在开始正式讨论前，简单介绍下流程制造和离散制造定义的界限。流程制造顾名思义就是在生产过程中不能中断，生产是连续或者批量进行的，例如化工、钢铁、造纸等；相反地，离散制造就是生产过程可以中断，例如机械加工、3C 电子加工等。当然这并不是就能包括全部工业，其中还有一部分介于二者之间，我们可以把它称为混合工业，例如食品饮料，他的前端工序可能是连续式生产，后端包装就属于离散式生产。本文中主要针对生产形式的不同，讨论其中的 MES 的需求和应用区别，不限于特定的行业。
在定义清楚讨论边界后，接下来说回主题：MES。关于 MES 最早期的应用可以追溯到上世纪90年代，为了解决企业上层计划管理系统（ERP）与底层工业控制（DCS、SCADA 或者 PLC 等）之间集成和生产信息不透明的问题。1990年，美国先进制造研究协会首次提出制造执行系统 MES(Manufacturing Execution System) 的概念。从 MES 概念提出与应用距今已经近30年，不管是流程制造和离散制造都有着大量的 MES 应用案例。
当然，关于 MES 的文章和书籍特别多，不管是离散制造还是流程制造，这些书籍从原理上、应用案例上都非常系统而且完整。鉴于笔者作为一个非 MES 业内人士，本文就不围绕技术框架和细节，将讨论的范围集中在对 MES 在离散制造和流程制造需求和应用案例进行综述性的对比，重点是讲述 MES 在智能制造背景下的发展趋势以及在流程制造和离散制造的新案例。
综述分析
MES 在流程行业和离散行业应用的区别，最关键的在于流程行业和离散行业的生产组织形式的不同。流程行业大批量、连续的生产组织形式决定了 MES 主要是解决一进一出（原材料、成品管理）、生产批记录等需求；离散行业以多品种、单个加工工位的生产形式决定了 MES 除了需要解决原材料等管理外，还需要解决生产计划的制定和调度、各个工位设备与人的协调、品种切换中的工艺变更等需求。知友 @kayson yang 对流程制造和离散制造 MES 需求的功能特征有非常全面的对比，从需求差异、产品结构、工艺流程、自动化水平、生产计划管理、生产计划方式、成本核算、设备管理、生产过程追溯、生产调度、数据采集、作业下达、反冲处理、物料管理和质量管理等15个方面分别讲述了流程行业和离散行业 MES 应用的不同需求。
谈 MES 就不能离开具体的行业和需求空谈，鉴于笔者主要是接触西门子 MES，而西门子 MES 在行业覆盖度、市场占有率都是行业领先，本文案例部分主要选取西门子 MES 的作为讨论范围，通过西门子 MES 在典型行业的实际应用案例，让知友们更全面和具体的对 MES 的应用有更初步的了解。（如果知友们感兴趣，可以点进文章最末附上的超链接）。
- MES 在离散行业的应用
以上文章【1】MES 应用案例 | MES 实现杭汽轮生产透明化 介绍了西门子 MES 在汽轮机制造行业应用。汽轮机的产品特点是根据不同用户进行量体裁衣式的个性化设计，是典型的单件小批量生产经营模式，平均每台工业汽轮机有近万个零部件。利用 MES 实现生产计划管理、生产执行管理、质量管理、设备管理、车间可视化等功能。通过MES 系统的实施，将订单的准确率提升到90%以上，为生产准备(人员、设备、物流、工装等)提供了准确的计划依据。通过对生产过程各节点的信息采集，以及 NC 数控系统的建立，实现了对数据机床实时生产状况的掌握，实现了车间整体的生产过程的透明化和可视化。
- MES 在流程工业的应用
MES 在流程行业的应用更多的是体现在投入物料时的管理、操作指令的监控与分析的管理、生产过程数据分析、工艺过程异常的流程管控、绩效的管理实施。对比与离散行业 MES 功能相比较，可以明显发现流程行业 MES 更多是体现 ERP 和 DCS 承上启下的作用。如果把 ERP、MES、DCS 形容为三层楼的楼房，那么在流程行业的MES那个楼层会相对更矮一点，功能会更单一。
- MES 在混合工业的应用
文章【2】西门子MES软件在制药行业的应用 介绍了西门子 MES 在制药行业的需求和应用，包括硬件模块和网络拓扑图，在软件模块上重点介绍了物料管理模块、配方管理模块、过程指导管理模块、称重管理模块，最终在 MES 上实现电子批记录。制药行业是典型的批量连续生产，与钢铁、石化相比，它的特殊性在于监管的要求。制药行业生产都要符合 GMP（Good Manufacture Practice of Medical Products，GMP）的要求，这与其他行业需要大量的定制开发不同，简单理解制药行业的 MES 其中70%流程和功能是固定的，30%是需要根据企业业务实际情况定制开发的。
综上所述，从生产技术调度的维度，流程行业不管是钢铁还是制药都是按照批量生产，虽然不同产品可能有着不同的配方，但是工序是基本保持不变的；因此流程行业的生产排程更多的是按照ERP（企业资源管理系统）的主生产计划，按照排序的方式进行。但离散行业中的汽车制造，不同的车型有不同的物料要求（例如螺丝、螺母等），甚至不同的车型的工序都可能变动。这个时候对物料的齐套、生产设备的实时状态、甚至相应人员等情况的调整都可能影响到整个生产体系。所以动态的、最优的排程显得尤其重要。从设备运维的角度，流程行业一旦进入生产，虽然中间会产生副产品，但基本上是以自动化的方式进行的，对生产过程的管控多是采用 DCS 等自动化系统，如果流程行业一个设备出现故障，可能生产过程需要暂停，因此流程行业的设备运维显得尤其重要。但是在离散行业都是以工序为基本单元，单个设备出现故障，可以通过工序调整来解决（换线生产或者依靠中间品库存继续生产）。从质量管理的角度，流程行业通过自动化系统在实现各种参数的控制上，通过抽样检测的方式，确保产品质量，离散行业则是通过对生产过程中各种规则的导入，例如物料的条形码扫描，通过防呆防错的方法来保障产品质量。最后用一句简单的话来说：流程行业MES 应用强调与工艺的配合，离散行业 MES 应用强调融入精益制造理念。
发展趋势
据非官方数据统计，中国目前的 MES 厂商大大小小的共有2000多家。黄昌夏和戚锋【3】非常系统的介绍了 MES 目前存在的问题，从 MES 国际标准定义模糊、功能范畴局限、理论与应用存在鸿沟三方面。在上述的问题的诉求之下，部分领先企业首先尝试采用运营管理平台（Operation Management Platform，OMP）来解决这一问题，将包括 MES 在内的多种软件功能集中在同一个运营管理平台之上， 2000年既已具备理论雏形的 MOM (Manufacturing Operations Management)，随着近年来理论的不断成熟与实际应用的持续发展演进，逐渐被业界所认识与接纳。图2介绍了 MOM 的发展历程和标准定义。
图3介绍了西门子 MOM 模块。MOM 与 MES 的区别，可以将 MOM 是一种由多种软件构成的制造管理集成平台，其中不仅包括 MES 软件系统及与制造管理相关的各种功能，还包含 MES 主体之外的用于解决具体问题的功能延伸与价值增值部分。
智能制造 MES 应用新案例
在智能制造的背景下，越来越强调系统间的互联互通，MES 不再是作为独立的系统解决方案的存在。参考德国工业 4.0 框架，如图4所示，所有的系统间更多的强调集成。从 MES 的角度出发，与上层企业资源管理系统 ERP 和底层自动化系统实现纵向集成，与产品研发数据平台 PDM 和后端产品服务系统实现端到端的集成，从前端的供应链管理系统 SCM 到后端的销售管理系统 CRM 实现横向集成。下面分别从离散制造（西门子成都工厂）案例和流程制造（澳大利亚多乐士涂料工厂）两个案例来介绍智能制造 MES 应用新案例。
- 西门子成都工厂
西门子成都工厂属于典型的离散制造，生产西门子 200 Smart PLC 等电子产品。西门子成都工厂通过 PLM 产品生命周期管理软件为全厂提供统一的数据平台，使各部门能够协同工作。通过使用西门子 NX 软件进行模型设计。设计好的产品数字模型带着专属的数据信息继续「生产旅程」，通过CAM（计算机辅助制造）系统模仿真实制造场景，并将模拟好的机床加工程序等信息向生产线上传递，同时它的数据信息进入 Teamcenter 软件中，供质量、采购和物流等部门共享，并实时更新。接着由 MES（制造执行）系统生成电子任务单，统一下达，实时刷新最新数据，并与 ERP 系统相集成，实现生产计划、物料管理等数据的实时传送。待装配的产品固定在自动引导小车上，通过集成轨道行驶到工作台中完成装配。整个生产环节可靠、灵活、高效、柔性，产品一次通过率达99.9985%。利用西门子 MES（SIMATIC IT）系统用于整个生产计划的调度。数字化协同、快速的研发，使产品上市时间缩短50%，准时交付率达到98.8%。并通过优化规划质量，降低制造成本13%，在低成本下保证高质量。
更多信息详见文末文章【4】
- 澳大利亚多乐士涂料厂
涂料生产作为典型的流程制造，涂料行业客户的单次下单量在变小，但对定制化颜色的需求却在增长，为满足这样的需求，多乐士数字化涂料厂采用西门子解决，极大地增强了生产的灵活性，能够更快速响应迅速变化的市场需求，比如生产季节流行的油漆颜色或按客户需求进行定制化小批量生产。
通过西门子 COMOS 系统和 SIMIT 系统实现在实际投入生产之前即能在虚拟环境中优化、仿真和测试，通过「数字化双胞胎」，工厂操作员可以有针对性地模拟、测试， 并在调试之前优化过程， 提高在实际运行过程中的效率和生产力。在实际生产过程中，通过西门子 MES（SIMATIC IT eBR）系统和 PCS7 Batch，与 ERP 的互联互通，实现小批量生产。在保证质量和成本的条件下，从以往的单个批次5000升，转变为单批次100升。
更多信息详见文末文章【5】
不管是 MES 还是工业4.0，当企业真正想要去落地时候，个人特别认同宝钢首席研究员中郭朝晖【6】曾经说过的：
真正有需求的系统，一定是能带来效益的。如果不能带来效益，就是「伪需求」。
参考文献
【1】MES 应用案例 | MES 实现杭汽轮生产透明化
【2】西门子 MES 软件在制药行业的应用
【3】从 MES 出发：MOM 制造运营管理
【4】西门子在华首家数字化工厂牛在哪？
【5】西门子依托「数字化企业」实现过程工业的数字化转型
【6】工业4.0， 有了需求再谈技术
特别感谢本文作者：
西门子数字化工厂集团及过程工业和驱动集团东莞办销售李海鸽
以及联名作者：
西门子数字化工厂集团及过程工业和驱动集团苏州办销售周宇鑫
西门子是全球领先的技术企业，创立于1847年，业务遍及全球200多个国家，专注于电气化、自动化和数字化领域。我们希望与你一同分享这些领域的知识与新科技，欢迎你的提问。此外，我们并不卖家电:)
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来源：知乎 www.zhihu.com
作者：西门子中国
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延伸阅读：
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