第 3卷第 1期
2004年 3月
长沙通信职业技术学院学报
Journal of Changsha Telecommunications
and Tec~ology Vocational CoUege
V0l-3 No．1
MRr．20【)4
生产现场管理执行系统(MES)探讨
张桔娴。汪国忠
(长沙通信职业技术学院，湖南长沙 410015)
【摘 要】阐述了生产现场管理执行系统(MES)及其对生产制造现场的管理所带来的各种影响。从分析生产现场管理现状
与问题入手，介绍MES系统的强大功能及如何建立一个成功的MES系统。
【关键词】生产现场执行系统；MES功能：措施
【中图分类号】F270．7 【文献标识码]A [文章编号]1671一-9581(2004)-01-052--04
On M ES
ZHANG Ju-xian，WANG Guo-zhong
(Changsha Telecommunications and Technology Vocational College，
Changsha，Hu’nan，China 410015)
Abstract：This paper analyzes MES and its influences to the management of the worksite．By 8IlalyziIlg the current situation
and Ix~blems of MES．this paper introduces its powerful l~ tions and the ways tO build a successful MES system．
Key W m-ds-．MES；functions of MES；measure
随着时代列车的快速前进，人类社会也进入了
以信息技术为主导的二十一世纪。这是一个新的时
代，一个一切以信息技术为准则的时代，一个信息
技术无孔不入、无处不在的世纪。信息时代的来临
给我们带来了新的生活和游戏规则，只有不断地适
应信息社会的要求，我们才能有自己的生存之地。
同样，信息技术也在不断地改变着我们的思
维，包括我们对企业管理的认识。随着信息技术的
发展，它给企业管理带来了全方位的、革命性的变
化。对于正在进行的这场管理信息化革命而言，现
在企图进行全面的特征描述和概括可能是徒劳的，
所作出的任何判断和预测都可能是不准确的。现在
唯一可以确定的是这场信息化革命对管理理论和
实践的影响是重要而深远的。有人说，未来的工厂
将只有两个员工：一个人和一条狗，人是喂狗的，而
狗是防止人去碰厂里的电脑的。所以各种管理方法
的创新开始越来越倾向与依靠信息技术手段。于是
目前市面上便出现 了 EBP、SCM、CRM、EIP、PDM、
MRP、MRPII等林林总总的信息化管理软件，并开始
广泛地应用于企业管理中，也取得了较好的管理经
济效益，并逐渐为更多的管理者所接受应用。
但是以上系统都主要是对企业的管理数据进
【收稿日期】2004-02-12
【作者简介】张桔始1(1981一)。女。湖南长沙人。长沙通信职业技术学院计算机系教师。研究方向：计算机网络。
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第 1期 生产现场管理执行系统(MES)探讨
行处理和运算。主要是应用在计划、预测、计算等方
面，但是对企业管理要求的重点⋯ ～生产现场管
理都没有涉及到，所以，企业的生产现场的管理就
象在黑箱中操作一样，也就使许多管理效益无形中
打了折扣。目前在国内的海尔、联想等著名厂商开
始使用一种新的信息化管理技术，就是制造执行系
统 (MES)，在国内也称现场数据采集系统。这是一
个集硬件与软件于一体的系统，下面我们就具体的
对其进行讲述。
1 生产现场的管理现状与问题
行销在这一、二十年间从生产导向快速地演变
成市场导向、竞争导向，因而也使得生产现场的状
况起了很大的变化，传统现场管理方式己无法应付
这种崭新的局面，下面我们可将生产型态的变化及
引申的问题粗略的归纳成以下四点：
1)产品生命周期缩短
2)少量多样生产形态
3)市场变化快速难以预测
4)国际性竞争，日益激烈
2 生产制造执行系统——MES
计算机在制造业的应用及计算机本身的发展与
生产形态的演变，是息息相关的。过去的生产形态
较为单纯，属于由上而下 op Down)规划形态，计算
机应用的重点在生产规划管理(MRP-11)及一般事
务处理，而现场作业管理仍停留在传统人工窗体作
业形态 。即使有所谓现场管制功能 (Shop Floor
Control—SFC)，也受制于传统大型／微型计算机及
电子科技，多是由收集相关资料，再以批次方式输
入处理，所提供之功能有限。
在工厂自动化(Factory Automation—FA)方面，
过去多是强调在物流自动化 如【ial Flow All10lIla ，
例如自动化生产设备，自动化检测仪器，自动化物流
搬运储存设备等等。他们确实取代不少人工，解决
了一些生产瓶颈，但也因相关作业配合不当，并没
有充份发挥他们的功效，而有所谓 “自动化孤岛”
之称(Islands of Automation)。
前面所提的问题，需要有一种现场信息流自动
化系统(Frontline Data Automation)来解决，这类系
统如果是运用在工厂制造现场，我们称之为制造执
行系统一Manufacturing Execution System(MES)。在
日本，他们称之为生产时点管理情报系统 (Point of
Production—PoP)，取法可模拟商业 自动化中的销
售时点(Point of Sales—POS)，日本的命名颇为传
神，因为无论 POP或 POS，其精神是一致、观念是
相通的，都可说是一种由下而上(Bottom Up)实时掌
握现场状况的情报管理系统。
MES导入之前，公司 MRP系统与生产现场之
间透过人为方式沟通，使生产现场如同黑箱作业，
无法掌握实时正确信息。而导入 MES之后除了提供
现场信息流 自动化之外，它扮演承上启下的功能，
达到计算机整合 (Computer-IntegratedManufacturing
— CIM)的境界。我们从 MES这三个英文缩写，不难
看 出，它 MRP(Manufacturing Resource Planning)或
ERP(Enterprise Resource Planning)系统之间的互动
关系，一个是上层的规划系统(Planning)，一个是下
层实际的执行系统(Execution)。
3 发展沿革
MES的需求是这十多年来生产形态的变革所
产生的，因此它的发展历史 比MIS、MRP／MRPII、
CADcAM 等要短。在先进国家中，多有专业从事
MES的公司，而他们启源也多是源 自公司内部的需
求，以项目计划方式进行，当累积相当经验之后，逐
渐形成独立之专业公司，而其系统也开发至相当成
熟标准。通常是针对特定的产业生产形态，或特定的
功能需求而开发出较为标准化的 MES。(例如美国的
Consilium，加拿大的 Promise公司皆是开发 IC厂
MES的知名厂商。)或者是实时品管系统，或现场排
程等特定功能也有厂商开发此类产品。另外，许多公
司累积多年技术经验之后，开发一些核心的发展工
具，一方面卖这些发展工具给 System Integration厂
商，一方面自己也利用这些工具，承接 MES的案子。
4 MES功能
我们将现场管理分成四个功能层次，依序是：
1)追踪功f~tTracking)
2)监督功能(Monitoring)
3)控制功能(Controlling)
4)管理功能(Managemen0
以下我们就此四大功能，就传统方式及 MES
做一比较。
4．1 追踪功能
它的特色是尽量利用自动辨识技术，传感器或
是与设备仪器的联机，能自动搜集现场生产情报，
而下达的生产指示也可透过各类电子显示装置实
时告之作业人员，达到无纸化(Paperless)的境界。传
统人工窗体收集方式，需透过层层人工操作程序，
才能到达管理者手中。
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长沙通信职业技术学院学报 第3卷
它的缺点是：
1)作业缓慢，没有时效性，而使情报价值大减。
2)错误率高，所谓 Garbage In Garbage Out。错
误情报甚而导致错误判断决策，影响层面更大。
3)可利用性偏低，如果资料只是用人工记录在
窗体、报表中，而不输入计算机，此信息可利用性非
常低。而人工输入原始生产信息非常有限，只能点
到为止，无法进一步做深入分析之用。
而 MES资料收集方式有以下之优点：
1)实时性。在现场事件发生的同时便立刻以电
子资料型式纳入 MES处理。
2)正确性。利用电子科技处理，免除人为因素，
使错误率由百分之一以上，降至十万分之一以下。
3)高度完整性及使用性。现场事件经过计算机
处理，可合并相关资料，存入电脑数据库中。
4．2 监督功能
实时掌握了制造资源的最新状况及历史过程，
再加上制程或作业规则，便可做到监督的功能。MEs
随时将追踪的状况与设定的标准加以比较，如发生异
常则立即透过计算机网络通知相关人员处理。
制程规格的监督，例如某类产品需要使用特殊
规格的材料或组件，须经过某些制造程序，或者是
成品要求某些包装配件，这些要求在作业人员实际
工作时透过 自动辨识技术或与设备的联机，很方便
地让 MES得知作业情形，与事先设定的标准比对，
达到实时核对效果。
制程品质的监督，实时收集所有现场的品质资
料，并就不同制程、品检、修护、站别、产品时间区段
或制令做统计分析，并立即反应给相关单位，达到
品质预警效果。此项功能的发挥，可以大量减少工
作现场因人为疏忽造成产品再加工或损坏，因而降
低了直接人工及物料成本，达到品质预警效果。
对生产设备的监督，随时了解各重要生产设备
的状况，如发生异常能实时提供维修，并机动调整
生产活动。
4．3 控制功能
制程监督功能有了以后，便可以再进一步将制
程中各个独立的自动化物料搬运备，自动检测设备
及 自动化生产设备联机起来，构成较完整的自动化
系统，发挥整合的效果。 基本上，各自独立的自动
化设备只是解决了某项制程的生产瓶颈，而此自动
作业之前后仍须人力的配合，并未能充份发挥昂贵
设备 的功 能 。而 MES 及 弹性制造 单元保 统
(Flexible Manufacturing Cell／System一一FMC／FMS)存
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这方面扮演着相辅相成的角色。简单地说，FMS是
以一个或数个 自动化生产设备为核心如 (CNC)，配
合一弹性的外围设备(如治具、机器人)，使得此制造
单元能有效率地 自动地执行较大弹性制程规格内
的制造程序。而 MES掌握了生产最新状况(status)、
制程规则(mles)及规画系统所设定的生产 目标 aJ)
可以有效地整合控制个自独立的自动化设备，提升
整厂的生产效率。
4．4 管理功能
现场信息自动实时收集除了提供做现场监督、
控制之外，最重要的功能是做为现场管理之用。
MES将现场实时收集的资料，以及监督控制的状况
都立即存入数据库中，不但有最新的状况也有长期
储存的历史资料，利用数据库强大的查询、分析、报
表功能，使得传统人工方式无法达到的管理功能得
以在 MES中实现，亦使现场管理达到 Just-In Time
(JI1r)的境界。
5 如何建立一个成功的 MES
MES关键技术的发展都己至相当成熟的地步，
要开发一个MES就制作技术而言，并不是问题，困
难的是如何订出系统功能规格，及如何成功地使用
IdES以发挥它的功能。笔者几年来为多家厂家项目
开发其所需的 MES，所遇到的困难大致可分为下列
几项： ．
1)工厂本身尚未有完整的制度，人员流动性大，
组织变更也大，前者定的规格，制作完成后，变更负
责人员，其规格也随之改变。
2)MES在才刚起步，各制造业尚缺乏成功的范
例，对其没有正确的观念与认识，推行信心及决心
不够。
3)工厂性质多属少量多样，订单式生产型态，生
产现场多混乱，经常有例外状况，作业上较难配合。
4)要达到实时精确的监控管理功能，须现场作
业人员充份的配合，一般而言，作业人员忙于生产，
较难要求其确实输入资料。而一般 MIS或 MRP系
统多是 online批次作业，而非 realtime作业，执行上
较具弹性。
5)MES现场第一线管理者(如领班)较无明显的
好处，反而因透明化使权力有被剥夺的感觉。
6)一般人习惯于用笔记录，较不习惯 paperless
电子化作业。
7)因 MES较强调 reahime数据收集、监督及控
制较诸一般数据处理的应用系统，其技术难度较
高，须有专业计算机系统技术经验者才足以胜任。
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对使用者而言，此系统包含现场实时作业的软件、
硬件，维护上也较困难些。
针对以上之问题，要能顺利地推行 MES须注意
以下几点：
1)上级的决心、关切
这一点是任何计算机系统推行最重要的一点，
尤其是 MES涉及的组织层面较为广泛，上级除了要
有做的决心，更要有实际的关切，让各有关人员感
受到其对 MES的重视，上行下效才能成功。
2)完善的教育训练
前面提到诸多问题，例如没有正确观念、信心
不够、现场人员排斥心理等须经由良好的沟通，使
他们了解 MES的重要性及如何使用 MES成为有效
管理工具。
3)由浅而深，由线而面
MES涵盖很广，先找一能立竿见影的部份导
入，使用成功是最好的教育推广方式。
4)简化现场资料输入步骤
在系统设计上需尽量简化现场资料输入的步
骤，并能立即处理，响应输入者正确与否的讯息。弹
性配合现场作业的变异，能方便地将生产实际状况
实时正确完整的输入系统中。
5)系统稳定性及容错性
当系统功能包含现场制程监控时，使用者对此
系统依存度愈高，对此系统的稳定性，容错性(Fault
To lerance)要求也愈高，是对设计者一大考验。
6)相关作业配合
例如条形码卷标、表格的设计印制，与 MRP系
统制合，须考虑周到。
7)贯彻执行力
贯彻执行力，要求各阶层各部门确实将此系统
做为管理作业上的重要工具，彼此互相督促，施予正
面的压力。
【参考文献]
[1]周万珍．PLC分析与设计应用 [M]．北京：电子工业
出版社．20(M-OI．
I-2]皮壮行．可编程序控制器的系统设计与应用实例 [M]．
北京：机械工业出版社．2001．
[3]白思俊．现代项 目管理[M]．北京：机械工业出版社．
2m 2_4．
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