变换(mapping)，但使用A2A EAI，如果工厂和企业内外的多个应用软件在运行时，会使任意应用软件之间的相关数据变得复杂化。在A2FEAI软件中，信息独立地在许多不同的系统和应用软件之间传送，而可重用基本设计架构充当解释、翻译和指导。由此可见，采用A2F的技术路线，使公司在实现新的功能性方面得以增进。在此基础上形成的整合架构，为将现有系统升级为性能价格比远高于目前的IT系统创造了前提条件。A2F带来的另一重要优点还表现在，它把工厂和企业的流程从基于应用的限制加以抽象，并首先构成数据模型。于是公司可为获取高年利润率和扩大市场进行最佳决策，而不必顾及个别软件模块的限制。

    *建立有效的管理改变机制 为了有效地处理MES的许多改变，需要把一种专门的改变管理机制(CMS，change management system)和指导委员会纳入企业的组织之中。MES指导委员会应进行全面的决策和在规范的基础上使改变活动得到优先处理。

    *正确地评估症结所在 在一个企业开始其漫长的管控一体化进程时，最艰巨的任务是在实现MES的第一阶段识别出效率最差的流程。一般来说，工厂人员仅以一种定性而又带有一定的主观臆断的方式了解生产的瓶颈和浪费所在，缺少充分的数据予以验证。为了证明MES项目的可行性和确定投资回报周期，必须对制造过程作定性分析和评估，找出瓶颈和优先解决的范围。如果环境允许，先从小范围起步。在第一和第二阶段，只在二至三个自动化区进行试点，且只与企业管理系统作很少的整合，甚至不作整合。之所以作出这样的折衷，是基于以下的考虑：项目不大，但也能为完整的整合系统提供一个内容广泛的数据模型。因此，可在选择软件要包括哪些必要的功能性方面，为第三阶段及以后的发展作出明智的抉择。如果经济上没有问题，基本上应使整个系统可视化，这样便于对制 造过程和是否满足设计要求进行评估。

    *对事务负荷和数据模型的要求作出定量分析和配置 一旦完成制造过程评估，在选择软件之前首先要把各种要求加以确定并冻结。在分析数据库事务和数据负载中选择软件，结果导致数据模型的确立。此分析勾画了在最坏的情况时的数据长度、发生最坏情况的次数，以及在一个生产进行过程中同时出现的事务类型，在此时MES不致造成生产周期时间变慢。一般地说，带宽和响应问题主要来自一大批参数数据、测试算法、工作命令，以及在一个单一客户过载问题。一旦确定了数据模型和事务规范，便可以选择软件的体系结构，以使这些规范达到最佳。许多用户跳过数据建模过程，仅基于外在的特性要求就去采购软件。这或许会导致数据库处于很不正常和存取缓慢的状态。

    十一、MES软件开发及应用市场的两个动向

    MES软件开发商和MES的系统集成商正在受到来自两方面的挤压，即ERP软件开发商和系统集成商自上向下的渗透，将其功能扩展到MES来，以及HMI和SCADA软件开发商和系统集成商从下向上的冲击，增加MES的功能。

    实力雄厚的自动化系统供应商(如Siemens，Rockwell Automation)都在采取并购一些卓有成效的MES公司，或开发MES软件包来抢占MES的市场。Siemens收购了比利时的Compex IT Plant Solutions公司的MES产品proCX,主要用于制药工业和生物工程。Rockwell Automation推出了生产管理软件解决方案RSBizware，针对离散制造业和批量生产过程。

    据了解，Rockwell Automation还以OEM方式向北京和利时公司提供有关MES的软件。

    目前的MES软件产品并不是适合所有行业的，读者若有兴趣可以查阅参考文献所给出的MES软件性能表。

    十二、小结

    (1)MES在整个企业信息集成系统中承上启下，是生产活动与管理活动信息沟通的桥梁。不实施MES，管控一体化只是一句空话。对于面向制造加工业和过程工业的ERP，脱离MES将无法根据市场需求去组织、管理和优化生产。

    (2)MES技术在过去十年来已显著地成熟。但MES的发展和应用是一个过程，而不是一个事件，不可能想象成功的MES实施是可以一蹴而就的。要取得长期的成功，要求改造制造环境，要求获得有组织的支持，要求管理机制作适应性的改变。与此同时，MES软件在改善维护、改善与其它IT管理软件的接口等方面也有待于进一步发展、提高。

    (3)要使企业信息技术网络的投资迅速取得回报，从MES人手是一种明智的选择。但是MES的实施需要恰当的规划和细致的分析，可从旨在解决一两个当务之急的工厂生产瓶颈问题着手，逐步地扩大。