全球范围内各产业的竞争格局正发生着巨大变化。发达国家开始实施“再工业化”战略，强化制造业竞争优势;发展中国家积极参与全球产业升级，并拓展国际市场。为在新的工业革命中占得先机，德国提出了“工业4.0”，即以智能制造为主导的第四次工业革命。响应《中国制造2025》号召，以智能制造为目标，结合企业实际情况，推进制造业信息化与自动化的深度融合，打造企业可持续竞争优势。
企业为了取得足够的市场份额，产品的细分现象愈加明显，使人们对消费需求的特性快速转变成个性化消费，这给企业提出了更复杂的要求，尤其是制造行业，例如汽车、电脑、手机等。大批量地生产单一产品已经落后于时代的要求，快速地制造多种类产品才能满足客户的需求，这已经成为制造业赖以生存的核心竞争力。
一、制造执行系统的产生与发展
20世纪90年代初，企业资源计划和供应链管理应运而生，同时车间层使用的制造管理系统发展成集成的MES。美国先进制造研究协会AMR在1990年正式提出制造执行系统，将物料需求计划系统与车间控制系统之间的制造过程执行层定义为MES。制造执行系统协会MESA在1997年正式定义了MES：它能提供实现从接受订单到产出的生产环节改善所需的信息。21世纪初，集成的MES演变成为协同MES，将MES原有的功能和其他系统以及人集成在一起，提升制造业敏捷化和智能化程度。为了使MES应用效果不断提升，各行业将特有的生产工艺、设备使用等不断渗透，出现了适合不同企业的MES，使其得到了充分研究和应用。由于国内离散制造业自动化程度不高、制造工艺不连续的特点，使得MES在离散制造业中应用研究相对于外国还存在着很大差距。
MES是企业制造信息化的重要组成部分，它沟通了计划管理系统与底层控制系统，使“计划”与“生产”紧密结合。MES强调控制和协调，可以使计划落到实处，相关员工能够及时了解到生产现场的变化，并进行准确地判断和快速地响应，确保生产计划获得合理而又快速的调整。MES可以使计划层的生产计划根据车间的实际情况，如设备、人员、物料等，分解到每一工序、每一设备甚至每一分钟，为企业精益生产提供可靠的技术保障。
二、离散制造业亟需制造执行系统
精益生产是一种及时生产制造、消除一切故障和浪费的生产管理方式，是持续改善企业生产活动的一种管理状态，旨在大批量生产活动中达到种类多、质量高、成本低。敏捷制造是企业采用现代信息技术资源，快速有效地协调整合各类生产要素、配置各类资源，响应市场需求，实现制造敏捷化的一种现代制造模式。离散型制造业生产的产品一般是将多种原材料经过阶段性的工序生产加工，组装成产品，并包装出货。实现精益生产和敏捷制造的重点在于企业需要重视生产车间的各种生产活动，需要借助先进的执行系统来提高现场管理水平和过程管控能力。目前，离散制造业在进行敏捷制造和精益生产时普遍存在着供过于需、无法保证产品质量、延期交货、库存积压等许多问题。离散型制造业需要不断提高企业信息化水平来解决以上问题。
目前，离散型制造业多数已经实现了ERP和车间现场控制系统，但是两者都具有局限性。大多数企业ERP的生产计划已经无法满足产品“快、短、少”的实际需要，生产计划和调度过于依赖手工作业和经验，计划的可行性和实时调整能力较差，生产过程不够透明，相关管理人员无法及时获取准确的生产信息。没有精细的生产计划和调度指令，就无法从容的进行生产活动;为达到准时交货、顺畅生产，就必须做到精细的生产计划和即时的生产过程监控。生产管理逐步走向执行系统沟通计划层与控制层的生产模式，更好的帮助企业完成生产任务，保证交货期的准时。因此，离散制造业亟需通过应用制造执行系统，从根本上解决计划层与控制层的断层，提升企业在当今社会中的竞争力。
三、离散制造业生产管理系统结构模型
相对连续制造业，离散制造业对执行系统的要求更严格：数据采集更加复杂、对生产计划调度的要求精准、采用BOM结构生产模型等。根据MES功能模块的划分以及结合相关文献，离散制造业MES应具备以下基本功能：a数据采集;b工艺管理;c详细作业计划调度;d过程控制;e质量管理;f设备管理;g人力资源管理;h产品跟踪;i执行分析。
笔者通过对大量文献资料的阅读，结合ERP和MES系统功能模块，根据离散制造企业生产中所面临的问题，提出一种基于ERP和MES集成的生产管理系统结构模型，图1主要包括上层计划、车间执行以及之间集成的互动作业三部分。建设适合企业的生产管理系统，实现生产计划与车间作业计划的无缝对接，并与制造执行系统相应功能模块集成，实现管理信息和执行系统的有效衔接。
制造执行系统通过布置在车间的专业设备，对原材料进厂到成品入库的整个过程实时采集数据、监控和控制;计划系统管理上层生产计划、物料需求信息、产品工艺以及BOM结构信息等;两者共享数据库。管理系统可以通过执行系统实时监控订单执行状况以及车间产能变化，考虑工厂的供给情况，可以根据订单优先级及时得出可执行的、效能的生产规划。它通过控制物料、仓库、设备、品质、工艺、异常、流程指令和人员来提高生产效率。随着MTO(make to order)订单需求的普及，工厂生产会面临频繁的工单优先级的变更，这类综合智能化系统的发展将成为趋势，以满足客户以及竞争愈加激烈市场的需求。
为了在正确的地点、及时地以合理的价格为终端客户提供个性化的产品，制造商需要有效的执行计划来保证订单的完成。MTO与BTS (build to stock)相比，是一种多变的、不确定性的、优先级高的小批量客户订单需求，使得生产计划和控制活动变得更加复杂。基于离散MES的MTO生产模式如图2，由四个子活动组成。 四、制造执行系统应用效果
(一)DF企业的信息化需求
随着DF企业的规模不断扩大，产品类型越来越复杂，现阶段主要为世界著名电子公司代工一款面向全球销售的智能手表。产品表盘种类繁多，表带搭配不仅多且更新快，BTS和MTO订单混合，ERP与底层控制系统已无法满足企业信息化需求。领导层决定导入MES提升企业信息化建设，希望实现资源的合理调度、各生产车间的实时监控以及对整个生产过程有用数据的统计分析。
(二)MES系统实现方案
DF通过面向服务架构SOA集成了ERP和MES，ERP作为服务消费者向服务器提交请求，经服务器传送至MES，MES接到信息后完成请求内容，并将包含有生产进度的数据信息沿特定路径返回。MES主要为ERP提供了以下服务：多层生产计划服务;动态调度服务;加工状态服务;质量管理服务;在制品追踪服务等。
(三)MES应用效果
DF的MES在企业内部已经成功投入运行，基本满足了企业对车间生产管理的需求，完成了与SAP和车间控制系统的集成，很好地为计划层和控制层起到了桥梁的作用，实现了数据准确、及时响应。仓储管理费用降低了47%，人力成本节省了35%，资金占用率减少了32%，生产效率提升了29%，保证了企业交货期可以准时达成。以DF物料状况为例，分析MES应用效果。笔者收集了该企业从2015年5月到9月每天的仓库物料状况，计算得出每个月的平均值。从5月企业开始实施MES系统，物料库存逐渐减少，到同年11月为止，已经可以控制在两天产能以内。随着企业对MES的应用，仓库规划空间可以越来越小，物流管理将会实现动态零库存。
五、结语
面对激烈的市场竞争，客户个性化需求的增多，越来越多的企业认识到制造执行系统在生产过程作为桥梁的重要性。离散MES可以及时结合厂内资源，根据订单优先级来更新生产计划，强化企业现场的生产管理水平和过程管控能力，从而提高企业敏捷制造和精益生产效率。本文阐述了MES的基本功能，构建了基于MES企业生产管理架构，通过MTO订单需求模式来分析其运行过程，并给出了实例分析，对其他离散制造企业引入MES具有重要的参考价值。
“工业4.0”和“中国制造2025”都强调，制造业企业应该加强自身的信息化水平，利用信息化软件管理和链接企业生产和管理的全流程，打造透明工厂，实现智慧制造，这也是效率科技一直以来为之奋斗、努力的目标;同时，效率科技要求企业不仅链接内部，消除信息孤岛，还要求不同企业加强沟通实现资源的互通，更希望不同的行业间能实现跨界融合，以产生新的需求点和创新点来推动行业和经济的发展；我们鼓励企业建立物联网，直接与客户对接，及时了解需求的变化，加快反应速度和效率，更好的为客户服务。
