国外不同的组织和研究机构研究后形成了很多MES的理论和体系,包括MES的定义、定位模型、功能模型、数据流模型,甚至实施方法模型等,但是并没有统一。比较著名的有以下几个:
1.AMR对MES的定义
美国先进制造研究机构AMR将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”,为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪及所有资源(人、设备、物料、客户需求等方面)的当前状态。
AMR提出了决策层、执行层和控制层的企业信息集成三层业务模型:第一层决策层(ERP)主要为企业提供全面管理决策;第二层执行层(MES)主要负责车间级的协调、跟踪、发现并监控相关趋势;第三层控制层(SFC)直接负责工厂生产控制的环节。
2.MESA对MES的定义
制造企业解决方案协会MESA对MES的定义为: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。当工厂里有实时事件发生时,MES能对此及时做出反应、报告,并利用当前的准确数据对他们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使得MES能够减少内部没有附加值的活动,有效地指导工厂的生产运作过程,从而使其既能提高工厂及时交货能力、改善物料的流通性能,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。
MESA对MES的定义强调了以下三点:
1)MES是对整个车间制造过程的优化,而不是单一解决某个生产瓶颈。
2)MES必须提供实时收集生产过程数据的功能,并做出相应的分析和处理。
3)MES需要与计划层和控制层进行信息交互,通过连续信息流来实现企业的信息集成。
3.ISA对MES的定义
国际自动化学会ISA在2000年发布了《ISA-95企业控制系统集成标准》(简称:ISA-95标准),其目的是建立企业信息系统的集成规范性,ISA-95标准文件内容包含以下四个部分:第一部分:模型和术语(Models and Terminology);第二部分:数据结构和属性(Data Structures and Attributes);第三部分:制造业运作模型(Models of Manufacturing Operations)、第四部分:事务处理技术报告(Transactions Technical Report)。
ISA-95标准定义了企业级计划管理系统与工厂车间级控制系统进行集成时使用的术语和标准,其内容主要包括信息化和标准化两个方面。ISA-95标准所涉及的信息内容有产品定义信息、生产能力信息、生产进度信息、生产绩效信息。ISA-95标准除了上述信息化内容之外,重要组成部分就是生产对象的模型标准化。ISA-95标准的生产对象模型根据功能分成了四类、九个模型,即资源(人员、设备、材料和过程段对象四个模型)、能力(生产能力和过程段能力两个模型)、产品定义(产品定义信息模型)、生产计划(生产计划和生产性能两个模型)。
ISA还在ISA-95标准中提出制造运营管理(Manufacturing Operations Management,MOM)的概念。近几年MOM概念逐渐兴起,一些厂商也推出了MOM产品。MOM覆盖的范围是企业制造运行区域内的全部活动,是一个对象范畴的概念。MES则是一个软件产品或软件系统的概念,MES是为了解决某一类MOM问题而设计开发出来的软件产品,相比MOM更加聚焦。
4.NIST对MES的定义
美国标准技术研究院(NIST)有关MES的定义是:为使从接受订货到制成最终产品全过程的管理活动得以优化,采集硬件、软件的各种数据和状态信息。
5.我国发布工业自动化系统与集成制造执行系统功能体系结构
2010年12月1日,我国发布工业自动化系统与集成制造执行系统功能体系结构(GB/T25485-2010),标准明确了制造执行系统在整个制造类企业集成系统中的定义、主要功能、系统的层次划分、MES通用的功能体系结构,并提供了实际企业MES的参考示例。
6.e-works对MES的理解
e-works认为,MES是一套对生产现场综合管理的集成系统。MES用集成的思想替代原来的设备管理、质量管理、生产排程、DNC(Distributed Numerical Control,分布式数控)、数据采集软件等车间需要使用的孤立软件系统。MES涉及车间现场管理的人、机、料、法、环、测、能(5M2E),从生产排产、生产计划执行、生产工艺指导、生产过程追溯、车间现场数据采集、生产物料供应、设备管控、生产质量管控、在制品管理、人员排班、生产绩效分析等多个维度对生产现场进行集成管理。制造企业应用MES系统的核心价值在于实现生产现场的透明化,实现生产过程的全程追溯,提升产品的按期交付率,遵从行业法规与标准,提高设备和人员绩效,提高生产质量等。
MES是工业4.0实现纵向集成的枢纽,也是智能工程建设的核心系统,如图1-1所示。

图1-1 MES是智能工厂的枢纽(来源:德国专家Scheer教授)