全球范圍內各產業的競爭格局正發生著巨大變化。發達國家開始實施“再工業化”戰略，強化制造業競爭優勢;發展中國家積極參與全球產業升級，并拓展國際市場。為在新的工業革命中占得先機，德國提出了“工業4.0”，即以智能制造為主導的第四次工業革命。響應《中國制造2025》號召，以智能制造為目標，結合企業實際情況，推進制造業信息化與自動化的深度融合，打造企業可持續競爭優勢。
企業為了取得足夠的市場份額，產品的細分現象愈加明顯，使人們對消費需求的特性快速轉變成個性化消費，這給企業提出了更復雜的要求，尤其是制造行業，例如汽車、電腦、手機等。大批量地生產單一產品已經落后于時代的要求，快速地制造多種類產品才能滿足客戶的需求，這已經成為制造業賴以生存的核心競爭力。
一、制造執行系統的產生與發展
20世紀90年代初，企業資源計劃和供應鏈管理應運而生，同時車間層使用的制造管理系統發展成集成的MES。美國先進制造研究協會AMR在1990年正式提出制造執行系統，將物料需求計劃系統與車間控制系統之間的制造過程執行層定義為MES。制造執行系統協會MESA在1997年正式定義了MES：它能提供實現從接受訂單到產出的生產環節改善所需的信息。21世紀初，集成的MES演變成為協同MES，將MES原有的功能和其他系統以及人集成在一起，提升制造業敏捷化和智能化程度。為了使MES應用效果不斷提升，各行業將特有的生產工藝、設備使用等不斷滲透，出現了適合不同企業的MES，使其得到了充分研究和應用。由于國內離散制造業自動化程度不高、制造工藝不連續的特點，使得MES在離散制造業中應用研究相對于外國還存在著很大差距。
MES是企業制造信息化的重要組成部分，它溝通了計劃管理系統與底層控制系統，使“計劃”與“生產”緊密結合。MES強調控制和協調，可以使計劃落到實處，相關員工能夠及時了解到生產現場的變化，并進行準確地判斷和快速地響應，確保生產計劃獲得合理而又快速的調整。MES可以使計劃層的生產計劃根據車間的實際情況，如設備、人員、物料等，分解到每一工序、每一設備甚至每一分鐘，為企業精益生產提供可靠的技術保障。
二、離散制造業亟需制造執行系統
精益生產是一種及時生產制造、消除一切故障和浪費的生產管理方式，是持續改善企業生產活動的一種管理狀態，旨在大批量生產活動中達到種類多、質量高、成本低。敏捷制造是企業采用現代信息技術資源，快速有效地協調整合各類生產要素、配置各類資源，響應市場需求，實現制造敏捷化的一種現代制造模式。離散型制造業生產的產品一般是將多種原材料經過階段性的工序生產加工，組裝成產品，并包裝出貨。實現精益生產和敏捷制造的重點在于企業需要重視生產車間的各種生產活動，需要借助先進的執行系統來提高現場管理水平和過程管控能力。目前，離散制造業在進行敏捷制造和精益生產時普遍存在著供過于需、無法保證產品質量、延期交貨、庫存積壓等許多問題。離散型制造業需要不斷提高企業信息化水平來解決以上問題。
目前，離散型制造業多數已經實現了ERP和車間現場控制系統，但是兩者都具有局限性。大多數企業ERP的生產計劃已經無法滿足產品“快、短、少”的實際需要，生產計劃和調度過于依賴手工作業和經驗，計劃的可行性和實時調整能力較差，生產過程不夠透明，相關管理人員無法及時獲取準確的生產信息。沒有精細的生產計劃和調度指令，就無法從容的進行生產活動;為達到準時交貨、順暢生產，就必須做到精細的生產計劃和即時的生產過程監控。生產管理逐步走向執行系統溝通計劃層與控制層的生產模式，更好的幫助企業完成生產任務，保證交貨期的準時。因此，離散制造業亟需通過應用制造執行系統，從根本上解決計劃層與控制層的斷層，提升企業在當今社會中的競爭力。
三、離散制造業生產管理系統結構模型
相對連續制造業，離散制造業對執行系統的要求更嚴格：數據采集更加復雜、對生產計劃調度的要求精準、采用BOM結構生產模型等。根據MES功能模塊的劃分以及結合相關文獻，離散制造業MES應具備以下基本功能：a數據采集;b工藝管理;c詳細作業計劃調度;d過程控制;e質量管理;f設備管理;g人力資源管理;h產品跟蹤;i執行分析。
筆者通過對大量文獻資料的閱讀，結合ERP和MES系統功能模塊，根據離散制造企業生產中所面臨的問題，提出一種基于ERP和MES集成的生產管理系統結構模型，圖1主要包括上層計劃、車間執行以及之間集成的互動作業三部分。建設適合企業的生產管理系統，實現生產計劃與車間作業計劃的無縫對接，并與制造執行系統相應功能模塊集成，實現管理信息和執行系統的有效銜接。
制造執行系統通過布置在車間的專業設備，對原材料進廠到成品入庫的整個過程實時采集數據、監控和控制;計劃系統管理上層生產計劃、物料需求信息、產品工藝以及BOM結構信息等;兩者共享數據庫。管理系統可以通過執行系統實時監控訂單執行狀況以及車間產能變化，考慮工廠的供給情況，可以根據訂單優先級及時得出可執行的、效能的生產規劃。它通過控制物料、倉庫、設備、品質、工藝、異常、流程指令和人員來提高生產效率。隨著MTO(make to order)訂單需求的普及，工廠生產會面臨頻繁的工單優先級的變更，這類綜合智能化系統的發展將成為趨勢，以滿足客戶以及競爭愈加激烈市場的需求。
為了在正確的地點、及時地以合理的價格為終端客戶提供個性化的產品，制造商需要有效的執行計劃來保證訂單的完成。MTO與BTS (build to stock)相比，是一種多變的、不確定性的、優先級高的小批量客戶訂單需求，使得生產計劃和控制活動變得更加復雜?；陔x散MES的MTO生產模式如圖2，由四個子活動組成。 四、制造執行系統應用效果
(一)DF企業的信息化需求
隨著DF企業的規模不斷擴大，產品類型越來越復雜，現階段主要為世界著名電子公司代工一款面向全球銷售的智能手表。產品表盤種類繁多，表帶搭配不僅多且更新快，BTS和MTO訂單混合，ERP與底層控制系統已無法滿足企業信息化需求。領導層決定導入MES提升企業信息化建設，希望實現資源的合理調度、各生產車間的實時監控以及對整個生產過程有用數據的統計分析。
(二)MES系統實現方案
DF通過面向服務架構SOA集成了ERP和MES，ERP作為服務消費者向服務器提交請求，經服務器傳送至MES，MES接到信息后完成請求內容，并將包含有生產進度的數據信息沿特定路徑返回。MES主要為ERP提供了以下服務：多層生產計劃服務;動態調度服務;加工狀態服務;質量管理服務;在制品追蹤服務等。
(三)MES應用效果
DF的MES在企業內部已經成功投入運行，基本滿足了企業對車間生產管理的需求，完成了與SAP和車間控制系統的集成，很好地為計劃層和控制層起到了橋梁的作用，實現了數據準確、及時響應。倉儲管理費用降低了47%，人力成本節省了35%，資金占用率減少了32%，生產效率提升了29%，保證了企業交貨期可以準時達成。以DF物料狀況為例，分析MES應用效果。筆者收集了該企業從2015年5月到9月每天的倉庫物料狀況，計算得出每個月的平均值。從5月企業開始實施MES系統，物料庫存逐漸減少，到同年11月為止，已經可以控制在兩天產能以內。隨著企業對MES的應用，倉庫規劃空間可以越來越小，物流管理將會實現動態零庫存。
五、結語
面對激烈的市場競爭，客戶個性化需求的增多，越來越多的企業認識到制造執行系統在生產過程作為橋梁的重要性。離散MES可以及時結合廠內資源，根據訂單優先級來更新生產計劃，強化企業現場的生產管理水平和過程管控能力，從而提高企業敏捷制造和精益生產效率。本文闡述了MES的基本功能，構建了基于MES企業生產管理架構，通過MTO訂單需求模式來分析其運行過程，并給出了實例分析，對其他離散制造企業引入MES具有重要的參考價值。
“工業4.0”和“中國制造2025”都強調，制造業企業應該加強自身的信息化水平，利用信息化軟件管理和鏈接企業生產和管理的全流程，打造透明工廠，實現智慧制造，這也是效率科技一直以來為之奮斗、努力的目標;同時，效率科技要求企業不僅鏈接內部，消除信息孤島，還要求不同企業加強溝通實現資源的互通，更希望不同的行業間能實現跨界融合，以產生新的需求點和創新點來推動行業和經濟的發展；我們鼓勵企業建立物聯網，直接與客戶對接，及時了解需求的變化，加快反應速度和效率，更好的為客戶服務。
