工业4.0时代的MES系统
我们正处于一个旧IT走向新IT的变革时代，无论产业界或者学术界如何解读工业4.0，它的本质都是数据，这些数据包括了智能产品的数据、企业运营的数据、产业链上的数据、企业外部数据等等。这些数据串起来工业4.0的生态圈。
工业4.0背景下，MES被重新定义
我们可以把智能工厂比作一个人，工业软件就是这个人的神经系统。其中，在制造板块，MES的作用尤为重要。
MES服务于工厂生产执行层的信息系统，位于企业经营层的计划系统与生产过程的直接工业控制系统之间。该定位将企业的运作划分为三个层次，分别是：计划层、执行层和控制层。其中：计划层就是MRPⅡ或ERP等经营管理信息系统。控制层包括DCS、PLC、NC/CNC或SCADA中的一个系统或这几种配置的组合，以及各种仪器设备等；介于两者之间的是执行层，MES（制造执行系统）。
MES采用双向直接的通讯，在整个企业的产品供需链中，即向生产过程人员传达企业的期望（计划），又向有关的部门提供产品制造过程状态的信息反馈。
既不同于类似于ERP的企业运营系统，也不同于企业的过程控制系统，使用MES的经验表明，它既能提高按时交货的能力，改善物料的流通性能，由能减少企业内部没有附加值的活动。
在工业4.0背景下，推动智能制造，构建智能工厂、智能生产、智能物流和智能服务体系，我们需要对MES重新进行定义，主要从以下几个方面进行说明：
1) MES深度融入企业运营环节
智能工厂中的机器将全部由软件控制，工人只需要通过MES现场的操作计算机或者移动终端就可以完成生产，MES结合企业运营的其他工业软件构建一个高度协同性的生产系统，对企业的设计、采购、销售、计划、制造和运维服务各个环节，对每一个与制造相关的指令能够精确调度、发送、跟踪和监控该指令影响生产的过程，成为实现车间制程智能化的基本技术手段。MES收集及整合整个智能工厂的业务数据，通过工业大数据的分析整合，使其全产业链可视化，达到生产最优化、流程最简化、效率最大化、成本最低化和质量最优化的目的。
伴随着制造企业的发展，未来制造企业里软件系统的应用也会越来越多，MES就会成为制造企业运营的基石。
重新定义的MES的位置与其他业务板块同等重要，以网络化和扁平化的形式对企业的生产计划进行“再计划”，“指令”生产设备“协同”或“同步“动作，对产品生产过程进行及时的响应，使用当前的数据对生产过程进行
及时调整、更改或干预等处理。使用MES的经验表明，它不再单纯只针对制造过程进行优化，可以延伸至企业运营的其他的板块，缩短产品的研发周期，提高生产效率，降低单元的产品的制造成本，提高产品的不良率和能源利用率。
2) MES的业务应用范围更加深入
传统MES的作用就是实现企业的连续信息流。并通过对信息的传递和处理，对订单下达到产品完成的整个生产过程优化管理。MES的十一个主要功能模块，包括工序详细调度、资源分配和状态管理、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维护管理、质量管理、文档控制、产品跟踪和产品清单管理、性能分析和数据采集等模块。通过MES这些模块的有效协作，可以起到沟通企业计划层和控制层，凭借信息技术提供精确的实时数据，并最终达到优化管理活动和生产活动的目的。而在现实当中，各不同行业企业可以根据行业特点和企业实际，开发适合自身情况的多种功能模块。
重新定义的MES的核心优势不仅仅在于提供实时数据，而且需要对实时指令进行准备的自学习和柔性调度，应用范围更加深入。
工业4.0下MES的发展趋势
MES是智能制造在智慧工厂范畴内的承载主体，实现“物理工厂”的“信息领域”的投影。在智能制造工业互联网的背景下，MES有哪些改变呢？
1、传统的集成向过程融合发展
从未来的需求来看，制造企业必须能够快速处理大量的单件制造及特别制造的方式，同时全球化驱动的分散性协同制造成为主流，这就导致了传统设计、计划到生产模式的反应迟缓，严谨的 PLM、ERP、MES的集成流程太过到刚性。
取而代之的是一种新的方式是设计、计划和生产紧密协作、并行执行，基于同样的需求、物料、产能等数据，PLM设计结束之前，柔性生产计划即可快速下达，MES实时开始生产执行，同时实现良好的反馈机制。这种柔性协同也对系统间设计 BOM、生产BOM、数据、模型等一致性和灵活性提出了更高的要求。
2、传统的数字管理向智能管理发展
MES功能模型的定义，强调生产过程“生产、质量、消耗及绩效”的业务管理。近十年来MES的发展，也是参考这个功能模型的定义，集中在业务数据采集、业务数据传递和业务统计。通过业务过程的数字化，建立了协同工作平台，并在此基础上进行数据分析与统计，基本实现了全面的数字化和透明化管理。
但在实施MES的过程中都能深切感受到客户对MES智能化期望较高：希望能够采用APS自动实现作业任务编排，希望系统能够根据过程变化自动调整计划，希望自动调整工艺参数来确保质量最佳。但事实上，传统基于单据作业模式的MES，在数据分析与处理上并没有下太多的功夫。
在工业4.0时代，生产变化及灵活性更高，生产要素须自动配置，必然要求在生产全过程的数字化的基础上，增加智能优化方法。工厂的智能化分为两个层次：
一个层次是实现微观层面的智能优化。比如在工序层面的控制中，在区域协调优化中采用智能化技术。或者在某一个专业领域，如设备的状态预测、质量预警及生产预警。
另一个层面是宏观层面，根据生产过程中各要素的数字化，形成计划、排产、质量控制、过程跟踪的闭环反馈，采用智能优化算法进行协同优化。
3、传统的车间管理向工厂运营平台发展
工业4.0时代的MES，或许将重新定义，在协同制造方面超越目前内部组织范畴，而扩展至与供应商和客户的连接；在制造智能方面将不限于收集、分析与展现，而将进一步实现现场实时分析、协同智能决策，及时调整制造执行过程；在业务领域层面，将扩展智能装备的性能监测与维护、绿色制造的能源管理等内容。在制造执行(Manufacturing Execution) 系统将跃变为卓越制造(ManufacturingExcellence)系统。
4、传统的结构化数据向工业大数据平台发展
中国制造虽然有环境因素、资源因素，但最重要的因素来看，差在哪呢？分析认为，主要差在“软实力”方面。
工业4.0时代，技术的发展为数据的产生（物联网）、存贮、分析（云技术）、使用（移动互联）更加方便。因此也可以说，工业4.0的变革是数据驱动型的变革。这个“软实力”提升的主要驱动力是“数据”的利用。
MES传统上处理各类业务单据，数据仅限于结构化的数据，很多企业在此基础上，也开展了商务智能（BI）的建设与利用，但总体上还在有限的数据范围内进行事后分析。
今天的物联网（包括设备、物料等IIOT及人工作业过程中的HIOT）将产生大量的实时信息，都是表征了生产过程的全息影像。这些数据在采集、管理、分析与可视化方面，技术上正在逐步可行。
5、传统的功能套件向模型驱动发展
在技术实现上，传统的MES在逐步开发及实施的过程中，功能一点点增加，最终形成覆盖工厂管理需要的一个功能套件集合，即我们常见的套装软件。但这种套装软件从设计本质上是以职能管理为核心的，以软件系统为中心的。在工业4.0时代，面向以客户为中心价值传递，以产品为中心的制造资源重组的要求时，传统的MES是无能为力的。
有调查表明，在MES系统建成的三年内，50%的工艺（模型）将会或多或少随着生产的持续改进而调整，在工业4.0时代的定制时代这种变化更加剧烈。这就要求MES系统必须是一个可适应、可扩展的系统，其技术的主要特点是采用模型驱动技术来构架系统。将ISA95相关的、在制造业通用功能以组件的方式，而各厂不同的、适应各自管理及工艺流程的、不同应用系统集成的部分，将通过可配置的模型平台来实现，如下图所示。当工艺流程发生变化时，只需在线修改模型，而不需调整功能组件，从而实现系统的适应性。
6、传统的视窗界面向虚拟现实发展
从人机协同的角度来看，计算机技术发展到今天，主要存在两个问题没有很好解决。一是计算机的现场应用，一是信息的展示方法。试想，通过键盘、鼠标的信息录入方法完全是要求人们去适应计算机的需要，采用视窗操作界面，也是今天的计算机操作系统的展示信息的手段。这些都是以计算机为核心，或者说以系统为核心的思想。
在工业4.0时代，物联网技术引发数据海量增加、设备智能化及自主化管理，这些变化将人从“操作员”的角色逐步提升到“监控者及决策者”，人机交互的方式必须更加自然、实时、聚焦要点。
虚拟现实及增强现实技术可以有效解决这一点。在工业4.0时代，虚拟世界将与现实世界高度融合。通过计算、自主控制和联网，人、机器和信息互相联接，融为一体，所有的生产数据将被全部整合到工厂虚拟现实管理系统中。
利用三维可视化技术将生产场景真实展现出来，生产数据实时驱动三维场景中的设备，使其状态与真实生产场景一致，从而让管理者充分了解整个生产场景中各设备的运行状况，达到监测、查看、分析的目的。
安达发C1
工业领域的创新发展是推动科技创新、经济增长和社会稳定的重要力量。但与此同时，市场竞争也在变得愈发激烈。智能制造的整体解决方案实现虚拟生产和与现实生产环境的融合，采用创新的工业软件、自动化技术、驱动技术及服务，让MES深入企业运营应用过程中，促进企业缩短产品的研发周期，提高生产效率， 为企业发展提供技术支持。
这样的背景下，
安达发C1应运而生。安达发C1，源自安达发技术原厂，是安达发根据不同厂商需求，专门研制出的符合国内中小制造业的MES系统。数十年技术沉淀，上千家应用经验，安达发C1，让全世界的工厂，快速转型数字化，降本提效。它是一套数字化工厂管理软件，更是一个协同作业平台，让企业快速转向“数字化车间、数字化工厂”，为企业降低成本、提升效益。
