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阅读本文，你将了解——MES系统的核心职能，并学会如何正确判断一家生产型工厂是否需要MES。

前言：

在全民工业智能化时代，AI人工智能的兴起，让每个公司都热衷于用不同的方式推进机器换人与智能生产的落地。而在这一进程中，制造执行系统（MES）起到很大的作用。

谈及MES必须先谈生产（即“生产体系模型”，如下图所示），生产体系模型设计到人、财、物、信息等资源，产、供、销等环节，以及供应商、客户与合作伙伴等多个维度。

其中，生产管理是通过对生产系统的战略计划、组织、指挥、实施、协调、控制等活动，实现系统的物质变换、产品生产、价值提升的过程。企业要善于运用“计划—执行—检查—处理”（P-D-C-A）的循环机制，持续推进生产运营战略的设计、实施、控制与优化，从而准确分析问题、追溯根源、制定对策并实现生产过程的持续改善。

作为企业价值链中的主要环节，生产管理一直是构成企业核心竞争力的关键内容。而MES作为企业资源计划（ERP）系统与底层控制系统之间的桥梁，整合了各类工厂管理系统，是提升企业制造能力与生产管理水平的重要工具。其功能覆盖生产计划与调度、物料平衡与物流管理、库存控制、工艺技术管理、过程监控、质量管理、健康安全环境（HSE）、设备管理、能源管理、成本控制以及绩效管理等多个方面。

一、什么是MES？为何要实施MES？

核心定义：

MES（Manufacturing Execution System）即制造企业生产过程执行系统，是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排产管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

历史争论：

由于MES一词相对其他信息系统在中国流行较晚。很多企业决策者开始常提到：为何实施MES？外国也有同论：Why MES？因为许多规划是先实施ERP，后实施MES。因此产生了为ERP实施MES的结论。其实不尽然。

核心价值：

MES系统是在过程控制层面以上，ERP系统之下，起到承上启下作用的重要企业信息管理系统。MES的同步数据采集技术应用于企业内部物流的全线追溯、制造工程配置、生产及品质过程控制，它能提升制造环节的透明度，填补了生产现场到计划系统间的“信息鸿沟”，为计划系统的再调整提供可以信赖的决策依据。MES提供了自演化能力的建模特性，采用螺旋式渐进的敏捷实施方法论，主动匹配并优化客户的业务过程，能显著降低系统部署风险，最大限度提升企业执行力，助其实现核心价值，并快速取得成功。

客观分析：

1、企业生存环境的客观需要

因为工厂级、车间级管理面临着新的挑战：需要上下游车间的高效沟通，信息的及时性、准确性，随时面临的计划变动，越来越小的任务单元，越来越高的质量追溯要求，管理人员成本的不断升高等。

2、企业管理的内在规律

MES从时间空间角度以及业务链条看，是企业管理中的不可或缺的领域和环节。

3、是信息技术发展的必然结果

信息技术在企业中的应用，首先是解决生产过程控制的问题，而且发展迅速。接着就是提升经营管理水平和手段，产生了以ERP为代表的一大批软件。

但是，在实施ERP的过程中，人们发现：ERP的规模大、周期长，导致ERP项目有46%逾期完成；支出多、投入大，导致41%超过预算；多种原因致使49%没有达到预期的社会效益、经济效益和目标。其中一个重要因素是与生产现场的连接与集成被忽略了，而生产现场的数据，即完美的生产信息是ERP的基础，是集成的关键。

由于ERP层和DCS层的工作是分别进行的，因此产生了两个问题：

• 一是横向系统之间的信息孤岛（Island of Information）；

• 二是ERP和DCS两层之间形成缺损环或断缺链接（Missing Ring or Link）。

这也是催生MES的重要原因。

因此，国际上公认的信息化总体架构是原则上将框架划分为3层：PCS层、MES层、ERP层。

PCS层为底层，以硬设备为主，主要面向操作工人，实现生产过程操作运转自动化，减少操作工人编制；

MES层为中间层，承上启下，以生产运行管理软件为主，主要面向生产管理人员，实现生产管理信息化，以及管理组织的扁平化和紧密化；

ERP层为最高层，以经营管理软件为主，主要面向经营管理和决策人员，实现经营决策管理信息化以及管理组织的扁平化和集约化。

近几年从最上层分离出决策层，演变成4层结构。突出实时制造性能监控、实时运营智能等管理理念。

二、如何判断一家工厂是否需要MES系统？

1、识别需求

在考虑引入MES系统之前，企业首先需要对自身的运营现状进行“诊断”。这种诊断可以从定性的“痛点”和定量的“绩效指标”两个层面展开。当企业在多个方面出现显著问题时，通常是需要引入MES等信息化工具进行深度变革的强烈信号。

如果您的企业正面临以下一个或多个问题，说明现有的生产管理模式可能已无法满足发展需求：

• 生产过程“黑箱化”：管理层无法实时掌握车间生产进度、设备状态、在制品（WIP）数量和位置。决策依赖于滞后且可能不准确的手工报表 。

• 质量问题频发且难以追溯：当出现客户投诉或产品质量缺陷时，无法快速定位问题批次、生产线、操作人员和所用物料，导致追溯成本高、响应慢，甚至引发批量召回风险。

• 生产计划与实际执行脱节：生产计划（通常由ERP下发）无法有效指导车间执行。由于设备故障、物料短缺、紧急插单等异常情况，车间调度频繁变更，导致计划达成率低，生产效率低下。

• 数据孤岛与信息壁垒：生产数据、质量数据、设备数据散落在不同的纸质记录、Excel表格或独立的子系统中，无法形成联动和综合分析，导致跨部门协作困难，信息传递效率低下。

• 库存与物料管理混乱：无法精确追踪物料在产线上的消耗和流转，导致账实不符，线边仓库存积压或频繁缺料，增加了库存成本和生产中断的风险。

• 合规性与文档管理压力大：特别是在食品、药品、航空航天等受严格监管的行业，需要耗费大量人力物力来维护和管理生产批次记录（EBR）、工艺参数和操作规程，以满足行业法规（如GMP、FDA）的要求。

定性的痛点需要通过定量的KPI来佐证。虽然搜索结果表明，并不存在一个适用于所有企业的、绝对的“KPI阈值”来触发MES的实施决策 但当企业的核心生产指标持续低于行业基准或最佳实践水平时，这构成了需要进行管理和技术升级的强有力证据。

以下是一些核心KPI及其行业参考基准，企业可据此进行自我评估：

2、系统性评估

识别出问题后，企业需要一个系统性的框架来深入评估引入MES的必要性和可行性。这个过程不仅是技术选型，更是一次深刻的业务流程梳理和管理变革。

企业必须明确引入MES系统是为了解决什么战略层面的问题 。

• 明确战略目标：是为了降低成本、提高效率、提升产品质量、增强客户满意度，还是为了满足特定行业的合规性要求？清晰的目标是后续所有评估和选型的基础 。

• 梳理核心业务流程：详细绘制当前的生产流程图，识别其中的瓶颈、断点和低效环节。这将帮助企业明确MES系统需要覆盖哪些核心功能模块（如生产计划、过程监控、质量管理、资源调度）。

• 评估与现有IT架构的契合度：分析MES如何与现有的ERP、产品生命周期管理（PLM）、供应链管理（SCM）等系统进行集成，以确保数据流畅和信息共享，避免形成新的信息孤岛。

在明确需求后，企业需要客观评估自身当前的制造运营管理水平，即“成熟度”。这有助于判断企业是否具备成功实施MES的基础，并能识别出差距，为制定实施路线图提供依据。综合多个研究来源，可以构建一个实用的MES需求评估成熟度模型。

• 确定评估维度：选择与制造执行能力最相关的核心领域作为评估维度。

• 定义成熟度等级：为每个维度定义从低到高的成熟度等级（通常为1-5级）。

• 设计评估问卷/清单：针对每个维度的不同等级，设计具体、可操作的评估问题。

• 组织评估与评分：组织跨部门团队（生产、质量、IT、设备等）进行自评或由外部专家评估，并进行打分。

• 分析结果与制定路线图：分析当前状态与目标状态的差距，制定分阶段的改进计划和MES实施路线图。

对每个维度的每个问题进行评分（如0-5分制），计算出每个维度的平均分，最终得出企业的整体成熟度等级。例如，可设定分级阈值：1-1.9分为初始级，2-2.9分为已管理级，以此类推。

评估结果将清晰地展示企业的优势和短板。例如，如果企业在“生产调度”和“质量管理”上得分仅为1-2级，那么这便是引入MES系统需要优先解决的核心问题领域。实施路线图应首先聚焦于这些薄弱环节，分阶段、有重点地推进系统部署。

3、决策标准

在完成需求识别和成熟度评估后，企业需要进入更具体的决策分析阶段，重点考察系统的功能匹配度以及投资的经济合理性。

引入MES的最终决策往往取决于其经济可行性。进行严谨的ROI和TCO分析至关重要。

ROI计算公式：ROI = (累计收益 - 总投入成本) / 总投入成本 × 100% 。

总投入成本（TCO）：总拥有成本（TCO）不仅包括初始投资，还应涵盖系统整个生命周期的运营成本。

显性成本（初始投资）：

• 软件许可费：按用户数、模块或产线收费。

• 硬件采购费：服务器、数据采集终端（PDA、工控机）、网络设备等。

• 实施服务费：供应商提供的咨询、部署、定制开发和系统集成服务。

• 培训费用：对管理员和最终用户的培训开销 。

隐性成本与运营成本：

• 内部人力成本：企业内部项目团队成员投入的时间成本。

• 年度维护费：通常为软件许可费的15%-25%，用于获取技术支持和版本升级。

• 系统切换期间的效率损失：在新旧系统切换初期，可能会暂时影响生产效率。

• 机会成本：实施MES项目占用的资源，可能无法用于其他投资项目。

量化预期收益：这是ROI分析中最具挑战性的部分，需要将MES带来的运营改进转化为具体的财务收益。

生产效率提升：OEE提升带来的产出增加。例如，OEE从70%提升到80%，相当于增加了14%的有效产能。

成本节约：

• 废品率降低： 减少原材料浪费和返工成本。

• 人力成本下降：减少用于统计、文书和人工追溯的人员。

• 库存成本降低：通过精确的物料管理，减少在制品和原材料库存。

• 质量改善：减少因质量问题导致的客户索赔、罚款和品牌声誉损失。

• 收入增长：交付准时率提升和生产周期缩短，增强了客户满意度和市场竞争力，可能带来更多订单。

一个正向且投资回收期合理的ROI（行业平均回收期约为6-18个月是项目获批的关键。企业应与潜在供应商共同完成详细的ROI分析报告。

4、行业特殊性

流程制造（如化工、制药）、离散制造中的高精密行业（如汽车、电子）对 MES 需求更迫切，因为生产过程复杂、合规要求高；传统离散制造（如家具、五金）可根据订单复杂度和增长速度判断。

站在企业一方考虑，在选择MES系统时，必须考察供应商是否具备深厚的行业知识和成功的行业案例。通用型MES可能无法满足特定行业的深度需求，选择行业化、专业化的解决方案至关重要。

离散制造业：产品由多个独立的零部件通过一系列不连续的工序装配而成。生产计划复杂，换线频繁，产品个性化程度高。

→复杂生产调度与排程：应对频繁的插单和工艺变更。

→精细化过程控制：工艺路线防呆防错，关键工序参数采集。

→完整的产品追溯：从零部件到成品的全生命周期追溯，建立完整的产品谱系。

流程制造业/连续加工：原材料通过一系列物理或化学反应，连续不断地转化为产品。生产过程连续，批次管理至关重要。

→严格的批次管理：确保批次的一致性和可追溯性。

→电子批次记录：自动化记录生产全过程数据，替代纸质记录，满足合规要求。

→配方管理与过程控制：精确控制配方执行，实时监控温度、压力等关键工艺参数。

食品与药品行业：作为流程制造的特殊分支，对质量、安全和法规要求极高，生产过程需严格控制。

→全面的GMP/FDA合规性支持：满足严格的法规要求。

→批次追溯与产品谱系：实现从原料到成品的全程追溯。

→严格的权限管理与审计追踪：确保操作可追溯，防止数据篡改。

→电子记录与电子签名：符合21 CFR Part 11要求。

高科技制造业：产品技术含量高，生产工艺复杂，对精度和一致性要求极高。

→精密工艺控制与SPC：实时监控关键工艺参数，确保产品质量稳定。

→设备OEE最大化：优化设备利用，减少停机时间。

→先进先出管理：确保物料和产品按正确顺序流转。

→研发与生产的紧密结合：支持新产品快速导入和工艺优化。

5、发展阶段、规模与复杂度

一般来说，年营收超过 1 亿元、员工人数超过 200 人、生产车间超过 2 个的企业，单靠人工管理已难以为继，引入 MES 的投入产出比更高。

小作坊/初创期：产品单一，订单量小，人员少。可能不需要完整的MES，用Excel和严格的管理就能应付。

成长期/中型企业：产品线增加，订单量上升，车间工人超过50人，生产流程变复杂。这是引入MES的最佳时机，能帮助规范流程，为规模化打下基础。

大型企业/集团化：多工厂、多产线、供应链复杂。MES是必需品，是实现协同生产和数字化工厂的核心。

6、综合判断

判断制造企业是否需要MES系统，是一个复杂的战略决策过程，而非简单的技术采购。企业应摒弃“为了上系统而上系统”的观念，回归到解决业务问题的本质。最终的决策应基于以下综合判断：

• 需求的迫切性：企业是否正面临显著的生产管理痛点，核心KPI是否长期低于行业基准，且传统管理手段已失效？

• 战略的匹配性：引入MES是否符合企业长期的数字化、智能化发展战略？

• 组织的准备度：企业的运营管理成熟度是否达到了一定水平，是否具备推动管理变革的决心和能力？

• 经济的可行性：经过严谨的ROI和TCO分析，项目是否具备合理的投资价值？

• 未来的适应性：所选的解决方案是否能适应云技术和人工智能等未来发展趋势，为企业的持续进化提供支持？

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