1、引 言

1.1 MES和生产建模

20世纪90年代初，工业界开始认识到他们需要一个可以将业务系统和控制系统集成并连接在一起的中间层。制造执行系统（MES）从一开始就是一个特定集合的总称，用来表示一些特定功能的集合以及实现这些特定种功能的产品。

最初，MES并没有一个非常明确的定义，它几乎涵盖了所有那些无法准确地分配给其它层的应用程序或产品。大多数这样的产品都是由一些定制的应用程序逐渐演化而来的，而这些应用程序基本上都是由系统集成商针对某类特定用户而进行开发的，并且通常都是针对某个特定领域（如排程、实验室、质量、产品跟踪等等）的。

此后，在国际上，各相关组织都开始意识到了要对MES进行更加明确的定义。MESA（MES协会）第一个、ISA稍后，都相继开发了相关的模型对MES加以描述、并试图通过模型使其标准化（参见以下各章节）。

近十年来，新兴的业务类型不断的涌现，对技术的革新产生了无限的推动力。正是在这种压力之下，制造厂商再次在这一重大的变革中发挥了关键性的作用。公司业务以及生产流程的全球化正在创造一种全新的经营模式。制造不再是一个可以通过单个实体就可以完成的过程，而是延伸到了工厂、国家、乃至整个企业范围之内。正是基于这一点，使得人们对B2B以及供应链给予了极大的关注。尽管B2B和供应链属于业务层的解决方案，但如果想要百分之百地实现它们，B2B和供应链还需要得到制造执行系统（MES）的强有力的支持。

与此同时，制造商们也对生产过程提出了更多新的要求。这其中包括降低批量的规模，以及对生产过程能够进行有效地“实时”干预。当然，随之而来的是过程之中和之外越来越多的信息流和新出现的规程，正在工厂层（Plant）创造新的内部需求。

其结果是MES不能仅仅作为成为业务（Business）和过程（Process）之间的接口层，它还需要建立大量可以完成公司关键业务的功能。这些功能无法彼此独立，也不能通过数据交换层简单地连接，而是必须依据业务（Business）和生产（Production）策略而彼此协同。

这在ISA-95委员会的文件中，有非常很明确的表述。他们不仅以数据方式描述了MES过程，同时还通过各种功能，诸如资源管理和资源分配、调度、数据采集、质量保证管理、维护管理、绩效分析、排程、文件控制、工时管理及物料和生产跟踪等之间的交互作用来描述MES过程。

为此，西门子为MES指出了一个全新的发展方向，我们将MES建立在一种结构（生产建模，Production Modeling）之上，通过这种结构，用户可以用层级模型（hierarchical model），将各种专用产品（组件，Component）协同起来，来描述业务（Business）和生产作业（Production Operation）。

同时我们看到，今天的控制系统变得越来越“智能”，对于“协同生产管理（Collaborative Production Management）”的重要部分，MES和控制系统都应该采用类似的方法。

这正是西门子在全集成自动化（Totally Intergrated Automation）中所展示的概念，也正是西门子在控制的SIMATIC和MES的SIMATIC IT中实施的远景（Vision）和结构。

1.2 ISA-95及其对MES的影响

近年来，一种新的国际标准又正在成为企业的行为规范——控制系统集成规范。这就是IEC/ISO 62264和ANSI/ISA-95，它定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型。该标准还定义了中间层MES系统应支持的生产作业活动。

很多供应商、用户、顾问都参与了该标准的制定和定义。这就确保了该标准具有坚实的基础以及高度的可用性。该标准目前由三部分组成，其中第3部分定义了MES的作业活动。它着重阐述了与生产（Production）、维护（Maintenance）及质量（Quality）等有关的作业活动。通常来说，这些活动都是同等重要的，不过，如果和生产或者生产作业无关的话，可能也就不需要维护作业或质量作业了。