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MES制造执行系统的原理和实现

近年来，随着竞争的加剧，制造型企业不断涌现，尤其是

在电子制造企业中，对产品质量的要求越来越高，对制造流程
控制的要求也越来越高。为了提高竞争力，许多企业实施

ERP系统，以缩减成本控制和缩短供货周期。然而，在内部
生产控制方面，许多企业并没有一个完善的平台。因此，

MES制造执行系统受到越来越多的关注，越来越多的企业在

考虑或实施自己的MES系统。

本书旨在系统地介绍MES的功能模块和实现逻辑，作者
拥有多年在大型电子产品制造企业担任工艺工程师和工厂控制

系统业务分析师的经验，对制造流程非常熟悉，曾参与设计所

在企业的MES系统。希望本书有助于大家理解MES系统，
有助于国内制造企业的流程控制和质量提升。

第一章：什么是制造执行系统

1.1MES的功能

在传统的加工生产企业中，流程卡被用来进行生产的跟踪
控制。流程卡上印刷工序列表，每经过一个工位，则由作业人

员打勾、签名、标注日期。这样产品在生产线上流转时，我们

可以检查产品是否经过了所有的必须工序。

MES全称ManufacturingXXX制造执行系统，它的核心

功能与流程卡类似，即通过流水号控制生产工序。MES通过
创建产品的序列号来取代流程卡号，生产过程中的任何一个工

序通过序列号访问数据库，得到所有相关的控制信息。

流程卡在生产完成之后即作废，而序列号却一直保存在企

业的数据库中，所以可以作为产品今后的跟踪依据，方便质量

管理。简单地说，MES有两大核心功能：根据序列号进行工
序的控制，根据序列号进行历史数据的跟踪。其它功能还有装

配、包装、物料跟踪，我们在具体的模块中详细介绍。

1.2MES与ERP的关系

ERP即EnterpriseResourcePlanning企业资源计划，是生
产企业的核心模块，其主要功能是物料管理和成本控制。所有
的生产都是由ERP（通过工单）发起，由ERP（通过发货单）
结束的。

一些ERP系统也包含了简单的生产模块。我们可以把
MES看成ERP生产模块的专业化。因此，MES与ERP的接
口应保持逻辑上的一致性。

第二章：产品、工单、序列号

2.1产品(Product)

MES的流程通常是由ERP系统发起的，因此对于产品的

定义必须与ERP保持一致。
通常，一个产品(product)可以用item_no(产品编码)n(产品

版本)的组合来定义。在ERP系统中，产品等同于物料编码。
产品的完整生命周期包含以下环节，如图2-1所示。

除了物料属性，MES系统中的产品还包含一些与生产密
切相关的属性，例如工艺流程、装配结构、测试规范等。这些
属性将在后文中逐一展开。

工单(WorkOrder)也叫任务单或计划单。一个工单定义了
一次加工作业，包括待加工产品、数量、加工起点、原材料输

出仓库、成品输入仓库以及工单状态、计划完成时间等辅助信

息。一个标准的MES系统是由工单驱动的。计划员在ERP中

定义工单，然后将此工单刷新到MES，车间主管将工单落实
到具体的产品工艺路线，操作人员按照工艺路线进行作业，如
图2-2所示。

在传统的生产过程中，流程卡用于指导产品的生产。在

MES系统中，序列号用于代表一个具体的产品。序列号是系

统中唯一的产品标识，具有item_no属性(ERP物料号)，必须

与工单关联才能被MES系统驱动。制造件和装配件的序列号
规则不同。制造件的序列号可以全部由MES系统分配产生，
而采购件的序列号是供应商产生的，只能作为外来数据导入

MES，并赋予其item_no属性。在某些情况下，序列号是企业

的重要资源。例如，网卡MAC地址的前6位是企业代号，后

6位是企业内部的MAC流水号，申请MAC地址需要向相关

组织缴纳费用；中国GSM手机的IMEI号码由政府信息产业
部分配。

在某些情况下，序列号并不代表ERP中明确定义的产品。

例如，一款手机产品G10的ERP物料号为，在MES系统中分

配的序列号为xxxxxxxx001(item_no属性为)，但ERP的BOM
中并没有定义IMEI。为了保持序列号格式的一致，我们为

IMEI定义一个“虚拟”的item_no(ERP中没有此物料号)。因此，
此手机在生产完成后，至少有两个序列号：一个是对应的序列

号，另一个是IMEI对应的序列号。
车间操作人员在作业时，会将序列号与工单建立关联，以

确保工艺路线能够落实到每一个具体的序列号上。如图2-3所
示，产品、工单、序列号三者之间有着密切的关系，其中序列

号继承自产品，而工单则通过与序列号关联的方式来驱动产品。

为了提高序列号输入的效率，MES系统采