本书介绍了现代制造业中智能工厂制造执行系统(MES)。全书主要介绍了MES的基本概念、原理和系统架构，以及行业应用、功能模块和支撑技术，还以分享成功经验和应对挑战的方法，重点讨论了MES项目的搭建实施过程和实际案例，旨在帮助读者深入了解MES技术，并为实际应用提供指导。
1.通过介绍MES在现代制造业中的重要性和应用，帮助读者深入理解MES技术。
2.提供MES基础知识、实施要点和应用指南，以满足不同读者群体的需求。
3.分享实际案例和经验，帮助读者了解MES在不同行业中的应用和成功实施方法。
4.探讨MES项目规划和实施过程，解决实际应用中的挑战。
制造业正处于数字化转型的浪潮中，智能工厂制造执行系统（MES）作为现代制造业的核心技术之一，发挥着关键作用。随着MES 技术的快速发展和广泛应用，我们认识到制造业从业人员、管理者和研究人员深入了解MES 的重要性和需求。因此，我们决定编写本书。
本书的编写目的是多方面的。首先，我们希望通过介绍MES 在现代制造业中的重要性和应用，帮助读者深入理解MES 技术。其次，我们提供MES 基础知识、实施要点和应用指南，以满足不同读者群体的需求。同时，我们还分享实际案例和经验，帮助读者了解MES 在不同行业中的应用和成功实施方法。最后， 我们将探讨MES 项目规划和实施过程， 解决实际应用中的挑战。
本书内容分为以下五个部分：第一部分（第1～3章）介绍行业发展背景、MES 的基本概念和原理，包括MES 的定义、发展历程与趋势，以及MES 在不同行业的应用需求；第二部分（第4、5章）深入探讨MES 的系统架构和各个功能模块的作用与特点；第三部分（第6章）介绍MES 所涉及的技术和理论，包括传统模式下MES 的支撑技术，以及在智能制造背景下引入的新兴技术；第四部分（第7 章）简述如何规划和实施MES 项目，以及解决实际应用中遇到的挑战；第五部分（第8章）通过引用钢铁行业中的实际案例，分享了MES 在实际的生产场景中是如何设计与实施的。
本书的特色在于综合性、实践性和适用性。我们全面介绍MES 的基本概念、系统架构、功能模块和相关技术，覆盖了MES 领域的核心知识。同时，通过实际案例和经验分享，将MES 理论与实际应用相结合，以帮助读者更好地理解和应用MES 技术。本书适用于不同专业水平的读者群体，无论是初学者还是经验丰富的专业人士，都可从书中获益。
本书的编写是一个团队合作的过程，尹静负责编写工作，杜景红和施灿涛负责收集工程案例及实施资料，特别感谢研究生董朝轩、张家炜和王欢欢的辛勤付出。
最后，感谢所有支持本书编写的人员和机构，希望本书为读者在理解和应用智能工厂制造执行系统方面提供有价值的指导。
编著者
2023年7月
第1章 概述001
1.1 我国制造业及MES 发展背景001
1.2 智能制造与智能工厂003
1.2.1 智能制造简述003
1.2.2 制造型企业“两化融合”历程004
1.2.3 数字化车间简述005
1.3 工业软件的应用006
1.3.1 工业软件发展现状006
1.3.2 常见的工业软件010
1.3.3 MES 的功能定位012
第2章 MES 概述014
2.1 MES 的定义、目标、特点014
2.1.1 MES 的定义014
2.1.2 MES 的目标017
2.1.3 MES 的特性与特征017
2.2 MES 的发展历程与现状018
2.2.1 MES 的发展历程018
2.2.2 MES 的应用现状021
2.2.3 MES 技术发展趋势023
2.3 MES 的应用价值024
第3章 MES 的行业应用026
3.1 流程型制造业、离散型制造业与MES 026
3.1.1 流程型制造业与离散型制造业的差异027
3.1.2 流程型制造业和离散型制造业对MES 的需求差异028
3.2 各典型行业对MES 的需求031
3.2.1 共性需求031
3.2.2 钢铁行业035
3.2.3 食品饮料行业039
3.2.4 电子行业043
3.2.5 石化行业048
3.2.6 汽车行业052
3.2.7 机械装备行业057
3.2.8 纺织服装行业062
3.2.9 医药行业066
3.2.10 烟草行业070
第4章 MES 的系统架构075
4.1 MES 的管理思想与要素075
4.2 MES 的系统集成076
4.2.1 MES 与ERP 系统集成076
4.2.2 MES 与APS 系统集成077
4.2.3 MES 与DSS 集成078
4.2.4 MES 与PLM 系统集成079
4.2.5 MES 与QMS 集成079
4.2.6 MES 与LMS 集成079
4.2.7 MES 与EMS 集成080
4.2.8 MES 与WMS 集成080
4.2.9 MES 与DAS 集成080
4.2.10 MES 与HRMS 集成081
4.2.11 MES 与PCS 集成081
4.2.12 MES 与CAPP、PDM 系统集成082
4.2.13 MES 与自动控制系统（SCADA、DNC、PLC）集成082
4.3 MES 系统框架设计思路082
4.3.1 基于改进C/S 结构的MES 3 层系统架构082
4.3.2 基于B/S 结构的MES 分布式系统架构083
4.3.3 基于SOA 的MES 系统架构085
4.3.4 MES 微服务架构088
4.3.5 基于MOM 的MES 设计090
4.3.6 基于MES 云+ ERP 云的“云·边·端”架构091
第5章 MES 的功能模块092
5.1 生产管理模型093
5.1.1 生产管理概述093
5.1.2 MES 中的生产管理功能095
5.2 影响生产的主要功能模型105
5.2.1 MES 中的维护管理功能105
5.2.2 MES 中的质量管理功能105
5.2.3 MES 中的库存管理功能109
5.3 基础功能模块的具体化延伸110
5.3.1 MES 中的设备管理功能110
5.3.2 MES 中的计量管理功能115
5.3.3 MES 中的工艺管理功能117
5.3.4 MES 中的物料管理功能118
5.3.5 MES 中的仓库管理功能122
5.3.6 MES 中的账户管理功能124
5.3.7 MES 中的能源管理功能126
5.3.8 MES 中的生产安全管理功能127
5.3.9 MES 中的文档管理功能127
5.3.10 MES 中的系统仿真功能127
5.3.11 MES 中的可视化看板功能128
第6章 MES 的技术与理论支撑131
6.1 硬件环境支撑131
6.1.1 数据采集131
6.1.2 现场总线技术132
6.1.3 自动物料输送与存储设备136
6.1.4 数字化检测设备136
6.2 系统集成技术137
6.2.1 系统集成方式137
6.2.2 数据集成平台141
6.3 MES 生产建模技术144
6.3.1 MES 生产模型144
6.3.2 基于事件驱动的MES 生产过程建模146
6.4 MES 可重构平台技术150
6.4.1 MES 重构要素151
6.4.2 可重构MES 体系结构151
6.4.3 MES 配置平台155
6.4.4 基于配置平台的可重构的MES 应用系统157
6.5 MES 生产调度优化技术159
6.5.1 车间生产调度概述159
6.5.2 流水车间调度问题160
6.5.3 作业车间调度问题161
6.5.4 车间动态调度问题163
6.6 MES 数据采集技术164
6.6.1 车间制造信息及其采集方式164
6.6.2 常用数据采集技术166
6.7 MES 生产监控技术172
6.7.1 MES 生产监控系统架构172
6.7.2 MES 生产监控系统网络技术173
6.8 车间物联网技术177
6.8.1 物联网技术简介177
6.8.2 基于车间物联网的MES 生产监控系统178
6.9 智能制造背景下的新兴技术181
6.9.1 数字孪生技术181
6.9.2 信息物理系统182
6.9.3 大数据与云计算184
6.9.4 人工智能185
6.9.5 虚拟现实技术186
6.9.6 区块链187
第7章 MES 项目的搭建实施189
7.1 MES 实施难点概述189
7.2 MES 项目的总体推进过程190
7.3 MES 需求分析方法192
7.3.1 MES 需求分析误区192
7.3.2 MES 需求分析方法193
7.3.3 MES 规划思路195
7.4 MES 选型要点197
7.4.1 MES 的选型流程197
7.4.2 MES 招标要点分析197
7.4.3 MES 技术评标要点分析198
7.4.4 MES 合同签署要点分析199
7.5 MES 实施要点201
7.5.1 MES 实施步骤201
7.5.2 详细需求分析202
7.5.3 需求变更管理202
7.5.4 二次开发管理203
7.5.5 上线前策划204
7.5.6 项目验收205
第8章 某钢铁企业智能制造管理与执行系统应用案例206
8.1 整体方案综述207
8.1.1 案例企业的智能制造体系207
8.1.2 iMES 功能清单210
8.2 子系统1：APS-高级计划与排程系统212
8.2.1 功能综述212
8.2.2 APS 优化模型描述216
8.3 子系统2：PMS-制造管理系统219
8.3.1 功能综述219
8.3.2 各功能详细介绍219
8.4 子系统3：PES-制造执行系统229
8.4.1 功能综述229
8.4.2 各系统详细介绍229
8.5 子系统4：DAS-数据采集与应用系统241
8.5.1 项目概述241
8.5.2 系统整体框架242
8.5.3 硬件系统需求242
8.5.4 功能规格说明246
参考文献250
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