制造执行系统(MES)在制造业信息化中的应用5篇

第一篇：制造执行系统(MES)在制造业信息化中的应用

随着制造企业信息化建设的发展，企业在上层宏观计划和下层生产管理控制上出现了一些新的问题，严重影响了企业信息化建设的深入开展，制造执行系统的出现填补了企业计划层和车间操作控制系统之间的缝隙，使企业信息化的建设得以纵深推进.0 引言

随着制造业信息化建设的展开，很多企业已经重视并有效地应用了以MRP IFERP 为代表的企业资源计划管理软件和以监控和数据采集为主的生产过程监控软件。在目前的ERP 系统中，资源和计划管理是重要功能，但几乎不涉及车间内部具体生产活动的管理(如生产单元间的资源调配、计划执行、生产监督等)。企业生产管理软件和制造单元控制软件之间不能有效集成，上层ERP 软件系统精确的生产数据不能从生产车间得到支持，而制造控制单元又常常不能及时得到指令来调整工作状态，形成了上层信息不能直接传输到生产和设备控制系统的局面，严重影响了制造企业生产和信息化的进程。20世纪90年代发展起来的企业制造执行系统(MES)打通了这一瓶颈，并已得到学术界、工业界的普遍重视和认可，成为企业信息化的热点之一。制造执行系统(MES)

EPR(企业资源计划管理)，JIT(准时成产)及OPT(最优生产技术)等理论和方法以及基于这些理论和方法的生产管理系统，为企业的生产管理提供了有效的方法和工具。ERP，JIT及OPT等强调企业的计划性，生产管理则强调生产计划的执行性及生产现场数据的采集和反馈，因而，生产管理和控制必须寻求新的模式。20世纪90年代，美国先进制造研究机构(AMR)提出了制造执行系统(MES)概念。国际MES协会对MES的定义为:MES使用实时精确的数据，优化从订单到产品完成的整个生产过程，对工厂的全部生产活动进行指导、反映和报告。

通过对变化情况的快速反应，减少无附加值行为，提高工厂运行和处理的有效性。MES能够提高投资回报、提高利润率、加快资金的流通和减少库存。美国国家标准协会(NIST)对MES的定义为:从生产计划/工单下达到成品产出的整个过程中，采集所有软件和硬件数据，保证能够完成生产管理以及生产优化。

MES解决了生产作业计划的制定、执行和生产指挥调度，生产过程中的突发事件的处理，生产过程中的工艺标准的执行，产品质量的控制，设备运行情况的掌握，产量、在制品、生产消耗的统计，生产线人力资源状况，原料、材料、成品的库存等生产管理者最关心的问题。

MES系统的基本功能模块包括工序详细调度，资源分配和状态管理，生产单元分配，过程管理，人力资源管理，维护管理，质量管理，文档控制，产品跟踪和清单管理，性能分析和数据采集等，具体如图ME S在计划管理层(EPR)与底层控制(CP)S之间架起了一座桥梁，其功能如图2所示。一方面，MES可对来自MPR IFEPR 的生产管理信息进行细化、分解，形成操作指令传给底层;另一方面，MES可以通过Pcs采集设备、仪表的状态数据和控制资源的实时动态管理，将制造系统与信息系统整合在一起，把生产状况及时地反馈给计划层，进行作业的动态调度，形成ERP/MES/PCS3层为核心的企业信息集成系统。MES在制造业信息化中的应用

企业制造执行系统的建设是企业信息化发展的关键环节，是企业从工艺控制、制造过程控制向信息化与全面综合自动化发展的必然之路。现在，制造业信息化系统已从初级的MIS发展到以生产控制、调度、优化、营销、经营和决策等为一体的企业综合控制自动化系统，企业的框架结构由经营层ERP 系统、生产层MES系统及控制层PCS系统组成。MES作为执行机构，对生产命令下发到产品完成的整个生产过程进行优化，实时地将生产过程信息反馈给上层系统，其时间维度主要集中在班组和生产执行部门。提升管理水平

制造企业在实施MES以后，生产管理将会上升到一个新的水平，归纳起来主要有:

(1)提高了生产管理的技术含量和企业的信息化水平，适应现代化企业生产管理需要。

(2)根据生产现场的实时数据进行排产和调度，提高了排产和调度的效率。

(3)提高了生产管理的实时性、科学性。

(4)实现了物料跟踪。

(5)加强质量控制。

(6)为计算生产成本提供了依据。

(7)为建立数字化企业提供了坚实的基础。

效益分析

制造执行系统国际联盟组织MEAS调查结果表明，企业实施MES以后，带来的效益主要表现在:

(1)生产周期缩短45%(6%的被调查企业)。

(2)数据输人工作减少57%(6%的被调查企业)。

(3)半成品的积压减少24%(57%的被调查企业)。

(4)交接班的纸面工作减少16%(36%的被调查企业)。

(5)缩短生产提前期35%(36%的被调生产过程进行优化，实时地将生产过程信息反馈给上层系统，其时间维度主要集中在班组和生产执行部门。MES系统的实施

3.I MES在中国的现状

目前，在企业信息化中起呈上启下作用的MES主要停留在MES思想、内涵以及体系结构方面的研究上，软件开发和应用还比较薄弱。我国对车间层、单元层的研究大都偏重控制模型的研究，很少从MES角度研究开发面向制造过程的集成化管理和控制软件。在MES技术研究上，国内外差别并不是很大，但在应用上大多还停留在制造设备的集成、状态监督和控制阶段，MES产品开发和应用还处于起步阶段。

目前，MES主要应用在电子、汽车、食品及医药加工等离散制造企业。国内MES市场还处于刚起步阶段，应用面窄量少。通常制造执行系统是以ERP 与企业自动化设备集成为主要目标的。3.2 如何实施MES系统

企业经过项目立项、论证并决定实施MES系统后，应对MES的实施进行总体规划，确定总体目标，对实施工作做出总体安排囚。MEs的实施进程如图3所示。

(1)成立MES项目实施小组。MES的实施涉及到企业生产过程的各个环节，部门与人员之间的协调十分重要，因此成立项目小组是必要的。项目小组主要完成MES项目的规划、组织、协调和培训工作，确保项目按计划、分步骤地顺利实施。项目组成员应全程参与MES的实施，配合与协调项目工作的进行，负责具体的项目实施工作。政策的贯彻执行通过高层管理人员直接渗透的，实施MES要有高层管理者的支持，每个部门要有管理者来负责公司决策的实施。

(2)选择MES供应商。选择适合企业的管理软件、寻求有实力的软件公司作为供应商是前期的重要工作。应选择技术力量雄厚并且熟悉企业业务流程的软件厂商合作，并着重考察软件商解决实际问题的能力，另外，要考察软件供应商的生存能力。

(3)业务流程重组与系统开发。实施MES后，企业的生产管理模式会有很大变化，必须对企业的业务流程进行重组，对于职能重叠的部门合理分工、明确职责，这样才能保证信息及时处理，使MES系统达到最好的运行效果。由于每个企业的情况不同，一定要配合软件厂商做好MES的业务需求调研工作，这样，厂商才能开发出真正适合企业的MES软件系统。

(4)全面的人员培训。MES实施涉及到计算机、企业管理及车间现场操作等人员，这些人员的知识层次、业务水平、对MES的认识及计算机应用水平均有差别，为保证MES顺利实施，必须对相关人员进行培训。一是要培训员工对MES的了解、认识与操作;二是要学习现代生产管理方式，转变观念、优化工作方式;三是重点培训项目组成员，让他们到企业外面参观培训，切实保证培训效果。

(5)重视数据准备。MES系统强调生产管理与协调，与生产相关的基础信息(如物料、设备、工艺路线及质量标准等)必须录人计算机，并针对这些数据建立科学的编码体系。基础数据的准确与完整是MES系统运行的基础，必须把数据准备工作做好、做细。

(6)模拟运行与用户化。MES系统开发基本完成后，应进行计算机模拟运行，测试模拟运行效果，发现问题及时修改完善程序。在模拟运行期间，企业的计算机技术人员应该全程参与并接受软件供应商的培训(包括系统、数据库、开发工具、服务器及网络等)，使计算机人员尽早掌握MES系统的维护方法;然后进行现场模拟运行，培训MES用户，最后进行考试检测，以了解用户应用MES系统的水平。

(7)EMS系统试运行与系统切换。系统试运行期间会发现很多新问题，这时要找出问题的原因，提出间题的解决方案，对软件进行维护完善，然后再试运行、发现问题和解决问题，直到MES系统能够稳定运行。在该过程中，对计算机人员、管理人员及用户的培训要持续进行，尽早使企业的人员能正常使)用和维护MES系统。经过一段时间运行后，MES系统运行稳定，就可以进行系统切换正式运行了。结束语

信息化是当今世界发展的大趋势，也是我国实现工业化、现代化的关键环节。目前，只有大力推广MES的理念和应用，以促进MES的普及，才能促进制造企业信息化的深人开展，使我国制造企业信息化的建设迈向更高层次。

第二篇：先进制造技术在模具制造业中的应用

先进制造技术在模具制造业中的应用

随着全球经济一体化发展，模具企业间的竞争日益激烈，为了能在激烈的市场竞争中立稳脚跟谋求发展，企业必须以最新的产品、最短的开发时间、最优的质量、最低的成本、最佳的服务、最好的环保效果和最快的市场响应速度来赢得市场和用户。为实现这一目标，模具制造业必须改变传统观念，不断对各单项技术进行集成融合，并与现代信息技术、现代管理技术相结合，从而推动先进制造技术的发展。

从20世纪80年代以来，一些工业发达国家提出了许多不同的先进制造技术新模式、新技术、新思想、新方法，这其中包括计算机辅助设计、制造、工程(CAD／CAM／CAE)，逆向工程技术，并行工程，快速成形技术，虚拟制造技术，敏捷制造、精良生产、制造资源计划等新技术。这些新技术的使用，对提高制造业企业的竞争力起到了巨大的作用。本文将对高速加工技术、逆向工程技术、快速成形技术和虚拟制造技术等进行简单的介绍。

1、模具设计，加工中的几种先进制造技术 1．1 高速加工技术(HSM)1．1．1 何谓高速加工

高速加工概念起源于德国切削物理学家Carl Salomon，他认为在常规切削范围内切削温度随着切削速度的增大而升高，当切削速度达到临界切削速度后，切削速度再增大，切削温度反而下降，从而大大地减少加工时间，成倍地提高机床的生产率。这一理论的发现为人们提供了一种在低温低能耗条件下实现高效率切削金属的方法。目前通常把切削速度比常规切削速度高5-l0倍以上的切削称为高速加工。

1．1．2 高速加工的特点及在模具工业中的应用

a、加工效率高，由于切削速度高，进给速度一般也提高5-l0倍，这样，单位时间材料切除率可提高3-6倍，因此加工效率大大提高。

b、切削力小，高速加工由于切削速度高，切屑流出的速度快，减少了切屑与刀具前面的摩擦，从而使切削力大大降低。

c、热变形小，高速加工过程中，由于极高的进给速度，95％的切削热被切屑带走，工件基本保持冷态，这样零件不会由于温升而导致变形。

d、加工精度高，高速加工机床激振频率很高，已远远超出“机床-刀具-工件”工艺系统的固有频率范围，这使得零件几乎处于“无振动”状态加工，同时在高速加工速度下，积 1 屑瘤、表面残余应力和加工硬化均受到抑制，因此用高速加工的表面几乎可与磨削相比。

e、简化工艺流程，由于高速铣削的表面质量可达磨削加工的效果，因此有些场合高速加工可作为零件的精加工工序，从而简化了工艺流程，缩短了零件加工时间。综上所述，高速加工是以高切削速度、高进给速度和高加工精度为主要特征的加工技术。其工件热变形小，加工精度高，表面质量好；非常适合模具加工中的薄壁、刚性较差、容易产生热变形的零件，可以直接加工模具中使用的淬硬材料，特别是硬度在HRC46～60范围内的材料。

1．2 逆向工程技术(RE)1．2．1 何谓逆向工程技术

按照传统的产品开发流程，开发过程是市场调研—概念设计—总体设计—详细设计—制定工艺流程—设计工装夹具—加工、检验、装配及性能测试—完成产品。即从“设计思路—产品”的产品设计过程，这被称为正向工程或顺向工程(FE)。然而，当我们掌握是的物理模型或实物样件时，我们必须寻求某种方法将这些实物(样件)转化为CAD模型，使之能应用CAD／CAM／CAE等先进技术完成有关任务。这种产品开发方式的设计流程是从实物到设计，我们将这种由“产品—设计思路”的产品开发过程称为逆向工程或反求工程(RE)。

1．2．2 逆向技术在模具工业中的应用

模具工业中的逆向工程应用大致可分为以下几种情况：

a、在没有设计图样以及设计图样不完整或没有CAD模型的情况下，在对零件原型进行测量的基础上形成零件的设计图样或CAD模型。

b、某些难以直接用计算机进行三维几何设计的物体(如复杂的艺术造型、人体、动植物外形)，目前常用黏土、木材或泡沫塑料进行初始外形设计，再通过逆向工程将实物模型转化为三维CAD模型。

c、人们经常需要对已有的产品进行局部修改。原始设计没有三维CAD模型的情况下，应用逆向工程技术建立C A D 模型，再对CAD模型进行修改，这将大大缩短产品改型周期，提高生产效率。

d、利用逆向工程技术可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的模具产品设计立于更高的起点，同时加速某些产品的国产化速度，在这方面逆向工程技术均起到不可替代的作用。

1．3 快速成形技术(RP)1．3．1 何谓快速成形技术

快速成形技术，是20世纪80年代末90年代初发展起来的一种先进制造技术，它结合 了数控技术、CAD技术、激光技术、材料科学技术、自动控制技术等多门学科的先进成果，利用光能、热能等能量形式，对材料进行烧结、固化、粘结或熔融，最终成形出零件的二维实物模型。

1．3．2 快速成形技术在模具工业中的应用

a、产品开发对于新产品，通过快速成形技术，方便快速地试制出产品的实物模型，根据实物模型可以及时地发现产品设计中所存在的不足或错误之处，从而既缩短了新产品开发的研制周期，又避免了设计错误可能带来的损失。

b、产品性能测试快速成形制造在一般场合可以代替实际零件，对产品的有关性能进行综合测评或工程测试，优化产品设计，这样可以大大提高产品投产的一次成功率。

c、样件展示由于应用快速成形技术很容易制造出新产品的样件，因此，快速成形技术已成为开发商与客户之间进行交流沟通的重要手段。

d、快速制模将快速成形技术与真空注型、熔模铸造、金属电镀等技术相结合，快速制造出模具，用于零件的数件或小批量生产。

1．4 虚拟制造技术(VM)1．4．1 何谓虚拟制造

虚拟制造是新产品及其制造系统开发的一种哲理和方法论，它强调在实际投入原材料与产品实现过程之前，完成产品设计与制造过程的相关分析，以保证制造实施的可行性。虚拟制造技术是基于产品模型、计算机仿真技术、可视化技术及虚拟现实技术，在计算机内完成产品的制造、装配等制造活动的制造技术。

1．4．2 虚拟制造技术在模具工业中的应用

a、在模具设计阶段，应用虚拟设计技术，在计算机中完成整体及零部件的概念设计、造型设计、总体布局设计和结构设计等，同时对其刚度、强度、固有频率、动态响应及疲劳使用寿命等性能进行模拟分析，以便在设计阶段就发现问题并有针对性地解决有关问题。

b、使用虚拟装配技术，能避免传统装配方式常存在的装配干涉或装配不到位现象，可以方便地修改并首先生成零部件模型，从而大大降低了模具零件的返工率。

c、虚拟实验技术可对整个模具在真实实验环境、实验条件、实验负荷下进行模拟实验，通过机构运动虚拟软件仿真其运动轨迹，预测产品的安全性、可靠性、经济性。

2、其他先进制造技术 2．1． 敏捷制造技术(AM)敏捷制造的基本思想是通过将高素质的员工、动态灵活的组织机构、企业内部及企业之 间的灵活管理以及柔性的先进生产技术进行全面集成，使企业能够对快速变化、难以预测的市场要求做出快速反应，并由此获得长期的经济效益。

2．2 并行工程(CE)并行工程是一个集成的、并行的方式设计产品及其相关过程的系统方法，它要求开发人员在设计开始就需考虑产品整个生命周期中的所有因素，包括产品质量、成本、进度计划、用户要求等。为达到并行的目的，需要建立高度集成的模型，应用仿真技术，实现异地人员的协同工作。

2．3 精良生产(LP)精良生产的目的是简化生产过程、减少信息量、消除过分臃肿的生产组织，使产品及其生产过程尽可能简化和标准化。精良生产的核心是准时生产和成组技术。

3、结束语

随着信息时代的到来，模具制造业全球化是发展的必然趋势；其竞争不断加剧，使当前模具制造业面临极大的挑战，这一挑战主要来源于市场和技术两大方面。每个技术单元同时面向市场和合作伙伴，必须灵活地进行重组和集成，达到优势互补。高速切削、逆向工程、快速成形技术与CAD／CAE／CAM／RP虚拟环境的集成可使设计概念转换为产品的时间缩短几倍乃至几十倍，构成一个快速产品开发及其模具制造的综合系统，可以实现从产品的设计、分析、加工到管理的灵活经济的组织方式，从而推动模具制造技术的发展。

第三篇：先进制造技术在机械制造业中的应用

先进制造技术在机械制造业中的应用

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讲述了先进制造技术概念与特点，论述了先进制造技术在机械制造业的应用，并提出了我国机械工业发展先进制造技术应采取的对策。先进制造技术的概念与特点

一般认为：先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力，取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。

由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点：

1)先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。

2)先进制造技术是面向新世纪技术系统，它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。

3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。

4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。

5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并最终消除它们之间的界限。

6)先进制造技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色产品，要求生产过程是环保型的。

先进制造技术在机械制造业中的应用

如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年，机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。

1)企业生产方式发生重大变革。由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。

2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。在整个机械制造的过程中，工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要，形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。从而充实、发展了整个先进制造技术群，带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。(1)毛坯制造工艺。毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年，出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺，例如，外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效塑性成型技术，主要有热精锻生产线成套技术，冷温成型成套技术，辊锻和楔横轧成形技术，精密冲裁工艺及设备等，焊接与切割方面出现了新型焊接电源及控制技术，激光焊接技术，微连接技术，数控切割技术等。(2)机械加工工艺。机械加工是机械制造工艺过程的主要组成部分，在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削与超高速磨削，复杂型面的数控加工，游离磨料的高效加工等。(3)自动化技术。制造自动化技术是在制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。是研究对制造过程的规划、运作、管理、组织、控制与协调优化等的自动化的技术，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。在机械制造过程中，除了发展应用先进制造工艺以外，自动化技术的发展与应用是另一大特征。这些自动化技术包括CAD，CAM集成、机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、计算机集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。

我国机械工业发展先进制造技术的战略与对策

我国是一个制造业基础薄弱的国家，而机械制造业占的比重又较大。尽管近十年来，我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术，但与发达国家相比仍有较大的差距。主要表现为：技改投入相对不足。技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。面对新世纪国际机械制造业的竞争和高新技术发展的挑战，我国机械制造业应采取以下对策。

1)提高认识，全面规划，将装备制造业置于重要的战略地位。

2)加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合。据前论述可知，加强先进制造技术在机械制造业的应用，对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要。但同时，我们也应注重机械制造技术自身的开发，着重提高自主创新能力。高度重视制造产业共性技术的研究开发，全力实施标准战略、专利战略。切实提高企业的技术开发和集成创新能力，这对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。将引进、消化吸收国外先进制造技术与自主开发创新相结合，深化科技体制改革，推进技术创新体系的建设。

3)大力发展先进高新制造技术及其产业。

4)人才是技术发展的关键。要加强先进制造技术的应用和开发，必须提高人员素质，加强人才培训。应培养一批既懂科学技术，又懂管理的优秀企业家，还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。

5)加强国际交流与合作。世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。通过加强

第四篇：先进制造技术在机械制造业中的应用

先进制造技术在机械制造业中的应用

摘要：中国虽是制造大国，但与工业发达国家相比，仍有很大差距。材料成型加工制造是制造业的重要组成部分，是先进制造技术的重要内容，对国民经济的发展及国防力量的增强均有重要作用。该文认为，面对市场经济、参与全球竞争，企业的发展要依靠先进制造技术，而先进制造技术必然促进企业的发展。未来的制造企业将是以人、管理及技术三要素组成，而以人为本。未来的制造模式将是：小批量、高质量、低成本、交货期短、生产柔性、环境友好。快速产品与工艺开发系统、新一代制造工艺及装备和模拟与仿真是三项关键先进制造技术。

关键词：

材料成形加工、发展趋势、制造业、先进制造技术

引言：随着计算机技术的发展，计算材料科学已成为一门新兴的交叉学科，是除实验和理论外解决材料科学中实际问题的第三个重要研究方法。它可以比理论和实验做得更深刻、更全面、更细致，可以进行一些理论和实验暂时还做不到的研究。因此，基于知识的材料成型工艺模拟仿真是材料科学与制造科学的前沿领域及研究热点。根据美国科学研究院工程技术委员会的测算，模拟仿真可提高产品质量5～15倍、增加材料出品率25%、降低工程技术成本13%～30%、降低人工成本5%～20%、增加投入设备的利用率30%～60%、缩短产品设计和试制周期30%～60%、增加分析问题广度和深度的能力3～3.5倍等。

正文：先进制造技术在机械制造业中的应用 1 先进制造技术的概念与特点

一般认为：先进制造技术是指制造业(传统制造技术)不断吸收机械工程技术、电子信息技术(包括微电子、光电子、计算机软硬件、现代通信技术)、自动化控制理论技术(自动化技术生产设备)、材料科学、能源技术、生命科学及现代管理科学等方面的成果;并将其综合应用于制造业中产品设计、制造、管理(检测)、销售、使用、服务(售后服务)以及对报废产品的回收处理这样一个制造全过程，实现优质、高效、低耗、清洁、灵活生产，提高对动态多变的产品市场的适应、竞争能力，取得(具有市场竞争能力的)理想经济技术综合效果的制造技术的总称。

由以上先进制造技术的概念可以看出先进制造技术有如下特点：

1)先进制造技术不是一成不变的，而是一个动态过程，要不断吸取各种高新技术成果，并将其渗透到产品的设计、制造、生产管理及市场营销的所有领域及全部过程，并实现优质、高效、低耗、清洁的生产。

2)先进制造技术是面向新世纪技术系统，它的目的是提高制造业的综合效益，赢得国际市场竞争。

3)先进制造技术是不仅限于制造过程本身，它涉及到产品从市场调研、产品设计、工艺设计、加工制造、售后服务等产品寿命周期的所有内容。

4)先进制造技术是特别强调计算机技术、信息技术和现代系统管理技术，在产品设计、制造和生产管理等方面的应用。

5)先进制造技术是强调各专业学科之间的相互渗透、融合和淡化，并最终消除它们之间的界限。

6)先进制造技术是特别强调环境保护，要求产品是所谓的“绿色产品，要求生产过程是环保型的。

2.先进制造技术在机械制造业中的应用

如前所述，先进制造技术是一个庞大的技术群。在机械制造的整个过程中，无论是在产品的设计开发、还是在产品生产制造或是经营管理中都能充分利用先进制造技术。近几年，机械制造业发生了一系列重大变化，主要表现在以下几个方面。

1)企业生产方式发生重大变革。由于先进制造技术的应用，现代机械制造企业逐步改变了传统观念，在生产组织方式上发生了五个转变：从传统的顺序工作方式向并行工作方式转变;从金字塔式的多层次生产管理结构向扁平的网络结构转变;从按功能划分部门的固定组织形式向动态、自主管理的小组工作组织形式转变;从质量第一的竞争策略向快速响应市场的竞争策略转变;从以技术为中心向以人为中心转变。

2)机械制造业的先进制造工艺以及自动化技术的形成和发展。在整个机械制造的过程中，工艺过程是最主要的过程。由于机械制造业本身的需要，形成和发展了许多先进的制造工艺及自动化技术。从而充实、发展了整个先进制造技术群，带动了其他制造业的发展。这些先进制造工艺及自动化技术主要包括以下几个方面。(1)毛坯制造工艺。毛坯制造是机械制造工艺的基础和前提。近几年，出现了许多先进的制造工艺及技术。铸造方面出现了一套精密洁净铸造成形工艺，例如，外热风冲天炉熔炼、处理、保护成套技术;钢液精炼与保护技术;高效金属型铸造工艺及设备;气化模铸造工艺与设备等。锻压方面出现了精确高效塑性成型技术，主要有热精锻生产线成套技术，冷温成型成套技术，辊锻和楔横轧成形技术，精密冲裁工艺及设备等，焊接与切割方面出现了新型焊接电源及控制技术，激光焊接技术，微连接技术，数控切割技术等。(2)机械加工工艺。机械加工是机械制造工艺过程的主要组成部分，在这方面的趋势是向高效、高精度方向发展。主要有精密加工和超精密加工，高速切削与超高速磨削，复杂型面的数控加工，游离磨料的高效加工等。(3)自动化技术。制造自动化技术是在制造过程的所有环节采用自动化技术，实现制造全过程的自动化。是研究对制造过程的规划、运作、管理、组织、控制与协调优化等的自动化的技术，以使产品制造过程实现高效、优质、低耗、及时和洁净的目标。在机械制造过程中，除了发展应用先进制造工艺以外，自动化技术的发展与应用是另一大特征。这些自动化技术包括CAD，CAM集成、机床数控技术、工业机器人、柔性制造技术、传感技术、计算机集成制造技术、自动检测及信号识别技术等。

3.我国机械工业发展先进制造技术的战略与对策

我国是一个制造业基础薄弱的国家，而机械制造业占的比重又较大。尽管近十年来，我国机械制造业不断引进国外的先进制造技术，但与发达国家相比仍有较大的差距。主要表现为：技改投入相对不足。技术装备、生产工艺、生产管理、市场观念、人员素质相对落后。面对新世纪国际机械制造业的竞争和高新技术发展的挑战，我国机械制造业应采取以下对策。

1)提高认识，全面规划，将装备制造业置于重要的战略地位。

2)加强先进制造技术的应用与自身制造技术的开发相结合。据前论述可知，加强先进制造技术在机械制造业的应用，对发展机械制造业、增强机械制造业的生命力十分必要。但同时，我们也应注重机械制造技术自身的开发，着重提高自主创新能力。高度重视制造产业共性技术的研究开发，全力实施标准战略、专利战略。切实提高企业的技术开发和集成创新能力，这对于丰富先进制造技术、促进其他制造业的发展至关重要。将引进、消化吸收国外先进制造技术与自主开发创新相结合，深化科技体制改革，推进技术创新体系的建设。

3)大力发展先进高新制造技术及其产业。

4)人才是技术发展的关键。要加强先进制造技术的应用和开发，必须提高人员素质，加强人才培训。应培养一批既懂科学技术，又懂管理的优秀企业家，还要造就一支具有较高职业素质的技术工人队伍。

5)加强国际交流与合作。世界各国的机械制造技术的发展都有自己的特色和侧重点。通过加强国际交流与合作，可迅速吸收应用先进制造技术，并结合本国国情来发展机械制造技术。

现代的产品与工艺开发系统的特点是：在设计全过程采用信息技术，产品有创新，采用新材料与新制造工艺，使产品开发周期短、返工少、成本低，因而产品在国际市场上有竞争能力。轻量化、精确化、高效化将是成形制造技术的重要发展方向，材料成形制造向更轻、更薄、更精、更强、更韧、成本低、周期短、质量高的方向发展。制造过程的计算机模拟仿真是先进制造技术的重要内容，已在铸造及塑形加工等领域中得到广泛应用。高性能、高精度、高效率、多学科及多尺度是模拟仿真技术的努力目标，而微观组织模拟从微米到纳米尺度则是近年来新的研究热点。绿色制造是制造技术的进一步发展趋势。

制造业及材料成型加工技术的作用及地位

我国已是制造大国，仅次于美、日、德，位居世界第4。我国虽是制造大国，但与工业发达国家相比，仍有很大差距，表现在：1劳动生产率低，人均产值不到美国的k/20；2技术含量低，以CAD为例，仍停留在绘图功能：3重要关键复杂产品基本上没有自主产品创新开发能力。

材料成形加工行业是制造业的重要组成部分，材料成形加工是汽车、电力、石化、造船、机械等支柱产业的基础制造技术，新一代材料加工技术也是先进制造技术的重要内容。铸造、锻造及焊接等材料加工技术是国民经济可持续发展的主体技术。据统计，全世界75%的钢材经塑性加工，45%的金属结构用焊接得以成型。汽车重量的65%以上仍由钢材、铝合金、铸铁等材料通过铸造、锻压、焊接等加工方法而成形。

但是，我国的材料成形加工技术与国外工业发达国家相比，仍有很大差距。例如：重大工程的关键铸锻件如长江三峡水轮机的第一个叶轮仍从国外进口；航空工业发动机及其它重要的动力机械的核心成形制造技术尚有待突破。因此，在振兴我国制造业的同时，要加强和重视材料成形加工制造技术的发展。

制造业在过去的二十年中发生了巨大变化，这种变化还会延续。高速发展的工业技术要求加工制造的产品精密化、轻量化、集成化；国际竞争更加激烈的市场要求产品性能高、成本低、周期短；日益恶化的环境要求材料加工原料与能源消耗低、污染少。为了生产高精度、高质量、高效率的产品，材料正由单一的传统型向复合型、多功能型发展；材料成形加工制造技术逐渐综合化、多样化、柔性化、多学科化。

面对市场经济、参与全球竞争，必须十分重视制造业、先进制造技术及成形加工制造技术的技术进步。

先进制造技术的发展趋势

美国在“新一代制造计划”中指出未来的制造模式将是：批量小、质量高、成本低、交货期短、生产柔性、环境友好。未来的制造企业将是：以人、管理及技术三要素组成，而以人为本。未来的制造企业要掌握十大关键技术，包括了“快速产品与工艺开发系统”，“新一代制造工艺及装备”及“模拟与仿真”三项关键技术。其中新一代制造工艺包括精确成型制造或称净成型制造工艺。净成型制造工艺要求材料成型制造向更轻、更薄、更精、更强、更韧、成本低、周期短、质量高方向发展。

轻量化、精确化、高效化将是未来制造技术的重要发展方向。以汽车制造为例，美国新一代汽车研究计划的目标是在2003年每100公里油耗要减少到3升。汽车重量减轻10%可使燃烧效率提高7%，并减少10%的污染。为了达到这一目标，要求整车重量要减轻40～50%，其中车体和车架的重量要求减轻50%，动力及传动系统必须减轻10%。例如，美国福特汽车公司新车型中使用的主要材料可以看出新一代汽车中钢铁黑色金属用量将大幅度减少，而铝及镁合金用量将显著增加，铝合金将从284磅增加到733磅，镁合金将从10磅增加到86磅。

近年来，随着汽车工业和电子工业的迅速发展，对通过降低产品的自重以降低能源消耗和减少污染包括汽车尾气和废旧塑料，提出了更迫切的要求，轻量化的绿色环保材料将作为人们的首选。镁合金就是被世界各国材料界看好的最具有开发和应用发展前途的金属材料。

镁合金产品具有以下优势：1轻量化：密度1.8g/cm3左右，是铁的1/4，铝的2/3，与塑料相近。2比强度高、刚性佳，优于钢、铝。3极佳的防震性，耐冲击、耐磨性良好。4优良的热传导性，改善电子产品散热问题。5非磁性金属，抗电磁波干扰，电磁屏蔽性佳。6加工成型性能好，成品外观美丽，质感佳，无可燃性相对于塑料。7材料可100%回收，回收率高，符合环保法。8尺寸稳定，收缩率小，不易因环境温度变化而改变相对于塑料。

镁合金压铸件广泛应用于交通工具如汽车、摩托车及飞机零件等、IT行业如手机、手提电脑等3C产品、小型家电摄像机、照相机及其他电子产品外壳等行业。同时，压铸镁合金产品在国防建设等领域也有十分广阔的应用前景。

快速产品/工艺开发系统

我国制造业的主要问题之一是缺乏创新产品的开发能力，因而缺乏国际市场竞争能力。

传统产品开发的特点：一是照猫画虎、知识老化、缺乏创新，二是周期长、返工多、成本高。例如，日本丰田汽车公司沿用传统的产品设计开发方法造成了大量的返工。又例如，美国空军研究所从1981—1991年研发武器共发布图纸20，000张，但共有90，000张图纸进行了更改，平均每张图纸改动了4.5次，多化费了16亿美元。

现代的产品开发系统的特点是：1采用现代设计理论与方法，2进行全生命周期设计，3设计全过程采用信息技术，4加快采用新材料、新工艺，5产品开发周期短、返工少、成本低，努力做到一次成功，6产品有创新，在国际市场上有竞争能力。

应该指出：产品设计及制造开发系统是以设计与制造过程的建模为核心内容。1992年，美国先进金属材料加工工程研究中心提出了产品设计/制造工艺集成系统。在产品零部件的设计过程中同时要进行影响产品及零部件性能的成型制造过程的建模，它不仅可以提供产品零部件的可制造性评估，而且可以提供产品零部件的性能预测。2001年，美国又提出了集成制造技术建议，并提出“可靠制造的建模与仿真”新构思，对产品设计制造等全生命周期过程全部进行模拟仿真。

波音公司采用的现代产品开发系统，将新产品研制周期从8年缩短到5年，工程返工量减少了50%。日本丰田汽车公司在研制2002年嘉美新车型时缩短了研发周期10个月，减少了试验样车数量65%。美国底特律柴油机公司研发一台V6型柴油机的研发周期只用了7.5个月。美国汽车工业希望汽车的研发周期缩短为15—25个月，而20世纪90年代汽车的研发周期为5年。

新一代制造技术材料成型制造技术

制造技术可分为加工制造及成型制造以液态铸造成型、固态塑性成型及连接成型等为代表技术，其中成型制造不仅赋予零件以形状，而且决定了零件的组织结构与性能。

精确成型制造技术

近年来出现了很多新的精确成型制造技术。例如，在精确铸造成型加工方面，在汽车工业中Cosworth铸造采用锆砂砂芯组合并用电磁泵控制浇铸)、消失模铸造及压力铸造已成为新一代汽车薄壁、高质铝合金缸体铸件的三种主要精确铸造成型方法。许多研究预测消失模铸造将是“明天的铸造新技术”。另外，用定向凝固熔模铸造生产的高温合金单晶体燃汽轮机叶片也是精确成型铸造技术在航空、航天工业中应用的杰出体现。

在轿车工业中还有很多材料精确成型新工艺，如用精确锻造成型技术生产凸轮轴等零件液压胀型技术、半固态成型、三维挤压法等。摩擦压力焊新技术近来备受人们关注。

以挤压铸造及半固态铸造为代表的精确成型技术由于熔体在压力下充型、凝固，从而使铸件具有好的表面及内部质量。材料在压力作用下凝固可形成细小的球状晶粒组织。半固态铸造是一种生产结构复杂、近净成型、高品质铸件的材料半固态加工工艺技术。其区别于压力铸造和锻压的主要特征是材料处于半固态时在较高压力下充型和凝固。半固态铸造技术最早在上世纪70年代由美国MIT凝固实验室研究开发，并在90年代中期因汽车的轻量化得到了快速发展，可分为流变铸造和触变铸造。

快速及自由成型制造技术

随着全球化及市场的激烈竞争，加快产品开发速度已成为竞争的重要手段之一。制造业要满足日益变化的用户需求，制造技术必须有较强的灵活性，能够以小批量甚至单件生产迎合市场。快速原型制造技术就是在这样的社会背景下产生的。快速原型制造技术以离散/堆积原理为基础和特征，将零件的电子模型按一定方式离散成为可加工的离散面、离散线和离散点，而后采用多种手段，将这些离散的面、线段和点堆积形成零件的整体形状。有人因该技术高度的柔性而称之为“自由成型制造”。近年来，快速原型制造已发展为快速模具制造及快速制造。它能大大缩短产品的设计开发周期，解决单件或小批零件的制造问题。

激光加工技术多种多样，包括电子元件的精密微焊接、汽车和船舶制造中的焊接、坯料制造中的切割、雕刻与成型等，其中激光加工自由成型制造技术也是重要的发展动向。

参考文献

1.盛晓敏、梁朝晖，等.先进制造技术 [M].机械工业出版社，2000.09.2.魏铁华.论现代制造系统模式的共性 [J].工厂建设与设计，1996.06.

第五篇：中国制造执行系统MES市场研究发展报告摘要(2014)

中国制造执行系统MES市场研究发展报告摘要（2014）

MES作为新兴的市场，在中国的潜能巨大。在全国1200家工业企业中，有1007家企业对MES有潜在需求，占比高达84%。

《中国制造执行系统（MES）市场发展研究报告（2014版）》是e-works研究院立足自身专注于制造业的优势，在对全国工业企业进行大范围调研的基础上，完成的MES市场研究报告。此次调研收集到全国1200家企业的有效问卷，分别对已实施MES系统的企业和未实施MES系统的企业数据进行对比分析。调研报告从企业选型与实施的现状入手，分析MES系统的应用现状与应用需求，探寻市场的机会与发展方向。调查显示，中国制造企业对MES的投资迫切。企业对MES投资的重视程度高，投资金额较大，近三成企业的累计投资金额在500万以上；此外67%的企业对MES项目的累计投资金额超过100万。尤其是50亿以上的大型企业投入明显，52%的企业MES的累计投资超过500万；22.5亿~50亿规模的企业在各个投资区间的分布较平均；3~22.5亿规模的企业呈现“中间高、两端低”现象，投资金额集中在50万~500万间；在3亿以下规模的中小企业中，有68%的企业对MES的累计投资在200万以下。

目前，MES商业化软件的应用率不高。企业在实施MES时购买商业化MES系统的企业不足1/3，38%的企业选择自主开发MES系统，27%的企业选择合作开发MES系统。

企业对MES系统的认知需进一步提升。主要表现在，MES系统实施完后达到项目预期的仅为55%，还有45%的企业MES项目的实施并没有达到初期的目的。从各行业的应用来看，冶金与石化行业的MES应用率最高为62%，最低是机械与装备行业为49%。电子电器行业与汽车与零部件行业的MES应用率居中，分别是59%和60%。

MES作为新兴的市场，在中国的潜能巨大。在全国1200家工业企业中，有1007家企业对MES有潜在需求，占比高达84%。中国的MES市场处于快速的成长和发展期，未实施MES的企业需求固然巨大，但已实施了MES系统的企业对MES的升级需求占比也较高。MES厂商应该对MES的升级需求保持高度的关注度。未应用MES的企业需求占比69%，已应用MES的企业需求占比31%。

中国的MES厂商数量繁多，背景繁杂。在MES商业市场中，既有国际自动化硬件设备背景的厂商如西门子、GE等，又有数据采集人工界面或工业自动化控制系统起家的厂商如Wonderware、应创云相；既有专注于MES系统的厂商如Camstar、艾普工华，也有由某个或某几个专业领域起家的厂商如中渊科技、速威软件；既有大型制造企业自动化部门衍生的MES厂商如宝信、石化盈科，也有传统管理软件提供商起家的厂商如SAP、Oracle、兰光创新、明基逐鹿等。目前厂商数量已经超过100家，市场上相对活跃的厂商数量大约有50余家。

企业对MES品牌的认知有一定的差异。调查显示，已实施MES的企业和未实施MES的企业对MES供应商的品牌认知存在一定的区别，相对而言国际厂商由于较为关注市场推广和品牌塑造，在知名度排名中普遍靠前。

MES产品发源

MES产品

代表公司

典型应用 1 2 自动化领域厂商 专业SCADA、HMI厂商

在自动化设备基础上发展起来的 在自动控制软件的基础上发展起来的

台湾电子行业MES系统在大陆的推广

实施MES中发展起来的

GE Fanuc、西门子、罗克韦尔等 Wonderware、Citech、比邻等

大众汽车、奇瑞汽车等 夏新电子、ut斯达康、中心通讯等 台湾电子行业信息化厂商

资通、羽冠、宝成、明基逐鹿等 Furious 4 国内流程行业大型公司

上海宝信、石化盈科等 宝钢、中国石化 6 PLM厂商

自动识别、质量管理厂商

从PLM延伸发展出来的 向MES领域进行渗透的

UGS等 今朝、灵蛙等

兰普照明 广州本田等 专业的mes软件公司 为制造企业提供专业的信息化软件系统服务

盖勒普(SFC-MES)中船重工等

【关于e-works Research】e-works Research是中国制造业信息化领域最具影响力的独立研究机构，自2002年成立以来，一直专注于制造业ERP领域、PLM领域和IT基础架构领域的市场、技术、应用和产业研究，定期出版PLM、ERP、MES、CAE、信息安全、信息化投资等方面的研究报告。e-works Research也为制造业信息化供应商提供市场调查、产品评估、案例撰写、白皮书策划等专业咨询服务，为制造企业提供信息化评估、需求分析、总体规划、产品选型、项目监理等第三方咨询服务。

e-works Research隶属于e-works中国制造业信息化门户网。e-works是中国制造业信息化领域领先的专业门户网站，拥有67万会员，其中包括5万多名制造企业CIO和高层业务负责人。e-works每年举办40多场信息化专业会议和培训，超过3000家制造企业高层负责人现场交流。

目 录 报告摘要……………………… ……………………………………………………… 7 2 调研背景……………………………………………………………………………… 10

2.1 分析说明………………………………………………………………………………10 2.2 样本情况………………………………………………………………………………10 2.3.1 调研企业区域分布情况…………………………………………………………10 2.3.2 调研企业行业分布情况……………………………………………………………11 2.3.3调研企业规模分布情况……………………………………………………………12 3 MES实施与选型分析………………………………………………………………… 13

3.1 MES投资分析……………………………………………………………………………13 3.2 MES应用模式分析……………………………………………………………………14 3.3 MES项目主导分析………………………………………………………………………15 3.4 MES实施周期分析………………………………………………………………………15 3.5 MES选型要素分析………………………………………………………………………16 3.6 MES项目需求分析………………………………………………………………………17 3.7 主要结论………………………………………………………………………………19 4 MES的应用现状分析………………………………………………………………… 20

4.1 MES各功能模块应用概况……………………………………………………………20 4.2 MES各功能模块应用难点……………………………………………………………22 4.3 MES各功能模块应用效果……………………………………………………………23 4.4系统数据采集与集成应用现状………………………………………………………26 4.5 MES系统应用效果与效益分析………………………………………………………27 4.6 MES应用成功率分析…………………………………………………………………28 4.7 MES应用难点分析…………………………………………………………………28 4.8主要结论……………………………………………………………………………29 5 MES应用需求分析…………………………………………………………………… 30

5.1 MES实施周期预期分析………………………………………………………………30 5.2 MES投资预算分析……………………………………………………………………31 5.3 MES拟应用模式分析……………………………………………………………………32 5.4 MES应用需求分析……………………………………………………………………33 5.5主要结论………………………………………………………………………………34 6 MES厂商知名度分析…………………………………………………………………36

6.1 总体情况分析…………………………………………………………………………36 6.2已应用MES的企业厂商知名度排名…………………………………………………36 6.3 未应用企业的厂商知名度排名………………………………………………………39 6.4 主要结论………………………………………………………………………………39 7 MES市场趋势发展综述………………………………………………………………43

7.1未来市场的整体评价…………………………………………………………………43 7.2未来技术的发展趋势…………………………………………………………………44 8 e-works研究院简介……………………………………………………………………46

图目录

图 1全部样本企业分布情况（区域）…………………………………………………………11 图 2 全部样本企业分布情况（行业）…………………………………………………………12 图 3 全部样本企业分布情况（规模）…………………………………………………………12 图 4 MES项目累计投资………… ……………………………………………………………13 图 5不同规模企业的MES项目累计投资…………… ………………………………………14 图 6 MES系统应用模式………………………………………………………………………14 图 7项目主导部门 …………………………………………………………………………14 图 8 MES项目实施周期……………………………………………………………………15 图 9MES选型的核心要素分析………………………………………………………………16 图 10行业企业MES选型核心要素…………………………………………………………17 图 11 MES系统的项目需求…………………………………………………………………17 图 12行业企业的MES项目需求……………………………………………………………18 图 13各功能模块应用概况………………………………………………………………20 图 14 MES各功能模块在行业企业中的应用情况…………………………………………21 图 15功能模块实施难点概况………………………………………………………………22 图 16 各功能模块在各行业企业的实施难度……………………………………………23 图 17功能模块应用效果概况………………………………………………………………23 图 18 MES各模块应用效果分析（1）………………………………………………………24 图 19 MES各模块应用效果分析（2）………………………………………………………25 图 20 MES各模块应用效果分析（3）………………………………………………………25 图 21 MES系统数据采集方式………………………………………………………………26 图 22 MES与外部系统的集成………………………………………………………………27 图 23 MES应用效果与效益………………………………………………………………27 图 24 行业企业MES应用的成功率………………………………………………………28 图 25 MES九大实施难点排名………………………………………………………………29 图 26 MES的应用需求………………………………………………………………………30 图 27 未应用企业MES拟实施周期………………………………………………………31 图 28 不同规模企业的MES项目预算……………………………………………………32 图 29未应用MES企业的拟应用模式……………………………………………………32 图 30未实施MES企业的需求关注重点……………………………………………………33 图 31各行业对MES的应用需求…………………………………………………………34 图 32 MES厂商总部分布地图……………………………………………………………36 图 33 已应用企业的厂商知名度排名……………………………………………………37 图 34不同区域已应用企业的厂商知名度排名…………………………………………38 图 35不同行业已应用企业的厂商知名度排名…………………………………………38 图 36不同规模已应用企业的厂商知名度排名…………………………………………39 图 37未应用企业的厂商知名度排名……………………………………………………40 图 38不同区域未应用企业的厂商知名度排名…………………………………………41 图 39不同行业未应用企业的厂商知名度排名…………………………………………41 图 40不同规模未应用企业的厂商知名度排名…………………………………………42 图 41 e-works权威发布中英文PLM研究报告…………………………………………47 图 42 e-works Research研究系列评估报告…………………………………………48