美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR(Advanced Manufacturing Research)將MES定義為“位于上層的計(jì)劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車(chē)間層的管理信息系統(tǒng)”,它為操作人員/管理人員提供計(jì)劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源(人、設(shè)備、物料、客戶(hù)需求等)的當(dāng)前狀態(tài)。 制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會(huì)(Manufacturing Execution System Association，MESA)對(duì)MES所下的定義：“MES 能通過(guò)信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠(chǎng)發(fā)生實(shí)時(shí)事件時(shí)，MES能對(duì)此及時(shí)做出反應(yīng)、報(bào)告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對(duì)狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有附加值的活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠(chǎng)的生產(chǎn)運(yùn)作過(guò)程，從而使其既能提高工廠(chǎng)及時(shí)交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報(bào)率。MES還通過(guò)雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個(gè)產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息。”

MESA在MES定義中強(qiáng)調(diào)了以下三點(diǎn)：

1）MES是對(duì)整個(gè)車(chē)間制造過(guò)程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個(gè)生產(chǎn)瓶頸；

2） MES必須提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過(guò)程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理。

3）MES需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過(guò)企業(yè)的連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。

MES作為生產(chǎn)形態(tài)變革的產(chǎn)物，其起源大多源自工廠(chǎng)的內(nèi)部需求。為了更好得理解MES的產(chǎn)生背景，我們先回顧一下計(jì)算機(jī)輔助生產(chǎn)管理系統(tǒng)的演化歷史

八十年代MRPII在美國(guó)生產(chǎn)與庫(kù)存管理協(xié)會(huì)（APICS）大力宣傳和組織推動(dòng)下得到了迅速的普及和廣泛應(yīng)用，但也暴露出一些不足之處，如MRPII對(duì)預(yù)測(cè)需求和銷(xiāo)售管理不夠重視，對(duì)車(chē)間的大量實(shí)時(shí)事件與數(shù)據(jù)不能很好地利用等等。許多企業(yè)認(rèn)識(shí)到需要其它系統(tǒng)來(lái)解決MRPII在某些方面管理薄弱的問(wèn)題。于是為了滿(mǎn)足銷(xiāo)售、預(yù)測(cè)的需求，產(chǎn)生了分銷(xiāo)資源計(jì)劃DPR（Distribution Resource Planning）。同樣，為了強(qiáng)化車(chē)間的執(zhí)行功能，制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）也就應(yīng)運(yùn)而生。傳統(tǒng)的MES(Traditional MES，T-MES)大致可分為兩大類(lèi)：

1）專(zhuān)用的MES 系統(tǒng)(Point MES)。它主要是針對(duì)某個(gè)特定的領(lǐng)域問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，如車(chē)間維護(hù)、生產(chǎn)監(jiān)控、有限能力調(diào)度或是SCADA等；

2）集成的MES系統(tǒng) (Integrated MES)。該類(lèi)系統(tǒng)起初是針對(duì)一個(gè)特定的、規(guī)范化的環(huán)境而設(shè)計(jì)的，目前已拓展到許多領(lǐng)域，如航空、裝配、半導(dǎo)體、食品和衛(wèi)生等行業(yè)，在功能上它已實(shí)現(xiàn)了與上層事務(wù)處理和下層實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的集成。

雖然專(zhuān)用的MES能夠?yàn)槟骋惶囟ōh(huán)境提供最好的性能，卻常常難以與其它應(yīng)用集成。集成的 MES比專(zhuān)用的MES邁進(jìn)了一大步，具有一些優(yōu)點(diǎn)，如單一的邏輯數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)內(nèi)部具有良好的集成性、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型等等，但其整個(gè)系統(tǒng)重構(gòu)性能弱，很難隨業(yè)務(wù)過(guò)程的變化而進(jìn)行功能配置和動(dòng)態(tài)改變。

美國(guó)AMR(Advanced Manufacturing Research)研究小組在分析信息技術(shù)的發(fā)展和MES應(yīng)用前景的基礎(chǔ)上提出了可集成MES(Integratable MES，I-MES) 。它將模塊化和組件技術(shù)應(yīng)用到MES的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，是兩類(lèi)T-MES系統(tǒng)的結(jié)合。從表現(xiàn)形式上看，具有專(zhuān)用的MES系統(tǒng)的特點(diǎn)，即I-MES中的部分功能作為可重用組件單獨(dú)銷(xiāo)售。同時(shí)，它又具有集成的MES的特點(diǎn)，即能實(shí)現(xiàn)上下兩層之間的集成。此外，I-MES還能實(shí)現(xiàn)客戶(hù)化、可重構(gòu)、可擴(kuò)展和互操作等特性，能方便地實(shí)現(xiàn)不同廠(chǎng)商之間的集成和原有系統(tǒng)的保護(hù)，以及即插即用等功能。

雖然MES的發(fā)展歷史比MRPII，CAD/CAM等要短，但它能有效地實(shí)現(xiàn)以時(shí)間為關(guān)鍵的制造思想，因而在發(fā)達(dá)國(guó)家推廣的非常迅速，并給工廠(chǎng)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)國(guó)外的管理界也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。近十多年來(lái)，我國(guó)通過(guò)863/CIMS應(yīng)用的研究和推廣，大大提高了企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，使我國(guó)的制造業(yè)水平上了一個(gè)嶄新的臺(tái)階，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大的差距。制造業(yè)水平的提高，不單是采用設(shè)備自動(dòng)化，提高生產(chǎn)管理信息系統(tǒng)的效率顯得更為重要。其中MRPII、MIS已逐漸趨于成熟與普及，而面向制造執(zhí)行層的MES軟件的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用還比較薄弱。我國(guó)的研究者對(duì)車(chē)間層、單元層的研究大都著重于控制模型的研究，很少站在MES這一角度從應(yīng)用出發(fā)來(lái)研究和開(kāi)發(fā)面向制造過(guò)程的集成化管理和控制軟件。我國(guó)的許多高等院校、科研院所都在從事這方面的研究與應(yīng)用開(kāi)發(fā)工作，在理論研究方面，加入了并行、敏捷、網(wǎng)絡(luò)化、可重構(gòu)等一些先進(jìn)思想，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)方面采用面向?qū)ο?、?gòu)件、代理等技術(shù)，取得了不少有益的成果，但在軟件的商品化、成果的推廣應(yīng)用方面還存在很大的差距。

目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有自主開(kāi)發(fā)的很成熟的且得到廣泛應(yīng)用的MES軟件。即使有所謂的車(chē)間層控制SFC（Shop Floor Control），也多數(shù)是收集相關(guān)資料，再通過(guò)批處理方式錄入，其功能十分有限。在工廠(chǎng)自動(dòng)化 FA（Factory Automation）方面，過(guò)去多是強(qiáng)調(diào)物流自動(dòng)化，如自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，自動(dòng)化檢測(cè)儀器，自動(dòng)化物流運(yùn)輸存儲(chǔ)設(shè)備等等。雖然它們能取代不少人工并解決了一些生產(chǎn)瓶頸，但由于缺少相應(yīng)的信息集成系統(tǒng)，不能充分發(fā)揮其功效而形成所謂的“自動(dòng)化孤島”。隨著企業(yè)信息化應(yīng)用水平的不斷提高，企業(yè)逐漸認(rèn)識(shí)到實(shí)現(xiàn)企業(yè)計(jì)劃層與車(chē)間執(zhí)行層的雙向信息流交互，通過(guò)連續(xù)信息流來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成，是提高企業(yè)敏捷性的一個(gè)重要因素。因此，通過(guò) MES來(lái)實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息的全集成，形成實(shí)時(shí)化的ERP/MES/SFC是提高企業(yè)整體管理水平的關(guān)鍵，這對(duì)企業(yè)制造業(yè)整體水平的提升具有重要意義。同時(shí)制造單元中的信息集成也為敏捷制造企業(yè)的實(shí)施提供了良好的基礎(chǔ)。

美國(guó)先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)（AMR）通過(guò)對(duì)大量企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的企業(yè)生產(chǎn)管理系統(tǒng)普遍由以ERP/MRPII為代表的企業(yè)管理軟件，以SCADA、 HMI(Human Machine Interface)為代表的生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控軟件和以實(shí)現(xiàn)操作過(guò)程自動(dòng)化，支持企業(yè)全面集成的MES軟件群組成。根據(jù)調(diào)查結(jié)果，AMR于1992年提出了三層的企業(yè)集成模型。一個(gè)制造企業(yè)的制造車(chē)間是物流與信息流的交匯點(diǎn),企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益最終將在這里被物化出來(lái)。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的完善,車(chē)間在制造企業(yè)中逐步向分廠(chǎng)制過(guò)渡,導(dǎo)致其角色也由傳統(tǒng)的企業(yè)成本中心向利潤(rùn)中心轉(zhuǎn)化,更強(qiáng)化了車(chē)間的作用。因此,位于車(chē)間起著執(zhí)行功能的制造執(zhí)行系統(tǒng)MES具有十分重要的作用,從這模型可以看出，制造執(zhí)行系統(tǒng)MES在計(jì)劃管理層與底層控制之間架起了一座橋梁，填補(bǔ)了兩者之間的空隙。

一方面，MES可以對(duì)來(lái)自MRPII /ERP 軟件的生產(chǎn)管理信息細(xì)化、分解，將操作指令傳遞給底層控制；

另一方面，MES可以實(shí)時(shí)監(jiān)控底層設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，采集設(shè)備、儀表的狀態(tài)數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)分析、計(jì)算與處理，觸發(fā)新的事件，從而方便、可靠地將控制系統(tǒng)與信息系統(tǒng)聯(lián)系在一起，并將生產(chǎn)狀況及時(shí)反饋給計(jì)劃層。

車(chē)間的實(shí)時(shí)信息的掌握與反饋是制造執(zhí)行系統(tǒng)對(duì)上層計(jì)劃系統(tǒng)正常運(yùn)行的保證，車(chē)間的生產(chǎn)管理是制造執(zhí)行系統(tǒng)的根本任務(wù),而對(duì)底層控制的支持則是制造執(zhí)行系統(tǒng)的特色。

MES作為面向制造的系統(tǒng)必然要與企業(yè)其它生產(chǎn)管理系統(tǒng)有密切關(guān)系，MES在其中起到了信息集線(xiàn)器（Information Hub）的作用，它相當(dāng)于一個(gè)通訊工具為其它應(yīng)用系統(tǒng)提供生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

一方面，ERP系統(tǒng)需要MES提供的成本、制造周期和預(yù)計(jì)產(chǎn)出時(shí)間等實(shí)時(shí)的生產(chǎn)數(shù)據(jù)；供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)從MES中獲取當(dāng)前的訂單狀態(tài)、當(dāng)前的生產(chǎn)能力以及企業(yè)中生產(chǎn)換班的相互約束關(guān)系；客戶(hù)關(guān)系管理的成功報(bào)價(jià)與準(zhǔn)時(shí)交貨則取決于MES所提供的有關(guān)生產(chǎn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理中的產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息是基于MES的產(chǎn)品產(chǎn)出和生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)進(jìn)行優(yōu)化的；控制模塊則需要時(shí)刻從MES中獲取生產(chǎn)配方和操作技術(shù)資料來(lái)指導(dǎo)人員和設(shè)備進(jìn)行正確地生產(chǎn)。

另一方面，MES也要從其它系統(tǒng)中獲取相關(guān)的數(shù)據(jù)以保證MES在工廠(chǎng)中的正常運(yùn)行。例如，MES中進(jìn)行生產(chǎn)調(diào)度的數(shù)據(jù)來(lái)自ERP的計(jì)劃數(shù)據(jù)；供應(yīng)鏈的主計(jì)劃和調(diào)度控制著MES中生產(chǎn)活動(dòng)的時(shí)間安排；PDM為MES提供實(shí)際生產(chǎn)的工藝文件和各種配方及操作參數(shù)；從控制模塊反饋的實(shí)時(shí)生產(chǎn)狀態(tài)數(shù)據(jù)被MES用于實(shí)際生產(chǎn)性能評(píng)估和操作條件的判斷。

MES與其它分系統(tǒng)之間有功能重疊的關(guān)系，例如MES，CRM，ERP中都有人力資源管理，MES和PDM兩者都具有文檔控制功能，MES和SCM中也同樣有調(diào)度管理等等，但各自的側(cè)重點(diǎn)是不同的。各系統(tǒng)重疊范圍的大小與工廠(chǎng)的實(shí)際執(zhí)行情況有關(guān)，而且每個(gè)系統(tǒng)的價(jià)值又是唯一的。