智能工廠製造執行系統(MES)（簡體書）

本書全面介紹了現代製造業中智能工廠製造執行系統(MES),詳細介紹了MES的基本概念、原理和系統架構,以及行業應用、功能模塊和支撐技術,旨在幫助讀者深入了解MES技術,並為實際應用提供指導。同時,書中還重點討論了MES項目的搭建實施過程和實際案例,以分享成功經驗和應對挑戰的方法。本書將為讀者提供MES的基礎知識、實施要點和應用指南,助力提升製造業效率、優化生產流程和實現數字化轉型,可作為高等院校智能製造相關專業的教學參考書,亦可供相關專業技術人員、管理人員參考使用。

1.通過介紹MES在現代製造業中的重要性和應用，幫助讀者深入理解MES技術。2.提供MES基礎知識、實施要點和應用指南，以滿足不同讀者群體的需求。3.分享實際案例和經驗，幫助讀者了解MES在不同行業中的應用和成功實施方法。4.探討MES項目規劃和實施過程，解決實際應用中的挑戰。

製造業正處於數字化轉型的浪潮中，智能工廠製造執行系統（MES）作為現代製造業的核心技術之一，發揮著關鍵作用。隨著MES 技術的快速發展和廣泛應用，我們認識到製造業從業人員、管理者和研究人員深入了解MES 的重要性和需求。因此，我們決定編寫本書。
本書的編寫目的是多方面的。首先，我們希望通過介紹MES 在現代製造業中的重要性和應用，幫助讀者深入理解MES 技術。其次，我們提供MES 基礎知識、實施要點和應用指南，以滿足不同讀者群體的需求。同時，我們還分享實際案例和經驗，幫助讀者了解MES 在不同行業中的應用和成功實施方法。最後， 我們將探討MES 項目規劃和實施過程， 解決實際應用中的挑戰。
本書內容分為以下五個部分：第一部分（第1～3章）介紹行業發展背景、MES 的基本概念和原理，包括MES 的定義、發展歷程與趨勢，以及MES 在不同行業的應用需求；第二部分（第4、5章）深入探討MES 的系統架構和各個功能模塊的作用與特點；第三部分（第6章）介紹MES 所涉及的技術和理論，包括傳統模式下MES 的支撐技術，以及在智能製造背景下引入的新興技術；第四部分（第7 章）簡述如何規劃和實施MES 項目，以及解決實際應用中遇到的挑戰；第五部分（第8章）通過引用鋼鐵行業中的實際案例，分享了MES 在實際的生產場景中是如何設計與實施的。
本書的特色在於綜合性、實踐性和適用性。我們全面介紹MES 的基本概念、系統架構、功能模塊和相關技術，覆蓋了MES 領域的核心知識。同時，通過實際案例和經驗分享，將MES 理論與實際應用相結合，以幫助讀者更好地理解和應用MES 技術。本書適用於不同專業水平的讀者群體，無論是初學者還是經驗豐富的專業人士，都可從書中獲益。
本書的編寫是一個團隊合作的過程，尹靜負責編寫工作，杜景紅和施燦濤負責收集工程案例及實施資料，特別感謝研究生董朝軒、張家煒和王歡歡的辛勤付出。
最後，感謝所有支持本書編寫的人員和機構，希望本書為讀者在理解和應用智能工廠製造執行系統方面提供有價值的指導。

編著者
2023年7月

第1章 概述001
1.1　我國製造業及MES 發展背景001
1.2　智能製造與智能工廠003
　1.2.1　智能製造簡述003
　1.2.2　製造型企業“兩化融合”歷程004
　1.2.3　數字化車間簡述005
1.3　工業軟件的應用006
　1.3.1　工業軟件發展現狀006
　1.3.2　常見的工業軟件010
　1.3.3　MES 的功能定位012

第2章 MES 概述014
2.1　MES 的定義、目標、特點014
　2.1.1　MES 的定義014
　2.1.2　MES 的目標017
　2.1.3　MES 的特性與特徵017
2.2　MES 的發展歷程與現狀018
　2.2.1　MES 的發展歷程018
　2.2.2　MES 的應用現狀021
　2.2.3　MES 技術發展趨勢023
2.3　MES 的應用價值024

第3章 MES 的行業應用026
3.1　流程型製造業、離散型製造業與MES 026
　3.1.1　流程型製造業與離散型製造業的差異027
　3.1.2　流程型製造業和離散型製造業對MES 的需求差異028
3.2　各典型行業對MES 的需求031
　3.2.1　共性需求031
　3.2.2　鋼鐵行業035
　3.2.3　食品飲料行業039
　3.2.4　電子行業043
　3.2.5　石化行業048
　3.2.6　汽車行業052
　3.2.7　機械裝備行業057
　3.2.8　紡織服裝行業062
　3.2.9　醫藥行業066
　3.2.10　煙草行業070

第4章 MES 的系統架構075
4.1　MES 的管理思想與要素075
4.2　MES 的系統集成076
　4.2.1　MES 與ERP 系統集成076
　4.2.2　MES 與APS 系統集成077
　4.2.3　MES 與DSS 集成078
　4.2.4　MES 與PLM 系統集成079
　4.2.5　MES 與QMS 集成079
　4.2.6　MES 與LMS 集成079
　4.2.7　MES 與EMS 集成080
　4.2.8　MES 與WMS 集成080
　4.2.9　MES 與DAS 集成080
　4.2.10　MES 與HRMS 集成081
　4.2.11　MES 與PCS 集成081
　4.2.12　MES 與CAPP、PDM 系統集成082
　4.2.13　MES 與自動控制系統（SCADA、DNC、PLC）集成082
4.3　MES 系統框架設計思路082
　4.3.1　基於改進C/S 結構的MES 3 層系統架構082
　4.3.2　基於B/S 結構的MES 分布式系統架構083
　4.3.3　基於SOA 的MES 系統架構085
　4.3.4　MES 微服務架構088
　4.3.5　基於MOM 的MES 設計090
　4.3.6　基於MES 云 ERP 云的“云·邊·端”架構091

第5章 MES 的功能模塊092
5.1　生產管理模型093
　5.1.1　生產管理概述093
　5.1.2　MES 中的生產管理功能095
5.2　影響生產的主要功能模型105
　5.2.1　MES 中的維護管理功能105
　5.2.2　MES 中的質量管理功能105
　5.2.3　MES 中的庫存管理功能109
5.3　基礎功能模塊的具體化延伸110
　5.3.1　MES 中的設備管理功能110
　5.3.2　MES 中的計量管理功能115
　5.3.3　MES 中的工藝管理功能117
　5.3.4　MES 中的物料管理功能118
　5.3.5　MES 中的倉庫管理功能122
　5.3.6　MES 中的帳戶管理功能124
　5.3.7　MES 中的能源管理功能126
　5.3.8　MES 中的生產安全管理功能127
　5.3.9　MES 中的文檔管理功能127
　5.3.10　MES 中的系統仿真功能127
　5.3.11　MES 中的可視化看板功能128

第6章 MES 的技術與理論支撐131
6.1　硬件環境支撐131
　6.1.1　數據采集131
　6.1.2　現場總線技術132
　6.1.3　自動物料輸送與存儲設備136
　6.1.4　數字化檢測設備136
6.2　系統集成技術137
　6.2.1　系統集成方式137
　6.2.2　數據集成平臺141
6.3　MES 生產建模技術144
　6.3.1　MES 生產模型144
　6.3.2　基於事件驅動的MES 生產過程建模146
6.4　MES 可重構平臺技術150
　6.4.1　MES 重構要素151
　6.4.2　可重構MES 體系結構151
　6.4.3　MES 配置平臺155
　6.4.4　基於配置平臺的可重構的MES 應用系統157
6.5　MES 生產調度優化技術159
　6.5.1　車間生產調度概述159
　6.5.2　流水車間調度問題160
　6.5.3　作業車間調度問題161
　6.5.4　車間動態調度問題163
6.6　MES 數據采集技術164
　6.6.1　車間製造信息及其采集方式164
　6.6.2　常用數據采集技術166
6.7　MES 生產監控技術172
　6.7.1　MES 生產監控系統架構172
　6.7.2　MES 生產監控系統網絡技術173
6.8　車間物聯網技術177
　6.8.1　物聯網技術簡介177
　6.8.2　基於車間物聯網的MES 生產監控系統178
6.9　智能製造背景下的新興技術181
　6.9.1　數字孿生技術181
　6.9.2　信息物理系統182
　6.9.3　大數據與云計算184
　6.9.4　人工智能185
　6.9.5　虛擬現實技術186
　6.9.6　區塊鏈187

第7章 MES 項目的搭建實施189
7.1　MES 實施難點概述189
7.2　MES 項目的總體推進過程190
7.3　MES 需求分析方法192
　7.3.1　MES 需求分析誤區192
　7.3.2　MES 需求分析方法193
　7.3.3　MES 規劃思路195
7.4　MES 選型要點197
　7.4.1　MES 的選型流程197
　7.4.2　MES 招標要點分析197
　7.4.3　MES 技術評標要點分析198
　7.4.4　MES 合同簽署要點分析199
7.5　MES 實施要點201
　7.5.1　MES 實施步驟201
　7.5.2　詳細需求分析202
　7.5.3　需求變更管理202
　7.5.4　二次開發管理203
　7.5.5　上線前策劃204
　7.5.6　項目驗收205

第8章 某鋼鐵企業智能製造管理與執行系統應用案例206
8.1　整體方案綜述207
　8.1.1　案例企業的智能製造體系207
　8.1.2　iMES 功能清單210
8.2　子系統1：APS-高級計劃與排程系統212
　8.2.1　功能綜述212
　8.2.2　APS 優化模型描述216
8.3　子系統2：PMS-製造管理系統219
　8.3.1　功能綜述219
　8.3.2　各功能詳細介紹219
8.4　子系統3：PES-製造執行系統229
　8.4.1　功能綜述229
　8.4.2　各系統詳細介紹229
8.5　子系統4：DAS-數據采集與應用系統241
　8.5.1　項目概述241
　8.5.2　系統整體框架242
　8.5.3　硬件系統需求242
　8.5.4　功能規格說明246

參考文獻250