智能制造是国家核心战略，而MES是智能制造实现和发展的重要一环。自中国制造2025提出以来，国家在智能制造、数字化转型等领域持续颁布相关政策，以多种方式推进相关政策，并引导推进MES等信息化系统在企业的实施落地。大量的行业实践证明，MES的成功实施能帮助企业实现提质增效和降本。然而成功实施MES并非易事，有行业数据分析显示，MES实施成功率与供应商和实施企业紧密相关。本文将从MES发展入手，系统地引导企业进行MES的选型，并结合行业经验为企业的实施提出建议。

一、MES概述

MES概念由美国先进制造研究协会（AMR）于1990年首次提出。AMR提出了企业三层体系结构，并指出MES位于计划层与控制层之间，任务是将业务系统生成的生产计划传递给生产现场，并将生产现场的信息及时收集、上传和处理。1992年MESA（制造企业方案协会）对MES的概念进行了描述，认为MES是面向车向生产车间管理活动全过程的软硬件的集合，它通过采集、处理生产制造信息，为快速、高效地响应产品的生产制造，并为管理者决策提供支持。MESA对MES功能模型也进行了明确的阐述，将其划分为11个核心功能模块。MESA规定，只具备其中某一个或少数几个功能，也属于MES系列，称之为MES单一型功能产品。

图1 MES核心功能模块

90年代末，当时美国发布修订了6个与MES相关的白皮书，将MES概念进一步标准化，为MES的快速发展创造了条件。本世纪初，MES如雨后春笋般爆发出强烈生机。2005年前后，国产自主MES开始出现，直到中国制造2025战略提出，工业软件作为智能制造的基础软件，使以MES为代表的国产工业软件市场实现了快速增长，而中国巨大的市场也吸引了不少国际知名供应商的进入，如西门子、SAP、霍尼韦尔、GE、Monitor、达索等；国内如盘古信息、赛意信息、鼎捷软件、石化盈科、宝信软件、佰思杰、元工国际、艾普工华等。

根据新工业网的最新统计，仅在中国开展MES业务的国内外厂商已超过200家，各个MES供应商的产品能基本涵盖MESA定义的核心功能模块，但面向的行业和企业类型却有所不同，主流供应商及其产品差异化较大，企业的需求和实际也不相同，以上现状给企业的MES选型带来了很大难度。综上可知，企业很有必要根据自身实际建立一套切实可行的选型决策方法来指导整个MES选型过程。

二、MES选型方法

按照MES供应商的发展背景，这里我们将MES供应商划分为以下七个大类：

图2 国内主要MES供应商分类

通常来说，企业推进MES实施有三种方式：一是依靠MES供应商提供的软件和服务来实施；二是企业自主研发MES并由自己的信息化部门负责推进实施；三是前期从外部引入MES和实施方，后期在此基础上自主研发，最终形成企业专属的MES。无论是那种方式，企业都将面临MES选型问题。根据新工业网的调查数据，目前企业实施MES仍以供应商提供的产品和解决方案居多。在MES实施前，企业的项目负责人通常会思考两个问题：一是如何从众多供应商中选择适合企业需求的方案？二是如何保障MES实施过程的顺利推进？

在MES项目推进过程中，由于实施主体是供应商，企业只是接受实施方，从开始的筹备选型到实施，再到后期的升级维护，企业都需要与供应商进行交接。但由于供应商发展背景不同，对行业的理解、产品定位、二次开发能力以及实施服务水平等方面各有优势，企业需要结自身业务现状和数字化转型需求，选择更匹配的供应商及产品。需要强调，对于制造企业数字化工厂建设，MES的成功选型至关重要，这在很大程度上决定了实施的成败。

1、MES选型决策

MES实施周期长、个性化差异大，需要结合实施企业具体问题具体分析，我们建议MES选型需围绕MES核心模块功能和服务能力构建完备的指标体系，指标体系的建设原则需满足以下几个要求：

1）兼顾全面性和个性化。为了保证指标的科学合理性，MES选型指标的构建首先应全面地归纳可用指标；然后结合个性化特点加以筛选，形成本文的MES选型决策指标体系；

2）兼顾系统性和层次性。基于MES系统本身特性，其指标体系涉及多方主体、多重因素，较为复杂。倘若“全盘式”构建指标则实际无法实现，因此应系统考虑，分层设计，其指标体系不易过与庞大，以免增加选型难度和成本；

3）兼顾可行性和易操作性。MES的研究重点在于可以为企业的实践应用提供帮助，因此MES指标体系不易过度理论化，应便于企业人员的理解和实际操作，便于研究人员获取所需数据，以保证后续MES选型评价的合理性和准确性。

我们结合以往参与规划实施的MES行业案例及业界专家对于MES的系统性研究，归纳总结出MES选型决策指标体系，具体包括软件系统、费用、供应商和选型企业4个一级指标，16个二级指标，见表1。

表1 MES选型决策指标体系

1）软件系统

软件选型离不开系统本身的要求。MES系统本身的功能很多，选型指标不可能全部包罗，需结合选型的企业需求和特点，选择企业当前紧需的功能，并且还需考虑软件系统的其它功能对企业未来发展的满足程度，以满足未来发挥发展需要；其次，结合公司自身的数字化转型需求，在项目启动阶段就筹备集成安全发展规划。同时，对MES系统的集成性能、安全未定型以及柔性等进行评估分析。

2）费用

对于MES系统的费用，一般包括软硬件的购买费用、实施费用以及在整个实施过程和后期的服务费用。企业在选型时，要对此做好预算，选择在企业财务状况承受范围内的MES系统。

3）供应商

MES的实施主体是其供应商，从开始的筹备选型到实施，再到后期的升级维护，选型企业都需要与供应商进行交接。因此整个选型过程，MES供应商的选择非常重要。首先，考察供应商的自身实力和发展能力、服务和支持，以此判断供应商是否可以稳步有序地帮助企业实施MES，以及后期的升级维护等服务是否可以顺利进行；其次，选型企业也要选择具有相似项目经验或者服务客户案例较多的供应商，这样的供应商一般具有丰富的经验和解决问题能力，能较快地为企业提供帮助；再者，考虑供应商的本土化能力，由于各地的行情和具体的政策等均不相同，来自异地的供应商是否可以提供适合当地企业等的产品和服务，以及其带来的思想文化是否可以为选型企业接受，都是值得选型企业注意的，以免造成MES实施过程中的“水土不服”；最后，考虑到企业数字化转型的实际需求，理应选择具有数字化智能化整体方案解决能力的供应商。

4）选型企业

选型的需求者是选型企业自身，其应全程参与，当然也包括选型指标的设定。由于MES的差异化较大，每个企业的具体情况也不相同，因此需多方考虑，才能有助于MES选型成功。对于选型企业，首先是对于新系统的接受度，企业整体上要有实施的意愿，具有上下一致的文化氛围，例如高层管理者支持、员工接受其MES系统的引入和实施；其次，需熟知企业生产车间的已有系统的状况，生产制造环境等是否适合此时引入和实施MES，若不适合则需要进行调整；最后，考虑企业的实际现状，其数字化工厂水平已经进行了诊断，在选型时将被用于对方案的评定。

企业也可以根据学界和业界的最新研究不断地扩展和丰富 MES 选型指标的来源，形成企业自己的 MES 选型决策指标知识库，以备企业 MES 发展所需。在在指标全集的基础上，考虑关键指标的筛选。比如考虑 MES 本身的特性（个性化强、差异化大）。虽然可以构建出 MES 指标全集，但选型指标的选取必须基于特定的行业或背景，具体问题具体分析，不能泛泛而论，以免构建出的指标体系无法落地；还有就是考虑MES选型适用对象的需求和特性。

对于选型指标体系的建立，必须考虑三点：首先，MES 的行业差异化、个性化强，其产品不易直接普适化推广；其次，MES 是面向企业生产制造过程的，而每个企业由于行业性质、基础、战略、业务模式等的不同导致其生产制造过程均不可能相同，因此每个企业的 MES选择应根据企业实际情况而定。企业在引入 MES 时应坚持共性与个性的统一，即可以参考借鉴 MES 的共性指标为己所用，同时也应结合自身特点和需求，设定个性化的指标，进而根据指标选择适合企业自身的 MES；第三，面对制造企业的数字化转型与变革，作为核心系统的 MES 选型也应随之做出改变以适应企业的数字化工厂建设需求。

2、MES选型流程

这里我们将MES选型过程划分为筹备、调研与分析、系统初选和系统终选4个阶段。企业MES选型应选择专业人员，组建MES选型与实施小组负责整个MES系统的引入和实施工作，并且企业管理人员要做到充分授权，及时跟进项目。在MES系统的选型阶段，企业应首先明确战略目标和定位。对于有数字化转型需求的企业，应明确目前已不再是单纯的信息化改造，更是整体上的数字化变革。因此，应将数字化变革思想融入MES实施的整个过程。

图3 MES选型流程

在筹备阶段，企业应对MES项目有总体的计划，是服务于单纯的信息化还是数字化？要达到的目标是多少？如何组建实施小组？项目的预算是否可行？如何动员人员积极参与？等都是企业需要思考的问题。若企业正在进行数字化转型，还应该转变思维。由于MES的特殊性，已成为企业数字化的标配。因此，若能在开始阶段就将该信息系统与企业数字化工厂建设统筹考虑，可以使得MES的实施符合企业的数字化工厂发展战略，从而助力数字化工厂的建设与发展。

在方案设计阶段，企业需要完成现场的调研诊断、需求分析、选型和实施方案的制定等工作。在此阶段，通过调研诊断，清楚企业现存的信息系统以及其与MES的关系；掌握企业的现实需求，以需求为依据，制定信息系统的规划方案；MES系统是以数据为主要分析对象的，因此需要将企业现场数据给予MES，企业内现存系统与MES的关联和搭接是关键问题；然后，基于企业的实际需求，结合前期MES规划方案，设计MES应配备的功能模块。

在系统初选阶段，主要是从市场上主流MES系统中进行初步选定以备终选。这项工作以企业的方案设计为依据，通常是企业的MES实施小组或者企业指定的服务商完成，比如结合企业预算、预期目标等初步选出几个MES系统，起到缩小终选范围的目的，减轻企业的选型成本和压力的作用。此时可以借助MES选型方案开展系统初选工作，初步确定若干个合适的MES系统和厂商。

在终选阶段，企业对初选的MES系统做进一步的评定。主要任务是对各个候选系统进行细致准确的评价。有条件的企业可以走正规的招标流程，当然也可以进行小范围的系统供应商现场演示，进行竞争性谈判。此阶段，企业应从供应商的实力、技术水平、项目实施能力、售后服务、咨询顾问能力、典型案例及客户等方面综合考虑。对于有数字化转型需求的企业，还需要对供应商的数字化工厂建设咨询服务能力有所考虑，尽量选择具有数字化工厂咨询服务能力和经验的供应商。

三、MES实施问题

MES 不仅是一套信息软件，更是包含了企业的复杂生产制造过程的海量信息；MES 的实施不仅是引入一套信息系统软件，更是一种管理理念、思想方法。因此，MES 的实施是一项复杂的系统工程，为提高 MES 项目实施的成功率，需要以系统思考思想和方法研究 MES 实施的问题。

在MES实践中，当我们遇到问题，通常按照发现问题——分析问题——寻找方法——解决问题的思路进行，即从问题出发并提炼出系统性的方法，从系统的角度看待MES的实施，以探究其有效的实施方法。归纳起来，我们将MES实施问题分为思想观念问题、方法体系问题、实施基础问题和内外部环境问题，最后形成MES实施问题框架，如下图4。

图4 MES实施问题框架

1、思想观念问题

（1）企业对MES的认识不足，盲目上系统

虽然MES已经很早就已经出现，但多数企业对MES的认知仅停留在一套信息系统的层面上，缺乏深入的认知，认为MES引入时功能越多越好，只要实施了MES就能实现数字化等，无法真正理解MES往往导致其实施难以成功。再者，MES市场逐步扩大，企业迫于发展需求往往容易跟风，在没有深入了解的情况下盲目引入MES系统。

（2）忽略自身现状和需求

MES不同于其它信息系统，主要面向企业生产制造过程，所以行业差异化大，个性化程度高。企业考虑实施MES，是需要结合自身的现状以及详尽的需求分析来做出决策。不适合企业需求和现状的MES，即使功能强大也不能达到企业的目标和愿景，并且会给企业带来损失。

（3）企业内部未形成上下一致的文化氛围

MES的实施不是短期内可以实现，其过程往往较长，且因受多方因素影响而复杂多变，需要企业内部人员的通力配合。另外，MES的实施往往需要对企业的原有业务生态进行改变，因此可能会触及多方利益，需要做好协调。因此，企业管理者在实施MES时需要作必要的思想动员工作，号召企业内部人员一致努力，减少人员对于MES的抵制行为，在思想观念上让企业人员接受和认可MES的实施工作。

（4）忽视实施前的准备工作

部分企业管理者为了节省成本，在对MES进行分析后就开始进入实施阶段，未对企业自身进行分析，未做必要的行业调研，也没有对员工进行培训。这类企业在实施中往往因阻力障碍太多而不得不放弃。实施之前的准备是一项很重要的铺垫性工作，对与MES的后续实施大有裨益，企业应予以重视。

2、方法体系问题

（1）需求分析方法不当

相关研究表明，企业在需求分析阶段，就已经存在许多问题，例如需求缺乏针对性，MES的功能无法精准实施；仅关注MES功能，没有考虑企业的实际；与现有系统的搭接集成问题；没有制定出完善的方案，导致后期实施滞后等。不准确的需求分析会导致MES的实施效果不尽人意。

（2）对MES选型方法不重视

由于前期的需求分析不到位，对于MES的具体实施目标没有规划，导致企业在选型阶段抓不住重点；再者，由于MES市场愈发庞大，供应商较多且各不相同，如果不对供应商进行深入的了解，往往出现选择的系统处于模棱两可的状态，不利于其成功实施。因此，企业需要形成自己的一套选型方法，并且要足够重视。

（3）没有明确规范的实施方法

目前，国内企业的MES实施并没有建立明确和标准化的实施步骤和方法，将MES等同于一般项目的实施，不仅容易造成MES实施混乱，而且使得MES的实际效果与目标差距较大，导致企业的实际实施成本上升。MES实施方法不规范，也是项目风险增加的重要原因，MES对于中小型企业来说，投资较大，实施方法不当会加剧实施的风险，导致MES实施难以成功。

（4）缺乏定期评估

企业在实施MES后，有哪些方面达到了改进提升，需要量化的指标来衡量。此时，就需要建立MES评估体系，在实施MES后，阶段性地对MES进行评估，通过指标来说明具体的实施效益，比如实施MES后，机器故障降低了 10%，浪费减少 10%等，通过量化指标的呈现，便于企业寻找自身差距，及时纠偏，以提高MES的实施成效。

3、企业基础问题

（1）管理基础薄弱

企业的管理是随着企业的发展逐渐积累的。企业由于发展基础、资源等的不同，导致各自差异化的发展现状，其中管理基础是企业表现出的差异化的一个重要原因。管理基础薄弱，企业无法实行复杂的管理组织结构，无法有效管理、合理分配资源、调动员工积极性等，因此也就不能形成良好的文化环境，没有相应的管理经验和方法，其推行新建项目或者组织的变革的难度较大，且效果较差。如MES项目的引入和实施，就需要企业管理者的有效管理配合。管理较好的企业其实施MES成功率也相对较高。

（2）信息化基础欠缺

信息化建设是企业的一项长期性工作。企业数字化转型需要企业具备一定的信息化基础。而MES即是企业数字化建设的关键环节。部分企业目前依然不具备信息化，这也给MES的实施带来了问题，在MES实施前需要对车间进行必要的数字化改进，以便于MES的顺利实施。

（3）缺乏MES专业人才

具备MES知识结合经验的人才是MES顺利实施的重要推动力量。长期以来，企业内缺乏MES人才，企业不得不借助于供应商或者实施顾问来掌握MES的实施相关问题，在整体上处于被动局面，也不利于MES的实施。现阶段，企业内仍然存在对于数字化的重要性、内容等认识不足的问题；对MES相关专业问题认识不足；缺乏MES相关的专业人才，制约了MES的发展。

（4）MES知识基础缺乏

在实施阶段，企业若依然没有掌握充分的MES知识，实际上制约了MES的实施效益。对于MES的实施而言，不但需要MES实施人员掌握专业知识，企业的管理人员、车间操作人员等都需要掌握一定的MES知识，这是推进MES与企业业务深度融合的前提与基础。

4、内外部环境问题

（1）MES产品难以符合企业个性化需求

目前市场上的MES系统，有国产和外来引入两种。由于国外MES研究较早开展，其开发生产的系统功能完备，性能相对较好，但其并不是十分贴合我国企业的实际现状，前期引入成本高，后期实施出现不兼容等的现象。国产软件虽然价格上占有优势，低于国外软件，但是功能完备性和稳定性不够。当然，如今也有多家国产厂商开发了较好的系统，但是由于企业差异化较大，MES软件往往难以符合企业的给个性化需求。

（2）缺乏优秀的MES实施咨询商

国内企业在实施MES系统时，没有意识到管理咨询对于MES实施的重要的作用，仅仅把MES的实施推给供应商和企业的 IT 部门，实际上，实施中会有很多问题亟待解决。对于国内的咨询公司来说也是良莠不齐，顾问和咨询服务的能力有限且服务也很不稳定。这也是导致MES系统实施不成功的一个重要原因。

（3）MES行业市场环境不健全

从市场上来看，我国还没有对MES的引入和实施建立相应的体制机制，基本处于无管控状态。虽然我国目前的MES市场逐扩大，发展势头较好。但是没有形成统一规范，市场集中度低，有领先者但较少，多数属于市场份额较少者，没有垄断者。目前企业管理及信息化咨询机构少，不能对企业信息化数字化建设进行有效的引导。

（4）MES实施缺乏监督约束

由于市场体制机制的不健全，导致MES实施参与方之间没有明确统一的约束和监督办法，只能靠双方自主解决。如供应商实施中断的问题、实施企业资金不到位的问题等，使得双方基于MES实施的合作中无法建立信任关系，这也是导致MES实施失败的问题之一。

四、MES实施规划与推进

面向数字化工厂的MES实施需要从多个维度、多种方法来综合考虑，以有效推进MES实施。考虑到MES实施的复杂性，基于以往的MES项目实施经验，我们将MES实施过程归纳为四个阶段，即启动、规划、实施、运维。

1、启动。此阶段为MES实施之前的准备期。动员企业的物力、人力、财力等为MES的实施造势。主要工作有可行性分析、需求分析、制定方案、人员培训等等。

2、规划。MES的规划阶段主要包括组建实施团队、企业详细需求分析、制定项目实施方案等。重点工作就是做好MES的详细需求分析和决策。

3、实施。MES的实施是整个工作的主体和核心部分。这里笔者将对项目实施的控制归并到实施中，因为MES项目的实施是以MES实施团队为主体的工作，在MES实施过程中就做好控制，当出现偏差时，根据异常情况及时做好纠偏，能更好地保证MES系统的成功。实施过程涉及到人料机法环测等的协调组织和安排工作。实施过程主要由MES上线准备、数据准备、系统测试运行、业务流程调整、系统上线、人员操作培训组成。

4、运维。随着MES运行的成功和人员培训的结束，MES在企业得以运行，企业已经拥有一套MES系统。这一阶段的主要内容包括工作验收、综合评价、系统维护与支持。

表2 MES实施问题及对应系统模型

MES实施的不同过程对应着不尽相同的工作，虽然有所交叉但各有侧重，与之相对应的问题也是如此。为了便于问题的梳理与解决，这里选择每一个实施过程对应的重点问题来予以说明。

1、MES实施中的人员抵制问题

人员是项目实施的主体，企业在推进项目时，却常常忽略员工的接受度、情绪等的问题，以及对于新项目的实施置若罔闻的问题，直接会影响项目的实施。

图5 MES成长上限基模的因果回路图

另外，为了清晰明确地展现MES实施的成效与员工抵制行为对于此阶段企业成长状态的影响，本文进一步绘制存量流量图，并设定了相应的参数，对其分析过程进行了仿真模拟。

图6 成长上限基模的存量流量图

其中设置两条对比线，current1 表示部分人员的抵制（这里设置部分人员抵制为 40 单位，MES实施程度为 20 单位），current2 表示随着MES实施的深入，企业的成长状态（这里设置部分人员抵制为 40 单位，MES实施程度为 60 单位），从图 7可以看出，随着MES在企业的深入推进，企业的成长状态较好。

图7 成长基模的仿真曲线

2、选型不当问题

MES选型是一项非常重要的工作，需要慎重对待。目前，数字化工厂在企业内得以落地实施，而MES是行数字化智能化的标配系统，业界也出现了不少成功的案例，以其很多的优势被企业引入来解决当前的发展困境和问题。在引入MES阶段就要对企业的整体进行评估诊断，找到问题，帮助企业改善了一部分，但是在MES实施之后，与企业不匹配的MES系统就会问题不断，出现严重的后果，如系统崩溃，甚至拖垮其它与之关联的信息系统，对企业造成重大损失。

这与系统动力学的“饮鸩止渴”模型相对应，可以用来分析企业盲目选型的后果。饮鸩止渴基模意为组织为了解决问题，在没有办法的情况下，采用了一项看似有效的办法，短期内也看似解决了一部分问题，但随着组织的发展，问题却愈发严重，使得问题恶化，结合MES的选型问题。

图8 企业MES选型不当饮鸩止渴模型

为解决问题，提高自身竞争力，企业在行业大环境下也进行了引入MES的决策，紧接着就是选型决策问题。选型适当，与匹配企业实际，企业现有困境就会逐步解决，反之增加企业的困境；另外选型问题也会直接影响企业MES的实施，行业内普遍开始引入MES，会使本来就良莠不齐的市场环境混乱，导致实施失败率高，进而增加企业困境。

基于此，企业应该摒弃眼前的短期解决办法，把目光放长远，注重长期考虑，慎重选型，不应只看到短期的回报，也不能被供应商暂时的说辞迷惑。而应关注企业自身实际需求，制定规范的选型策略和方案进行选型，并再三确认选型的最终结果。

针对MES选型问题与生产制造的困境，即MES选型对企业的影响，本文在因果回路图的基础上绘制了存量流量图（如图9所示），设置了相应的参数来刻画这一问题。

图9 饮鸩止渴基模的存量流量图

其中在图10中，笔者对MES选型情况进行了设置，考虑使用MES与企业的匹配度来衡量，current1表示选择的MES与企业需求偏离较少时的变化曲线，current2表示选择的MES与企业需求偏离较大时的企业困境变化曲线。从图中可以看到，MES选型不当会直接加剧企业的困境，对企业造成影响。因此这也表明重视MES选型对于企业整体发展的重要性。

图10 MES选型与企业生产制造困境

3、MES实施中的资源分配不均问题

MES系统是一个集成系统，它将多种功能予以集成，形成不同的模块，根据企业的需要进行嵌入。在实际中，企业往往不会仅采用一种功能，而且也不会只有MES一种信息系统，因此对于资源有限的企业来说，如何分配好相应的的资源到相应的软件或者软件系统的模块，是一个需要在实际中思考的的问题。

就MES来说，如果某个企业侧重于过程管理，前期将重点放在MES的过程管理上，那么对于文档管理、维护管理、性能分析等的模块就会达到减少，使得其它模块的负责人员不得不采用其它的方式来完成任务，对他们来说MES的实施增加了工作的难度和数量。因此在整个MES系统实施中，它们无法按照新的方案来完成工作。

图11 富者愈富的系统基模的因果回路图

图11 是一个富者愈富的系统基模，它由两个增强环路构成。如果分配给过程管理的资源较多，通常会使得车间的过程管理的表现的越来越好，但是这也会造成对于其它模块的投入减少，使得其它模块的功能无法真正发挥价值。该基模的主体为上下结构，良性循环在上，恶性循环在下，通过图11的连接线可知这两个循环是互相影响和促进的。

基于这样的模型，企业在资源一定的情况下，应该重视大方向的战略目标，如公司欲实施MES，在分配资源时就应以此目标为考量，考虑资源的分配，及时消除或者减弱系统之间因资源不均而导致的不良竞争关系。另外基于存量流量图，笔者在这里设定两种情况对比，第一种如图12左图所示过程管理模块的表现初始值为 100，其它模块表现初始值为 95；第二种如图12右图所示，过程管理模块的表现初始值为 95.1，其它模块表现初始值为 95。

图12 过程管理模块与其它模块的表现对比

在实际的MES的实施中，管理者在业绩等的需求下，通常会给重要的工作给予很大的投入，但是却没有意识到，对于MES来说，从整体上进行思考布局才能较为长远地发展，因为单一的功能模块，无法实现MES的集成功能。并且这也会加大MES中其它功能模块实施的难度，甚至使得软件供应商与实施企业之间的矛盾加剧，经过一段时间后就会出现像过程管理模块快速发展，而其它模块无所提升的局面，这将从整体上削弱了MES实施的效益。综上分析可知，关注系统中资源分配的均衡性有助于系统整体上的良好发展趋势。

4、MES实施中的供需双方协调问题

在MES的实施中经常出现供应商和企业之间就MES实施问题产生分歧的问题，企业想多快好省地完成MES的实施，催促供应商，而供应商则没有详细实施规范，在后期的实施中运行中问题不断，修复工作就比建设时间长，使得双方不得不反复交涉，而且也加剧了双方的矛盾，不仅不能按目标完成，而且还出现了一系列问题。基于此，可以使用目标侵蚀模型（如图13所示）来分析该问题。

图13 目标侵蚀基模因果回路图

图 13 是MES实施的目标侵蚀系统基模，与上述内容相符。企业与供应商都是实施目标的主体，应该相相互协作，共同完成目标。如果企业和供应商面对实施中的困难，降低对之前所定目标的要求，就会出现图13中右图所示的情景，目标慢慢被侵蚀，MES的具体实施也只能暂缓。在实际中，会有部分企业这样操作。对于此问题，其杠杆解应是图13中左边环路中的纠偏行动，企业在解决眼前问题的同时，还应把目光放长远，采取高效的行动来实施MES。

5、MES实施中的依赖性问题

在MES的整个选型实施中，供应商是技术、服务、软件等的提供者，具有丰富的经验和技术，企业在实施的过程中都会联系供应商帮助解决问题，对供应商具有一定的依赖性。但是，这种依赖性要适可而止，当MES收尾后，供应商彻底离开，此时若企业没有专业人员，将会很多问题。因此企业应在早期阶段就将目光放远，提早掌握MES的相关知识以建立独立应对问题的能力。

图14 舍本逐末基模因果回路图

如图14所示，我们先从左边的两个上下调节环路来看，MES的问题可以让供应商和企业来解决。通常来讲，此类问题应由企业方更多操作，以获得对于MES实施问题的经验和知识，然而实际上却并非如此，企业方在系统出现问题式，寻求供应商来解决，没有让内部人员得到锻炼，却使供方人员得以提升；接下来是图中右边增强环路，图中MES软件系统出现的问题与供应方专家的能力形成正相关，最终使得供应方解决问题的能力得到提升，企业内部人员的能力却没有大的提升。上述分析反映了在MES实施过程中企业内的一些情况，企业过分依赖供应商而没有建立独立解决MES实施问题能力，这种便称之为治标不治本的方法。最根本的解决方法尽早培养企业内部的专业人员，实现企业问题企业解决。

综上所述，企业的MES实施是一项复杂的系统工程，适合划分为不同的过程予以实施，在每个实施阶段，都有着不同的情况和问题实现，为了更加科学合理地解决MES实施过程的问题，本文基于系统动力学的理论知识对MES实施过程中的一系问题进行说明，并结合系统基模进行分析，以便于多视角研究该问题，推进MES实施问题的深化。

五、基于成熟度理论的MES实施应用构建

如前所示，这里MES的应用维度主要是指应用成熟度理论对MES的实施应用情况进行评估。MES作为企业级的建设项目，投资大、周期长，效益回报慢，因此很有必要做好阶段性的评估工作，一方面，企业可以清楚地知道MES建设程度，便于找差距补短板；另一方面，也有利于MES的进一步实施，提升MES实施阶段的工作效率，及时获得MES实施的建议和改进方向，推进MES实施和应用的深化发展。为了较好地对企业的MES应用成熟度进行评估，本文借鉴相关领域的成熟度评估模型，形成MES应用成熟度评估模型，为该问题的进一步研究提供参考。

1、MES应用成熟度评估模型的构建

MES的行业实践性较强，其主要的技术、方法等均来源于企业的实践总结，因此，对于MES的评估，也应该结合它的主要功能特性等的展开。笔者通过对文献的梳理以及行业研究成果的参考，构建出了MES成熟度评估模型。这些研究成果中的成熟度理论虽然应用在不同领域，但其遵循的方法论是一致的，MES应用成熟度模型充分借鉴了以往的研究成果，是成熟度理论在信息系统研究中的应用。

图15 MES应用成熟度评估模型

该成熟度模型给出了企业实施MES要达到的层级目标，为企业提供了一个理解当前MES实施应用状态、建立阶段实施目标和实施规划的框架，帮助企业识别MES实施中的不足之处，以有效地帮助企业找出规划和实施之间的差距，提高MES实施的成功率。

如图15所示，该模型共分为两大维度，即执行维度和管理维度；在两大维度基础上结合MES的基本功能进行划分，其中从执行维度划分出计划与排程、生产作业、过程质量3个类，从管理维上划分出资源分配和管理、服务与支持、集成管理和评价管理4个类，共计7个类，24个域以及5级成熟度等级。

在成熟度等级上，本文基于对已有研究借鉴，将MES成熟度等级划分为初始级、规范及、集成级、优化级和引领级（如图16所示）：

图16 MES成熟度等级示意图

1）初始级

已具有自动化和信息的基础，可以将企业业务与其内部信息系统关联使用，与生产制造和过程管理的任务模块都可以借助信息系统来不间断的完成，在此阶段，企业已经重视关于数据、信息的采集和分析；企业开始注重对于生产过程的监控、回溯；企业开始关注业务流程的梳理，生产制造活动逐步有序进行。

2）规范级

企业建立起了规范的生产作业流程，将企业信息化与生产制造结合，以数据信息的自动或半自动采集（物料、人员、工单、设备等信息）并纳入信息系统，实现了对于资源的实时监控，也因此建立了一套规范的追溯体系，企业产品质量得以提升，MES系统的文档管理、计划排程等工作已开始着手准备起来。

3）集成级

此阶段，企业实现了集成化的管理模式。企业的设备、人员、物料等资源信息可以统一集成在MES系统内部，实现了企业信息的实时响应，同时企业在车间建立起了可视化动态化看板和预警设备，人机交互方式发生了变化。此外企业的生产计划、排产调度得以快速完成；设备、能源等的管理使得企业成本得以降低；产线、人员、产品等可以统一调配管理。

3）优化级

优化级强调的是优化性，是在集成级的基础上，进一步优化前一阶段的状态，谁是对车间主体的优化。在“人机料”方面，自动分析员工日常作业能力分配任务，对机器设备更加准确的监控，设备信息即时可得，便于对于设备的维护以及能源使用的管理；在“法环测”方面，企业建立起了自有的数据库或知识库，基于日常分析，建立了处理机制，在车间形成了以MES为核心的信息化操作车间。

5）引领级

通过引入数字化、智能化工具技术，连接MES系统建立了使得企业整体的信息得以统一集成调度，一体化运营。车间业务运行流程可以达到“少人化”甚至“无人化”，在此阶段企业的数字化智能化能力已经具备，可以通过对于数字孪生、CPS等技术的引入，连接设备、人员等，实现数字孪生车间，实时仿真，在线优化，企业的数字化转型进一步升级，成为行业引领级企业。

2、评估方法

构建好评估的模型和指标后就需要确定相应的评估方法，来获得指标的权重，进而按照分数权重得出MES评估结果。

这里借鉴智能制造能力成熟度评价方法，采用其制定出的方法用于本文MES应用成熟度的评估。借助评估模型，考虑被评估企业的行业属性和MES特性，通过问卷形式以及专家打分法来判断，并根据规则进行给分，计算结果，其主要过程如图16所示。

图16 MES成熟度模型评估流程

为保证评估工作的落地实施，还需进一步制定相对应的评估方法和步骤：

1）邀请行业专家，组成专家小组。通过专家自身扎实的专业知识和见解来科学合理地评估MES。

2）制定标准和流程。根据前期的调研信息和相关资料，建立评级的标准，规范评级流程；基于已经构建好的评估模型，对评分标准进行描述，设定分值级别，整个标准流程简洁清晰，达到按照流程、标准可以直接判分的程度。

3）对每位专家现场访谈。根据实际情况，采用面谈加问卷的形式，让专家进行打分或填写问卷。

4）指标打分计算。基于收集的数据，根据评价标准对各个采集项进行打分，再通过权重计算法得出各项一级指标的得分值。

5）成熟度评估。根据分值分数，对照制定好的标准，确定企业MES所处的成熟度级别。

6）给出需要改进完善的建议。根据评估的等级，结合企业的现状调研、问题分析、需求分析等，进行差异分析，发现问题的根源，并就这些问题为着力点进行改进优化，作为下一阶段重点改进的工作内容。

六、MES选型决策实例

M公司始建于2003年，是一家具有专业设计、开发资质的企业，主要从事汽车零部件以及发动机配件的生产厂家。公司具有先进的制造工艺，具备模具开发、毛坯制造、机加工、涂层等的整套生产流程。该公司拥有先进的机加工中心，数控车床，自动钻床中心及重力铸造，低压铸造，高压铸造设备以及各种高精度的检测设备。公司产品畅销国内外，在欧洲、美洲、东南亚等地区均有客户需求，在业界拥有良好的信誉和行业地位。

面对信息化、数字化转型趋势的影响，企业开始思考转型和变革。企业试图在原有的基础上，对厂房进行重新布局规划，打造数字化车间，建设数字化工厂；再者，通过引入信息系统（如 MES、SWM）来改进具体业务流程，优化系统效率，实现透明生产。面对业务量的增多及公司扩大业务规模的需求，企业希望在引入一套集成化、智能化的管理信息系统，系统化和标准化将企业的业务流程，以为实现数字化奠定基础；进而打破企业内部的信息孤岛，消除部门之间的壁垒，从而支持企业内的数据自由流通、信息集成共享，在获得效益的同时、尽快完成企业数字化转型，打造数字化工厂，实现智能化改造。

MES 的行业差异化大，分析时需要结合具体的行业和企业。本文以 M 公司为案例进行分析，首先对 M 公司所属行业的 MES 需求特点以及 MES 本身的市场情况进行分析，然后基于 M 的现场诊断报告及前述理论基础，详细进行选型过程的分析，并就实施方法提出相应的建议。

1、筹备

M 公司管理层基于对当下趋势和市场行情的判断，决定在此次数字化转型之际，完善企业的信息化系统，引入和实施 MES 系统。在管理层决策后，召集公司的管理层、信息化部门人员进行详细的讨论决策，制定相应的计划，组建了实施小组。但由于企业对于 MES 并没有深入开解，因此公司决定邀请第三方服务商对公司进行诊断调研和现状分析，并就 MES 的选型和实施提供咨询。

2、调研与分析

（1）调研诊断

第三方专业机构主要就公司的设计研发、生产现场、质量管理、仓储物流等进行了调研诊断，下面就以上几个部分的诊断内容做如下阐述。

1）设计研发

M 公司通过招聘专业人员和培养人才等方式，建立设计研发小组，主要针对产品的工艺进行研究。工程师采用三维模型进行建模。三维建模后转为二维图纸，之后编写加工代码。

2）生产现场

产线及专机设备布局存在问题，分别布置在厂房多个楼层，部分铸造工位可实现全自动，但整体自动化程度较低，生产环境较差，一些自动化生产设备已使用十年以上，老化较为严重。现场数据流转依靠人工书写的工艺流程卡。无法有效收集和提取信息。

3）质量管理现状

该公司的车间质量管理方式较为落后，采取每一小时人工巡检的方式，返修数据无记录。质量检测多采取人工抽样量具测量，手工记录的方法，较为原始。

4）仓储物流现状

公司设有专门放置产品的场地，但成品存放混乱，现场存取产品工作均由人工完成，且库房信息管理均为纸质单据，信息的及时准确性低，存在物料存取错误的风险。

（2）现状与需求分析

针对公司的诊断内容，第三方专业机构给出了 M 公司的诊断结果（如图17所示），基于此可得出该公司的综合分析以及诊断建议：

图17 M公司数字化工厂水平测评图

公司目前处于智能化生产模式的初级阶段，生产环境一般，一些生产设备老化严重，设备水平差距较大，一致性难以保证。仓储物流管理较为混乱，存在物料存储提取错误的风险。质量管理采用传统人工手动测量和记录，反馈效果不高，响应速度慢，且难以提高质量水平。安全环境管控优化空间较大，仓储物流管理较为落后。具体问题如下：

1）缺乏对于生产车间的统一管控；

2）数据收集管理方法落后，返修产品数据缺失；

3）仓储物流管理落后，效率低；

4）人工测量记录检测结果，对产品的质量管控松散；

5）未对生产设备运行状态进行监控，不能掌握设备的运行效率；

6）ERP 系统使用功能较少，作用不明显，且无 MES 系统；

7）未对生产、质量、能源数据进行收集分析，影响各方面优化改善的目标制定。

另外，结合以上分析，可以结合企业的现状、机遇、期望改善效果以及需求痛点 4 个方面来分析企业的对与信息系统的需求度，如表3：

表3 企业现状与需求痛点

根据以上环节进行分析，并结合专家团队的整体诊断，可知 M 公司有明确的改善需求，总体目标是先打造数字化车间，后建设数字工厂；具体工作是扩大生产规模、提升产品质量、提高产量与成品率、优化安全环境管理等，结合图17可知，企业缺乏对于生产车间的信息化数字化管理，需要建设车间管理信息系统，来配合 ERP 以及其它系统的实施。因此引入和实施 MES 对于企业目前的状况来说是非常合适的且可行的。

3、系统初选

基于以上的分析，笔者认为应根据企业的现状和需求，初步从诸多系统中选择备选方案。本文的系统初选取了赛意信息、盘古信息、锐制软件、秦权软件、鼎捷软件、明基逐鹿、艾克信控 7 家供应商用于本文 M 企业的 MES 选型决策，以下是支撑该结论的一些理论依据：

（1）7 家企业均具有信息化、数字化整体解决方案能力，并且具有类似客户服务案例，具有行业深耕多年的经验积淀；M 公司在车间管理、物流管理、信息数据管理等方面存在问题，以上的供应商也均有相应的解决方案予以支持。M 企业属于中型企业，发展处于上升期，需要提升竞争优势，在信息化、数字化建设的过程中，需要有类似项目的合作伙伴或成功案例作为借鉴，盘古信息、赛意信息等供应商均有相同的案例经验，积累了业界的多方合作商，这些都可以为处于上升发展期的 M 公司提供技术和服务咨询上的支持以及合作。

（2）7 家供应商均具有良好的信誉和知名度，在领域内颇具实力。每家 MES系统供应商都有自己的特色和专长。比如当下，鼎捷软件是本土优秀的 ERP 供应商，公司主要以制造业的信息化建设与管理软件应用咨询、销售与服务等为主要业务，到目前已为国内外近五万多家企业成功提供专业的信息系统软件和服务，2020 年统计其总市值已达到 84.25 亿元；赛意信息是一家专业的企业信息化管理软件解决方案及服务提供商，SMES-赛意制造执行系统，赛意 MES 平台连接 ERP、PLM、SCM、SCADA 等上下游系统，是一款完全基于业务化思想的平台化产品，面向全流程实现全寿期的管控，2020 年其在国内总市值已达到 49.31亿元，两家供应商均成为国内领军软件供应商。具体各供应商情况见表4所示。

表4 供应商及其产品介绍

4、系统终选

建立的 MES 供应商评价指标体系，对系统初选的 7 家供应商进行评价和选择。

（1）基于 AHP 法确定指标权重

AHP即层次分析法，是美国匹兹堡大学教授托马斯•萨蒂于二十世纪七十年代初创立的，其应用网络系统理论、运筹学及多目标综合评价方法，提出了一种层次权重决策分析方法，对多因素、多标准、多方案的综合评价及趋势预测相当有效。MES 的选型是涉及多个主体、多种因素，需要系统性地综合考虑，层次分析法为这类问题提供了一种通俗易懂而又易于操作的系统性分析方法。

AHP 思想是首先通过建立清晰的层次结构来分解复杂问题，其次引入测度理论，通过两两比较，用相对标度将人的判断标量化，并逐层建立判断矩阵，然后求解各判断矩阵的权重，最后以综合权重来排序。

1）构建判断矩阵

这里采用问卷调查方法，邀请了由业界 MES 咨询商、企业 MES 实施人员共计 10 位专家对评价指标的重要性进行打分，这里运用用 1~9 标度法，取算术平均值作为判断矩阵的元素，建立判断矩阵。这里按照前面建立的三级指标体系，对二级指标构建判断矩阵如下表5所示：

表5 各准则（二级指标）判断矩阵

依次，对三级指标构建判断矩阵，如表6，表7、表8和表9 所示。

表6 软件系统准则下各指标判断矩阵

表7 费用准则下各指标判断矩阵

表8 供应商准则下各指标判断矩阵

表9 选型企业准则下各指标判断矩阵

2）计算各指标权重及一致性检验

这里利用 yaahp 软件对以上各个判断矩阵进行一致性检验可得各个矩阵 CR值分别为：0.0882、0.0965、0.0516、0.0816、0.0088，由一致性检验要求可知，CR<0.1 即为满足要求，因此各个矩阵都满足了一致性要求，然后继续利用 yaahp计算出所有指标的权重如下表10所示：

表10 MES 选型评价指标权重

1）收集原始数据，建立评价矩阵。

通过邀请专家打分获得原始数据，并在此基础上建立评价矩阵。

表11 专家对供应商打分表

为了保证数据的有效性，依然需要专业的人员对备选供应商进行打分，以此来作为原始数据，这里邀请了 10 位从事企业信息系统咨询以及实施的专家按评价指标分别对赛意信息、盘古信息、锐制软件、秦权软件、鼎捷软件、明基逐鹿、艾克信控 7 家供应商进行打分（见附录所示），依然取它们的算术平均值作为评价矩阵的数据。如表12所示。

进而可建立评价矩阵 X 如下所示：

式中 Xij=表示第 i 个供应商的第 j 个指标的分值，i=1，2......7 分别代表赛意信息、盘古信息、锐制软件、秦权软件、鼎捷软件、明基逐鹿、艾克信控 7 家供应商。

2）对决策矩阵作标准化处理：

由于本指标体系有成本型指标，即软件系统费用；除此之外均为效益型指标，对于效益型指标，使用公式：

对于成本型指标，使用公式：

将步骤（1）中评价矩阵的数据代入上面两个公式，得到标准化矩阵 Y：

3）构造加权标准化矩阵

利用下面公式得到加权标准化矩阵 T， ω即层次分析法中计算所得的综得到加权标准化矩阵 T。

wij 表示第 i 个对象在第 j 个评价指标的权重，由公式确定。i =1，2，...m ；j =1，2...，n。

4）确定正理想解和负理想解及计算各方案与正理想解和负理想解的距离

根据步骤 3 中得到的加权标准化矩阵，分别确定正理想点 T+和负理想点 T-，计算结果如下：

正理想解：

负理想解：

然后以此构建正理想解矩阵和负理想解矩阵，分别为：

进而利用下面的公式计算方案与正负理想解距离（D+和D-）方案与正负理想解距离：

分别为：

5）计算相对贴近度

贴近度通过式得到，比较每个评价对象的贴近度 Ci，通过大小排序，得到先后顺序。

经计算，C1=0.67，C2=0.84，C3=0.54，C4=0.31，C5=0.80，C6=0.42，C7=0.17。综合以上计算结果可得表。

表12 各备选方案的贴近度

利用相对贴近度进行方案排序，贴近度越高则目标方案越优，反之越劣，其中由表 可知其排序情况为为盘古信息>鼎捷>赛意信息>锐制>明基逐鹿>秦权>艾克信控，即根据以上数据来看，盘古信息的综合实力最强，其次是鼎捷，艾克信控最弱。用 TOPSIS 方法进行 MES 供应商选型评价最后得到的是一组可以排序的方案，而不仅是最终的一个理论最优方案。这是因为在实际的选型中，实际流程以及其中的变化性更大，理论计算得出的最优方案并不一定适合企业，企业仅能以此为参考。重要的是企业的自身需求，实际经营状况、费用预算、目标等等在进行综合考虑。因此，笔者认为企业应配有 MES 系统选型与实施小组，专业负责 MES 的选型工作，只有这样多次的分析推敲，才有可能选出企业符合企业需求的系统，后续的 MES 实施才能顺利。

七、M公司MES 实施方法分析

以 MES 实施过程维为主线，即启动、规划、实施和运维，启动和规划侧重于 MES 实施前的一系列前奏活动，规划和运维是关键环节；将管理维融入其中，即项目管理的思想方法融入 MES 的实施和运维环节；将应用维与和实施结合，适时评估 MES 的实施情况，从而以三维实施方法推动 MES 的实施，M 公司 MES实施方法如图所示。

图18 M公司MES实施方法

（1）启动。主要为 MES 的准备阶段，包括环境、人员、资金等的准备。M公司已经开始数字化工厂的建设，企业上下对于信息化、数字化有了一定的认知和接受度。因此，在 MES 的启动阶段，公司可以向员工阐明 MES 对于数字化工厂建设的重要作用，形成上下对于 MES 实施的认同；明确企业的 MES 实施成本等。

（2）规划。M 公司属于汽车零部件企业，该行业的 MES 已经具有成功的案例，M 公司在此阶段应做好现状的调研、需求分析、行业分析、明确各项方案设计。另外，M 公司的整体战略是建设数字化工厂，在规划阶段充分以此战略为方向，选择同类型的企业进行调研，选择具有数字化工厂建设的软件供应商或者第三方为企业提供指导。

（3）实施。本文制定了 MES 实施三维方法体系，实施阶段既是过程维度的关键环节，也是管理维和应用维重点应用的阶段。MES 实施过程既可以项目管理的思想方法推进，也要适时的评估以发现问题，以保证正确地推进 MES 实施。在实施 MES 之前对企业目前的 MES 应用水平进行了评估，并做好相应的备案记录，便于企业后期对比 MES 实施的效果。这里按照前面提出的评估模型，利用各项指标对其评估，测得 MES 实施之前的各项指标水平。按照事先制定的评估方法邀请为 M 企业进行诊断的专家、企业MES 实施小组成员促成评估小组，采用打分的方式计算权重的方式得出 M 企业MES 实施前的水平。

这里将建立的 7 个类作为 7 个分项，即计划与排程、生产作业、过程质量、资源分配和管理、服务与支持、集成管理和评价管理共计 7 个分项，基于前期的对企业的诊断情况，评估小组对各个分项进行打分，其中总分、权重值均有评估小组事先制定，实际得分为评估小组成员打分的算数平均值，如表13 所示。

表13 M公司 MES 实施前评估

（4）运维。M 企业的 MES 运维应是与其数字化工厂建设相配套的。MES是数字化工厂的核心。M 企业 MES 实施后，随着 MES 运行成功和人员培训的结束，MES 在企业得以运行，企业已经拥有一套 MES 系统。这一阶段的主要内容包括工作验收、综合评价、系统维护与支持，进而深入与企业的现有系统融合，支撑和保障企业数字化工厂的建设。