制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Exe cution System，MES）是美國(guó)管理界上世紀(jì)90年代提出的。美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR（Advanced Manufacturing Research）通過對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP／MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、HMI（Human Machine Interface）為代表的生產(chǎn)過程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成[1,2]。由于MES強(qiáng)調(diào)控制和協(xié)調(diào)，使現(xiàn)代制造業(yè)信息系統(tǒng)不僅有很好的計(jì)劃系統(tǒng)，而且能使計(jì)劃落實(shí)到實(shí)處的執(zhí)行系統(tǒng)；因此，MES在國(guó)外的企業(yè)中迅速推廣開來，并給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益[3]。企業(yè)認(rèn)識(shí)到只有將數(shù)據(jù)信息從產(chǎn)品級(jí)取出，穿過操作控制級(jí)，送達(dá)管理級(jí)，通過連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成才能使企業(yè)在日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地[4]。
1 煙草行業(yè)實(shí)施MES的必要性
1．1 煙草企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)特點(diǎn)的需要
　　煙草行業(yè)國(guó)家實(shí)行?？兀渖a(chǎn)總量由國(guó)家計(jì)劃下達(dá)，煙草工業(yè)企業(yè)只能在國(guó)家計(jì)劃的基礎(chǔ)上，進(jìn)行進(jìn)一步分解，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，降低成本，以此來滿足消費(fèi)者的需求。目前煙草工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃受市場(chǎng)影響越來越大，大部分企業(yè)明顯感到計(jì)劃跟不上變化，面對(duì)銷售部門對(duì)產(chǎn)品交貨時(shí)間的嚴(yán)格要求，面對(duì)營(yíng)銷計(jì)劃的不斷調(diào)整和生產(chǎn)過程中品名的更換，造成了生產(chǎn)計(jì)劃不斷變更。
　　在這種生產(chǎn)模式下，企業(yè)的銷售部門需要對(duì)生產(chǎn)部門的情況非常了解，掌握生產(chǎn)線的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，避免簽訂不合理合同，避免出現(xiàn)交貨期根本無法保證等問題；而生產(chǎn)部門也需要及時(shí)掌握當(dāng)前的各項(xiàng)訂單情況、要能夠及時(shí)掌握生產(chǎn)的歷史情況和現(xiàn)時(shí)數(shù)據(jù)，快速準(zhǔn)確地根據(jù)銷售合同和調(diào)度計(jì)劃制訂科學(xué)合理的生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃。要實(shí)現(xiàn)上述的功能要求，需要的不僅是先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備和能力，更重要的是保證從接單——編排生產(chǎn)計(jì)劃——生產(chǎn)——控制——派送等一系列各個(gè)環(huán)節(jié)的信息暢通，在企業(yè)的計(jì)劃層與生產(chǎn)控制層之間建立起“直通車”。
1．2 煙草行業(yè)發(fā)展的需要
　　全國(guó)煙草行業(yè)總體上是一個(gè)產(chǎn)大于銷的狀況，生產(chǎn)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于市場(chǎng)需求。找出影響產(chǎn)品質(zhì)量和導(dǎo)致成本增加的因素，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問題。煙草企業(yè)要達(dá)到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強(qiáng)對(duì)原材料和人員工時(shí)的全面監(jiān)控與調(diào)度，對(duì)生產(chǎn)線上的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行有效地監(jiān)控和信息管理，加強(qiáng)生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
1．3 煙草企業(yè)信息化的需要
　　目前，煙草企業(yè)整個(gè)生產(chǎn)過程集成化程度很高，自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用十分廣泛，在長(zhǎng)期的信息化應(yīng)用過程中，實(shí)現(xiàn)了過程的自動(dòng)化。在管理信息化方面，隨著企業(yè)信息化建設(shè)的不斷深入，ERP等信息化管理軟件，逐漸為眾多的企業(yè)所接受，并開始廣泛應(yīng)用于企業(yè)管理中，企業(yè)也因此取得了一定的管理效益。信息化可以把生產(chǎn)的高度自動(dòng)化和管理現(xiàn)代化有效地結(jié)合起來。
“　　以信息化促進(jìn)工業(yè)化”是制造業(yè)提高生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)水平的必然選擇，但是應(yīng)當(dāng)看到，煙草企業(yè)底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)雖已基本實(shí)現(xiàn)了基礎(chǔ)自動(dòng)化和過程自動(dòng)化，并且在此基礎(chǔ)上形成了相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，但是每個(gè)系統(tǒng)都有各自的處理邏輯、數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)模型和通信機(jī)制，從而形成一個(gè)個(gè)信息孤島，導(dǎo)致信息資源缺乏共享和生產(chǎn)過程的統(tǒng)一管理。同時(shí)，底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)和上層的管理系統(tǒng)之間缺少一個(gè)中間層軟件，這使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提取出有建設(shè)性的信息。例如，重慶煙草公司涪陵分廠，有4個(gè)控制中心：制絲工段中控室和能源中控室、LGV中控室和卷接包數(shù)采控制室。雖然各個(gè)控制中心從硬件通訊上是相通的，但在軟件上卻相互獨(dú)立，不能提供資源共享。同時(shí)各個(gè)控制中心都有各自的數(shù)據(jù)庫，由于這些數(shù)據(jù)庫相對(duì)獨(dú)立，且數(shù)據(jù)庫格式也不盡相同，與上層管理系統(tǒng)又缺少一個(gè)中間層軟件的溝通，使得底層大量的數(shù)據(jù)閑置，不能為管理層提供有建設(shè)性的信息。
2 實(shí)例分析
　　以重慶煙草公司重慶分廠為例，以大型關(guān)系型數(shù)據(jù)庫技術(shù)為基礎(chǔ)，采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)、軟總線技術(shù)，建立開放的、敏捷的制造執(zhí)行系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)信息的監(jiān)測(cè)、控制以及生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理。
2．1 關(guān)鍵技術(shù)
　　由于煙草企業(yè)制造集成系統(tǒng)是面向卷煙生產(chǎn)全過程，為實(shí)時(shí)生產(chǎn)管理服務(wù)的。因此，設(shè)計(jì)和實(shí)施重慶分廠制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）必須根據(jù)實(shí)際，結(jié)合制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的發(fā)展趨勢(shì)，采用以下關(guān)鍵技術(shù)：
　?。?）建立高通用性的構(gòu)架?？梢詫⒎謴S實(shí)施的制造執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分為3個(gè)層次：領(lǐng)域?qū)?、?duì)象層和基礎(chǔ)架構(gòu)層，3層之間相互獨(dú)立，從而為MES的高度集成性實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)保證?；A(chǔ)架構(gòu)層是基于CORBA、RMI（Remote Method Interface）和DCOM等公共標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范而建立的，是一種理想的軟總線，尤其CORBA的分布對(duì)象技術(shù)，可以通過裝配或擴(kuò)展對(duì)象實(shí)現(xiàn)一個(gè)特定的應(yīng)用軟件系統(tǒng)，對(duì)象可以在不影響系統(tǒng)中的其他對(duì)象交互關(guān)系的前提下被修改，真正實(shí)現(xiàn)軟件構(gòu)件的即插即用。
　　（2）提高可集成性。從技術(shù)發(fā)展角度和用戶需求來看，軟件結(jié)構(gòu)本身應(yīng)能與其他應(yīng)用系統(tǒng)集成，做到信息共享和資源共享。因此，在進(jìn)行軟件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)時(shí)，充分考慮到了這一點(diǎn)，不僅提高了企業(yè)MES中遺產(chǎn)系統(tǒng)的生命周期，降低對(duì)信息系統(tǒng)的投入，同時(shí)，也為目前及將來選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。
　?。?）提高互操作性。采用SYBASE的PowerDesinger ll數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫平臺(tái)以及該平臺(tái)的開放性保證可從不同的MES系統(tǒng)以及不同模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個(gè)特定任務(wù)的需要，實(shí)現(xiàn)互操作。
　?。?）基于微軟的．NET平臺(tái)開發(fā)技術(shù)。．NET框架旨在實(shí)現(xiàn)下列目標(biāo)：提供一個(gè)一致的面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境，而無論對(duì)象代碼是在本地存儲(chǔ)和執(zhí)行，還是在本地執(zhí)行但在Intemet上分布，或者是遠(yuǎn)程執(zhí)行；提供了一個(gè)將軟件部署和版本控制沖突最小化的代碼執(zhí)行環(huán)境；提供一個(gè)保證代碼（包括由未知的或不完全受信任的第三方創(chuàng)建的代碼）安全執(zhí)行的代碼執(zhí)行環(huán)境；提供一個(gè)可 肖除腳本環(huán)境或解釋環(huán)境的性能問題的代碼執(zhí)行環(huán)境；使開發(fā)人員的經(jīng)驗(yàn)在面對(duì)類型不同的應(yīng)用程序（如基于Windows的應(yīng)用程序和基于Web的應(yīng)用程序）時(shí)保持一致；按照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)生成所有通訊，以確?；冢甆ET框架的代碼可與其他任何代碼集成。
　　致成本增加的因素，提高計(jì)劃的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)又能改善生產(chǎn)線的運(yùn)行效率已成為每個(gè)企業(yè)所關(guān)心的問題。煙草企業(yè)要達(dá)到成本和質(zhì)量的雙贏，必須嚴(yán)格控制產(chǎn)品生產(chǎn)的全過程和影響生產(chǎn)的各種因素。有效的方法就是加強(qiáng)對(duì)原材料和人員工時(shí)的全面監(jiān)控與調(diào)度，對(duì)生產(chǎn)線上的各個(gè)點(diǎn)進(jìn)行有效地監(jiān)控和信息管理，加強(qiáng)生產(chǎn)資源綜合調(diào)度管理，使之發(fā)揮最大效益。
2．2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與組成
　　在煙草企業(yè)信息化過程中，MES是生產(chǎn)自動(dòng)化與管理信息化之間的重要橋梁，根據(jù)煙草行業(yè)的自身特點(diǎn)，即混合模式的生產(chǎn)方式；生產(chǎn)計(jì)劃變動(dòng)頻繁；較高的生產(chǎn)預(yù)測(cè)性要求；設(shè)備需要維護(hù)量大，生產(chǎn)工藝柔性小，維護(hù)頻繁等，煙草工業(yè)企業(yè)的MES系統(tǒng)模型的構(gòu)建應(yīng)注重從生產(chǎn)計(jì)劃下達(dá)到成品產(chǎn)出的生產(chǎn)優(yōu)化信息，即對(duì)上層計(jì)劃管理是執(zhí)行，對(duì)下層控制系統(tǒng)是指揮。除此之外，設(shè)計(jì)和建立MES系統(tǒng)的必要條件是建立完備的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，MES需要的數(shù)據(jù)直接來源于生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)經(jīng)過處理后，生成生產(chǎn)過程信息，供MES系統(tǒng)使用。煙草企業(yè)MES系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：生產(chǎn)調(diào)度、生產(chǎn)查詢、生產(chǎn)過程監(jiān)控、質(zhì)量控制、物流跟蹤、物耗成本、安全消防監(jiān)控、能源動(dòng)力管理、設(shè)備維護(hù)以及人力資源管理。圖l是了重慶分廠的MES與管理信息系統(tǒng)、底層生產(chǎn)控制系統(tǒng)的相互關(guān)系與數(shù)據(jù)傳遞情況。

2．3 系統(tǒng)目標(biāo)
　　該系統(tǒng)根據(jù)多年的煙草行業(yè)經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，企業(yè)重點(diǎn)突出了生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備管理的三條主線，圍繞它們進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)，以適應(yīng)重慶分廠生產(chǎn)的實(shí)際情況，也滿足了現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)管理的需要。該廠的MES是建立在完善的工商數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、能源管理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、一號(hào)工程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等各類數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)上的，把數(shù)據(jù)采集用于生產(chǎn)的實(shí)時(shí)指揮、質(zhì)量的在線控制、設(shè)備的預(yù)防維修上，由此為煙草企業(yè)提供了一種全新的生產(chǎn)管理模式，使煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理上升到全新的管理水平，具體實(shí)施要求如下：
　?。?）利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所獲取的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量的在線監(jiān)控，提高快速反應(yīng)能力，促進(jìn)生產(chǎn)管理由被動(dòng)指揮型向以預(yù)防為主、在線控制的主動(dòng)實(shí)時(shí)指揮型管理體系發(fā)展。
　?。?）工商數(shù)據(jù)采集需要填報(bào)的各類報(bào)表都涉及卷煙、單位或者煙葉代碼，決策管理系統(tǒng)基礎(chǔ)代碼體系采用的是國(guó)家局標(biāo)準(zhǔn)代碼，但是大多數(shù)煙草企業(yè)多年來的業(yè)務(wù)或者統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)都是用企業(yè)自編的代碼。雖然工商數(shù)據(jù)采集報(bào)表中的代碼都使用國(guó)家的統(tǒng)一代碼，但數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)為了方便用戶，系統(tǒng)支持用戶沿用以往的編碼習(xí)慣，實(shí)現(xiàn)的過程是填報(bào)報(bào)表，用戶填寫自己企業(yè)的自編碼，然后再數(shù)據(jù)審核，系統(tǒng)利用預(yù)先維護(hù)好的代碼對(duì)應(yīng)表進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，把本地代碼（自編代碼）轉(zhuǎn)化成國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)代碼。為了識(shí)別不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，必須進(jìn)行企業(yè)自編的本地代碼和國(guó)家代碼的一對(duì)一或多對(duì)一的映射。
　?。?）利用能源數(shù)據(jù)采集所獲取的相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)視企業(yè)內(nèi)部各公用工程生產(chǎn)和消費(fèi)情況；分析各部門資源利用效率和節(jié)能潛力；監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行、能耗狀況；統(tǒng)計(jì)各部門、各車間能源消耗狀況；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)產(chǎn)品能源單耗、各工序能耗、大耗能設(shè)備的能源利用。另外通過數(shù)據(jù)采集，還可以與生產(chǎn)調(diào)度系統(tǒng)密切結(jié)合，實(shí)現(xiàn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部水、電、氣等公用資源進(jìn)行管理；完成生產(chǎn)與能源的協(xié)調(diào)管理。合理利用資源，為企業(yè)信息系統(tǒng)提供包括企業(yè)能耗成本、企業(yè)能耗定額的管理。
3 結(jié)束語
　　制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件彌合了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車間過程控制系統(tǒng)之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強(qiáng)調(diào)制造過程的整體優(yōu)化來幫助企業(yè)實(shí)施完整的閉環(huán)生產(chǎn)，同時(shí)也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。深刻理解MES這一先進(jìn)的管理思想，把握它的發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)于如何研究和推廣MES應(yīng)用具有重要的理論和應(yīng)用價(jià)值。以往MES通常是一個(gè)很大的整體軟件系統(tǒng)，其定制和維護(hù)的成本很高。隨著計(jì)算機(jī)支撐技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)更加模塊化、更具柔性的MES系統(tǒng)成為可能，實(shí)施和維護(hù)MES的成本大大降低。因此，MES作為流程CIMS的核心，在煙草工業(yè)生產(chǎn)的綜合自動(dòng)化進(jìn)程中有好的應(yīng)用前景。