製造執行系統概觀

製造執行系統或 MES 是全方位的動態軟體系統，用於監控、追蹤、文件和控制製造商品的流程，從原料到成品。在企業資源規劃（ERP）和程序控制系統之間提供功能層，MES 提供決策者所需的資料，讓工廠作業更有效率。

無論作業規模大小，MES 皆可透過將製造流程資訊導向來貢獻整體生產力和獲利能力。

這些受規範的產業特別受惠於 MES：

• 製藥業
• 食品飲料
• 醫療設備
• 航空與航太
• 國防
• 生物科技

這是因為受規範的公司必須遵守嚴格的規定，以確保可追蹤性合規性。必須確保制定適當程序以建立符合法規的產品，並記錄這些程序，並可視需要輕鬆取消產生的產品。

在現今競爭激烈且瞬息萬變的製造環境中，MES 是提升最佳績效的關鍵。 Fortune Business Insights 報告指出：「在 2032 年，全球 MES 市場預計將成長至 41.78 億美元。」此成長正由工業自動化在流程及離散產業中的使用率增加、法規遵循需求日益增長，以及製造執行系統的部署成本低等因素所驅動。

MES 的五大效益

製造執行系統會追蹤大量資料，產生可提高生產效率並節省成本的即時洞察。MES 的其他效益包括：

1. 改善品質控制：由於品質控制資訊會即時傳輸，因此具有 MES 的公司可在發現問題後立即停止生產。這可減少廢棄物、廢品、過度使用和再加工。
2. 增加運作時間：MES 會透過平衡人事、物料和設備資源，產生實際的生產排程。其整合排程和維護，以最大化產品流程和資產利用率。這一切都會增加運作時間，並改善整體設備效能 (OEE)。
3. 減少存貨：製造執行系統會以新生產、廢品和不合格的物料更新存貨記錄，以便採購、出貨和排程部門隨時清楚瞭解現有物料。這可減少實際發生的存貨和在製品 (WIP) 存貨，節省製造、運輸、儲存和存貨監控的成本。
4. 無紙化廠區：消除文書工作意味著人為錯誤的機會減少。這也表示現場作業區記錄的資料會立即提供給所有整合系統的決策者。
5. 改善產品追蹤和歷史記錄：MES 會追蹤整個生產週期，並使用對應的製造資料將最終零件或批次分組。針對必須符合政府或產業法規的製造商，此資料可改善法規遵循。

MES 核心功能

1997年，製造企業解決方案協會（Manufacturing Enterprise Solutions Association International）或MESA（MESA）定義了11個核心的製造執行系統功能。 雖然 MESA-11 模型隨著時間的推移而演進，但這些原始的11核心功能提供了幾乎任何類型的工廠運作的基礎，並且是現今製造執行系統不可或缺的。如下：

• 資源分配和狀態：使用即時資料追蹤和分析資源狀態 (包含機器、物料和人力) 以進行分配調整。
• 營運/詳細排程：根據優先順序和資源產能，透過排程、時間和排序活動來最佳化效能。
• 發派生產單位：即時管理生產資料流程，在生產調度中輕鬆進行快速、計算的調整。
• 文件控制：管理和分配文件 (包含工作指令、繪圖、標準作業程序、批次記錄等)，以便存取和編輯。
• 資料收集和取得：追蹤並收集程序、物料和作業的即時資料，並用於改善決策並提升效率。
• 人力管理：更有效追蹤工作者排程、資格和權限。
• 品質管理：追蹤品質偏差和異常，以改善品質控制管理和文件。
• 程序管理：管理從訂單核發至成品的整個生產程序。取得影響品質的瓶頸和點洞察，同時建立完整的生產可追蹤性。
• 維護管理：使用 MES 的資料在發生前識別潛在的設備問題。也可用於調整設備、工具和機器維護排程，以減少停機時間並提升效率。
• 產品追蹤和歷史記錄：追蹤產品進度和其歷史記錄，制定周全的決策。對於必須遵守政府或產業法規的製造商而言，擁有產品完整歷史的資料非常有用。
• 績效分析：比較結果和目標，找出整體流程的優點和劣勢，並利用該資料使系統更有效率。

MES 標準的演進

在90年代末，國際自動化學會制定了ISA-95標準。雖然 MESA-11 模型著重於核心 MES 功能，但 ISA-95 提供定義及整合企業與控制系統之間作業的模型。透過標準化術語，ISA-95 可讓利益關係人 (例如供應商和製造商) 之間的有效溝通更輕鬆。將製造網站與商業系統整合時，一致的模型也能降低發生錯誤的風險。

ISA-95 定義控制與企業功能之間的介面，以建立技術和企業流程的層次。該階層的簡化模型將製造執行系統放在第三層，介於業務規劃和物流和程序控制系統之間：

• 層級 4：ERP（業務規劃與物流）
• 層次 3：MES (製造作業管理)
• 層次 2：程序控制系統（批次控制）
• 層次 1：程序控制系統〈連續控制〉
• 層次 0：程序控制系統〈間斷式控制〉

MES 和 ERP 整合

在現今的製造環境中，MES 與 ERP 相比並非如此。MES 和 ERP 攜手合作，讓系統無法自行提供的營運清晰度。

ERP 著重於建立和管理工廠排程。包含生產、物料使用、交貨和出貨，以及收集您的企業相關資訊。另一方面，製造執行系統則著重於管理和監控製造作業，並即時回報生產線活動。

ERP 和 MES 攜手建立整合的生態系統，提供財務、採購、供應鏈管理、製造物流等全方位檢視。結合這些資訊可提升靈活度，並提供強大的資料，改善從銷售、資產利用到製造管理等一切的預測。

ERP 系統提供資料以決定要製造的產品，而 MES 則將 ERP 資料與工廠現場資訊整合，以決定如何以較少的浪費和更多利潤來生產這些產品。

雲端 MES：將現場作業區作業數位化

先進技術推動製造執行系統不斷演進，使其成為服務導向、模組化、連通化。

雲端連線是智慧工廠的骨幹，允許先進的製造系統、裝置、產品和設備自主互動。整個供應鏈的工業物聯網 (工業物聯網) 裝置和感測器會持續收集並產生資料。即時共享資料有助於智慧工廠將更完善的工作流程自動化、自訂產品和服務，並隨著時間更智慧且更有效率地成長。

MES 軟體也可協助製造商在製造執行系統的演進中，掌握關鍵趨勢：自訂生產。您的智慧工廠無須大量生產，而是提供大量個人化，並滿足需求較低且高度量身打造的產品，且具有速度和經濟實惠。

雖然個人化讓製造更加複雜，但先進的技術可以幫助製造系統即時反應和轉向。人工智慧 (AI) 可改善生產效率、處理預測性維護並減少浪費。深入瞭解機器學習功能，生產線會越來越智慧且有效率。透過虛擬實境（VR），製造商可以模擬流程並找出潛在的改善。並可整合擴增實境（AR）解決方案，減少生產停機時間並最佳化現場作業。

所有這些先進的技術和功能，讓公司在數位世界中的競爭更加容易。透過成本較低、品質更高的客製化產品，他們可以快速且準確地回應需求。

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