学校代号 11799 学号 2005600027
分类号C93 密级
硕士学位论文论文题目：汽车制造企业MES体系结构及关键技术
论文作者： 齐 飞
指导教师姓名、职称： 白健明 教授
学科专业： 企业管理
研究方向：管理决策与支持系统
学位授予单位：重庆工商大学
论文提交日期：2008年5月30日答辩日期：2008年6月4日
2008年 5月30日
学校代号：11799
学 号：2005600027
密 级：
重庆工商大学硕士学位论文
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
学位申请人姓名： 齐 飞
导师姓名及职称： 白健明 教授
培 养 单 位： 管理学院
专 业 名 称： 企业管理
论文 提交 日期： 2008-5-30
论文 答辩 日期： 2008-6-4
答辩委员会主席： 梅洪常 教授
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
重庆工商大学硕士学位论文
摘要
随着现代企业之间竞争的加剧，实施信息化管理是现代制造企业的必由之路。ERP和MES是现代制造业信息化管理中两个重要的内容。其中ERP是建立在信息技术的基础上，以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP主要是针对企业资源计划做历史性分析并预测将要发生的事件，但它无法对企业车间执行层所发生的实时事件（如生产线实时生产数据、实时库存数据等）进行及时处理，同时也缺少足够的信息控制。
MES处于企业上层计划层和下层车间层之间的企业执行层，它主要负责企业生产管理和调度执行。MES通过对生产过程进行实时监视、诊断和控制，为企业信息化系统提供实时信息，有效地指导企业的生产运作过程，从而实现企业实时的信息化管理。但MES缺乏来自上层计划层的有效决策信息。因此，从企业运营的角度来看，两者相互补充、互为依存。ERP为MES提供了企业生产所必需的上层计划信息，MES 为企业提供了底层实时的生产现场信息。目前，国内外对制造执行层的MES软件开发与应用还相对薄弱。企业界和相关研究单位对MES的重视远低于对上层ERP和底层车间自动化生产的重视程度。国内对MES系统的研究多数只停留在MES的思想、内涵及体系结构方面的问题上，应用系统开发一般局限于MES单一功能或部分功能，大多数为解决生产过程中某个特定领域问题的专用MES（point MES），对车间层、单元层的研究大都着重控制模型的研究。很少从MES角度研究开发面向整个制造过程的集成化管理和控制软件。
因此，本文旨在对MES系统在汽车制造企业中的应用作探讨。根据通用MES的功能模型理论，本文结合汽车制造企业具体的生产特点和制造企业MES系统设计原则、功能模块等对汽车制造企业MES体系的核心功能和总体结构作了试探性的构建。在文章第四部分，本文对汽车制造企业MES实施中的MES/ERP系统的信息集成内容以及集成的过程作了讨论；针对汽车制造的特点，对汽车VIN条代码的管理和应用作了探讨并构建了VIN条码管理系统；最后创新性的将RFID技术引入汽车制造车间实时数据采集当中，以期对MES在汽车制造企业的实施有所帮助。
关键词：管理信息系统制造执行系统企业资源计划 VIN技术
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
Abstract
With the increasingly fierce competition, the implement of information management is the only way out for modern manufacturing enterprises. ERP and MES are two essential contents of the informationization of modern manufacturing industry. ERP, based on thoughts of systematic management, is built on the basis of information technology which provides a management platform of decision-making for the decision-makers and common employees. Though ERP can make historical analysis of the resources and prediction of the future for the company, it cannot timely deals with the current happenings in the factories with less information control of the factories.
MES, located between the upper layer ERP and the lower layer PLC, is the executive layer which is largely in charge of manufacturing management and the execution of scheduling. MES provides the system with real-time information through real-time monitoring, analyzing and control over production processes which directs firms’ operation of production efficiently. Unfortunately, MES cannot get necessary information sources with ERP. Hence, from the firm’s perspective, ERP and MES are mutually complementary and depend on each other where ERP gives MES with necessary planning information while MES provides ERP with real-time production information in the factories. At present, the development and application level of MES software is low home and abroad. Enterprises and institutions attach less importance to MES than ERP. In China, researches on MES focus on the thoughts, contents and structures. The system development of MES is limited on one or several specific functions which are designed for specific problems and researches on production are emphasized on control model while there are few researches on integrated management and control MES software designed for the whole manufacturing processes.
Therefore, this paper is aimed at the discussion of the application of MES into Auto firms. The paper, based on the theory of general MES function model, makes a tentative construction of the core functions and whole structure of MES system in Auto firms according to the unique production attributes in the firms and the design rules of MES system. In addition, the paper discusses tthree key technologies in the implement of MES which includes integration of MES&ERP and VIN as well as technology of data collecting.
Keywords: MIS（Management Information System）ERP（Enterprise Resource Planning ）MES（Manufacturing Execution System ） Technology of VIN
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目录
摘要.............................................................III Abstract..........................................................IV 第一章 绪论. (1)
1.1 选题的背景和意义 (1)
1.1.1 我国汽车制造业发展环境分析 (1)
1.1.2 我国汽车制造现状及未来发展趋势 (4)
1.1.3 我国汽车制造企业的信息化需求 (7)
1.2 国内外ERP及MES研究现状 (7)
1.2.1 国外研究发展现状 (7)
1.2.2 国内研究现状 (9)
1.3 本文主要研究内容和方法 (10)
第二章 企业资源计划ERP与制造执行系统MES (12)
2.1 企业资源计划ERP (13)
2.1.1 企业资源计划概述 (13)
2.1.2 企业资源计划的实施中的问题 (14)
2.2 制造执行系统MES (16)
2.2.1 制造执行系统概述 (16)
2.2.2 制造执行系统的特点 (21)
2.3 ERP与MES的关系 (24)
2.4 ERP和MES的应用 (25)
2.4.1 ERP在汽车制造企业的应用 (25)
2.4.2 MES在汽车制造企业的应用 (25)
第三章 汽车制造企业MES核心功能及体系构建 (27)
3.1 MES系统的设计原则 (27)
3.2 汽车整车的制造工艺流程 (27)
3.3 汽车制造企业MES总体结构 (30)
3.4 汽车制造企业MES的核心功能模块 (32)
第四章 MES实施的关键技术 (35)
4.1 MES/ERP系统的信息集成 (35)
4.1.1 MES/ERP信息集成的原则 (35)
4.1.2 MES/ERP信息集成的内容 (36)
4.1.3 MES/ERP信息集成的过程 (38)
4.2 VIN条代码的管理 (39)
4.2.1 VIN条代码概述 (39)
4.2.2 VIN条代码的管理和利用 (40)
4.2.3 VIN条码系统功能模块 (41)
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
4.3 实时信息采集技术 (42)
4.3.1 条形码识别技术 (43)
4.3.2 无线射频识别技术（RFID） (44)
第五章 总结和展望 (51)
5.1 论文总结 (51)
5.2该课题未来的展望 (51)
参考文献 (53)
攻读硕士学位期间发表论文目录 (56)
致谢 (57)
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第一章 绪论
1.1 选题的背景和意义
随着经济全球化和全球信息化进程的不断加快，信息技术及其应用已经渗透到经济和社会的各个领域，成为各个国家提升产业结构、提高劳动生产率、推动经济快速增长和增强国家综合实力最先进的生产力。信息化是当今社会上世界经济和社会发展的大趋势，也是我国产业优化升级和实现工业化、现代化的关键环节之一。面对这样一个机遇，各种信息化系统在我国企业中也逐步得到广泛的应用和实施。
在中国加入WTO、国内汽车市场进一步开放的大背景下，我国的汽车制造企业面临着竞争日益激烈的市场环境，其必然需要进行信息化建设。虽然目前国内大部分汽车制造企业的信息化总体水平比较低，无论是在企业资源计划（ERP）系统建设还是制造执行系统（MES）的应用方面，都存在信息化建设表面上的重视和实际应用不足的问题[1]。对于汽车制造企业来说，其信息化管理水平的高低不仅对其企业自身，也会对其关联企业的生产经营产生重大影响。
1.1.1 我国汽车制造业发展环境分析
汽车产业是一个庞大的社会经济系统工程，是国家民族工业的重要组成部分。汽车产业拥有庞大的消费群体，在我国国民经济产业中处于举足轻重的地位。长期以来，汽车产业作为国家重点投资和发展的产业，虽然取得了一定的成绩，但是与世界汽车工业先进国家相比还有很大差距。目前，我国汽车产业发展环境正在日益完善，国民经济持续快速发展，人民收入和消费水平不断提高，对汽车等高价值商品的消费能力日趋增强。与此同时，国家也出台了一系列政策，改善汽车消费环境，鼓励居民购买汽车。自从中国加入WTO以后，国际汽车巨头悉数进入中国，带来了先进技术和经营理念，可供消费者选择的车型大幅增加，但同时我国的汽车产业尚属幼稚产业，除了具有巨大的潜在市场外，并无竞争优势，
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
中国汽车产业欠缺的是行业的整体竞争力。随着经济全球化，我国的汽车产业必须面对国际与国内广泛领域的挑战。
（1）国民经济在重化工业拉动下持续快速发展
近年来，我国国民经济继续高速增长。这其中重化工业对国家经济的拉动作用日趋增强，其对国民经济的贡献率不断提高，中国国民经济已经进入到重化工业化阶段。重化工业化阶段是大量消费资源、大量积累财富的阶段，也是固定资产投资增长较快的阶段，重化工业增长速度必然快于其他行业，并具有较长的持续性，我国经济高增长格局已基本形成。从消费市场看，目前也具备了进一步快速发展的动力和空间。随着我国经济进入新一轮增长周期与市场化程度的不断提高，经济增长的内生性、稳定性进一步增强，内需将会进一步扩大，消费政策、消费体制、消费环境也会得到进一步改善，这些都将为汽车消费增长带来巨大潜力。
（2）汽车生产消费政策将进一步完善
为了促进我国汽车产业的健康、快速发展，国家近年来颁布了一系列有关汽车业的产业政策来规范汽车业的生产、销售和技术开发等环节。汽车产业政策重点从生产环节向销售环节转变，以便更好地发挥汽车产业的支柱作用。近期产业政策的主要导向包括：开发和生产柴油轿车和微型车，提高燃气公共汽车和出租车，推动电动汽车、混合动力、燃料电池汽车发展；支持企业生产大功率客车和载货车；支持和鼓励骨干企业兼并重组其他企业，扩大效益，提高国际竞争力；进一步鼓励并支持企业自主开发或者利用外国技术开发具有自主知识产权的乘
用车产品，提高自主研发能力；辅助汽车零部件企业的发展，新增同步发展能力，按照专业分工、层次清楚的零部件产业结构，向系统性、模块化、规模化方向发展；限制利用散件进行简单组装，特别是引进散件进行组装；进一步规范市场秩序，促进公平竞争。
（3）我国汽车消费市场增长潜力巨大
随着经济的持续发展，人民收入水平的不断提高，国家有关鼓励私人购车政策的出台，私人购车逐渐成为汽车市场需求的主体。世界汽车发展史表明，当私人汽车需求成为主体后，汽车市场将逐步进入稳定增长期。汽车生产企业为争夺
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市场扩大生产规模，提高生产专业化程度，加快产品研发和技术改造，从而促进汽车工业的进步。
2004年底，我国汽车生产能力超过500万辆，汽车产量从1980年22万辆快速增长到2004年507.05万辆，居世界第4位，2004年汽车销量507.11万辆，居世界第3位，我国已经成为世界汽车生产与消费大国。2006年我国汽车产量达到700万辆，其中轿车387万辆，比上一年增长39.7%，表1.1显示了我国汽车业产量每增加一百万辆所用年限。
表1.1 我国汽车业产销量达到不同百万辆级所用年限
产销量 (万辆) 100200300400500728所需年限 (年) 3682112
达到时的年份 19922000200220032004 2006达到100万辆时的始年，是第一汽车制造厂开始生产汽车的1956年算起
（4）汽车市场消费结构转变
在过去的计划经济时期，汽车一直被作为生产资料进行管理。但随着中国经济的快速发展，这一情况发生了根本性变化。随着人民生活水平的提高，个人购车比例逐年快速增长，中国汽车市场消费结构已经发生重大变化。据统计，2004年我国个人汽车保有量从1990年的81.6万辆增加到1497.2万辆，增长17倍，个人汽车保有量占全国保有量的比重则从14.8%上升到55.3%。2006年末全国民用汽车保有量达到4985万辆（包括三轮汽车和低速货车1399万辆），比05年末增长15.2%，其中私人汽车保有量2925万辆，增长23.7%；民用轿车保有量1545万辆，增长27.2%；这其中私人轿车1149万辆，增长33.5%。数据显示，私人轿车和私人汽车的增长，都明显超过轿车和汽车保有量的增长，轿车超过6.3%、汽车超过8.5%。
（5）汽车消费市场的制约因素
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
随着汽车保有量的快速增加，道路拥挤、环境保护、燃油供给、停车难、保险费用增加等一系列问题接踵而来。2004年底，我国汽车保有量达到2709万辆，全国汽车耗油3050万吨，占汽油消费总量的52％，能源、环境、交通等方面的矛盾日益突出；另一方面，国际原油价格持续大幅上涨，使汽车使用成本增加；此外，大气污染和交通的堵塞已经成为部分大中城市可持续发展的瓶颈。由于国内汽车消费量较大的城市交通堵塞以及车辆泊位短缺的矛盾突出，汽车消费增速放缓，结构调整加快，近期市场变化将呈现出一些转型特征。
总之，我国的汽车工业已经初步显示出产业关联度大、资金积累能力强和就业人口多等特点。因此，中国汽车市场的发展趋势势不可挡，未来我国汽车市场发展空间巨大。随着汽车价格、居民收入和消费结构、消费信贷、消费环境的改善，特别是新产品的推出，今后10－15年中国将成长成为全球最大的汽车市场。尽管在2006年国内汽车市场重新实现高速增长，我们也应该注意到，与2002、2003两年的市场高速增长所不同的是：汽车市场已经全面由卖方市场转向买方市场。
1.1.2 我国汽车制造现状及未来发展趋势
现代汽车制造企业产品面临的环境以及研发困惑在于，汽车产品生命周期越来越短，产品质量和交货期已经成为主要竞争因素，个性化定制愈来愈多，多品种、小批量生产愈来愈大，汽车制造面临的是“大市场、大竞争”[2]。总的来说，合资企业、外资企业的信息化建设比较深入，整车生产企业优于改装车及零部件生产企业。
一、目前我国汽车行业存在的问题及制约因素
（1）汽车行业信息化管理应用不足
信息化水平直接关乎企业的管理、生产、成本、效率等各个环节，最终全面影响企业的竞争力。和其他行业相比，汽车行业的信息化建设复杂程度高、涉及范围更广。除常规的信息化应用之外，企业还需要考虑产品全生命周期管理、曲面造型、模具设计与制造、供应商管理、库存管理、精益生产、及时生产(JIT)、分销管理、制造执行系统(MES)、质量统计分析、无线射频识别(RFID)等的应用。
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目前，我国大型的汽车整车制造企业和零部件企业均不同程度地应用了产品研发和企业管理领域的信息技术，信息化建设已经给这些企业带来了明显的效益。但是，总体上我国汽车行业的信息化普及程度还比较低，大多数汽车零部件企业还处于信息化建设的初级阶段。其中，整车制造商的内部信息化水平最高，而零部件供应商信息化平均水平相对较低，汽车经销服务商的信息化水平最弱。更重要的是存在新老系统的整合、重复投资，IT和业务协同不足，缺乏弹性，不能很好地支持业务。因此，中国汽车企业要在全球化背景下具有强大的竞争力，必须在信息化建设方面追赶上世界先进汽车企业。
在全球化竞争因素的驱动下，我国汽车行业信息化持续增长。最近发布的我国汽车行业信息化报告显示，由于利润下降，刺激了我国汽车行业未来信息化投资持续上升。2006年我国汽车行业信息化投入有小幅上升，信息化投资额将达到35.65亿元，同比增长将达17.2%。其中，供应链管理系统(SCM)是2006年IT 系统投资重点。2007年和2008年增长幅度将会进一步加大。
（2）产品水平低，产品开发能力不足
我国汽车产品总体水平同汽车工业发达国家相比仍存在很大差距，至少落后于汽车工业发达国家10-15年，几乎所有轿车厂家都不具备开发国际先进整车的能力。我国的微型车、中型货车、以及部分轻型货车、轻型客车和部分零部件在国内市场上具有比较优势，但其质量性能与国外相比也存在不小的差距。
开发能力薄弱直接影响到我国汽车工业的健康和持续发展，已经成为制约我国汽车工业发展的巨大障碍。我国汽车工业技术开发能力不足主要表现在以下方面： 1）缺乏有经验的、掌握先进技术的人才； 2）基础研究不够，欠缺相关资料和经验的积累； 3）基础条件较差，相关开发试验设备较少。
总之，技术开发能力不足是造成我国汽车产品结构不合理，产品缺乏国际竞争力的主要原因，是我国汽车行业必须解决的关键问题。
（3）产业组织结构不合理，未形成有效的规模效益
“散、乱、差”问题是中国汽车工业发展中长期没有完全解决的问题。目前全国共有汽车整车生产企业120多家，生产厂家过多导致无法形成汽车生产的必要经济规模，生产效率低。2004年，按集团口径统计，年产100万辆以上的汽
汽车制造企业MES体系结构及关键技术
车企业只有1家，年产10万辆以上的10家，年产6万辆以上的13家，年产1万辆以上的28家，70%以上的厂家产量不足1万辆。而国外最大的10家最大汽车厂家产量均已超过200万辆，居前20位的厂家产量也都超过50万辆，规模经济导致的竞争优势显著。
二、汽车制造业发展趋势
综合考虑我国汽车制造业现状和世界汽车工业发展历程及趋势，未来我国汽车产业的发展趋势主要有如下几点：
（1）联合兼并重组进程加速
汽车发达国家的汽车工业发展史，同时又是一部生产集中程度越来越高的联合兼并史，汽车工业的技术特点、产品特点、生产特点就决定了汽车工业本身必须实行集团化经营。目前，很多世界汽车大公司（含零部件公司）都在进行合并联合，而且这种合并联合趋势还将继续发展下去。未来的世界汽车工业将形成几家大公司主宰世界汽车市场的局面。现代汽车工业发展的特点表明：汽车工业升级为支柱产业的前提是建成一批在国际上具有竞争力的大企业。中国的汽车工业要提高竞争力，必须进行资产重组，以实现优势互补和规模化经营。因此，加快集团化进程既是汽车企业自身发展的需要，也是应对汽车工业全球化的需要。 （2）汽车市场全球化进程加快
进入21世纪，在世界各国产业结构调整和贸易及投资自由化迅速发展的带动下，各国的经济交往日益密切，极大地促进了世界经济的分工与合作，世界汽车工业的全球化进程也日益明显。主要表现在如下三个方面：首先是大型汽车跨国公司为扩大市场积极与发展中国家汽车制造企业进行合作。其次，发达国家的汽车公司均相互持股，或分别在对方国家设厂生产。第三是主要大公司均推行零部件全球采购政策，从而进一步推动了汽车生产全球化趋势。
国内外汽车工业发展的现状与趋势表明，未来的我国汽车工业必将更深入地参与全球化，在产品、市场、生产经营、资本和技术等方面逐步实现全球化运作，只有这样才能迎接汽车工业贸易与投资自由化的挑战。
（3）模块化生产和系统化供货将成为发展潮流
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在世界汽车生产制造中，模块化生产和系统化供货已经成为不可阻挡的发展潮流。整车厂将不仅仅在产品上而且在技术上依赖配件厂商，使得零部件厂商成为决定未来汽车工业发展的重要力量。对于国内汽车企业来说，国内小规模的模块化生产方式已有局部开始运用，正处于起步阶段。
中国汽车整车企业为降低生产成本、提高竞争力势必要采取系统化供货、模块化生产这种世界流行的采购方式，随着国内汽车市场的竞争日益激烈，国内各大汽车整车企业利用模块化方式采购的零部件比例将不断提高。
（4）低污染、节能汽车是发展方向
环境污染、能源紧缺已经成为全世界共同关心的重要问题。在世界汽车界，低污染、节能汽车已经成为世界各大汽车公司竞争的又一焦点。许多世界知名汽车厂家已经开始逐步推出了具有高科技水平的环保概念车，以便引导世界汽车新潮流。
1.1.3 我国汽车制造企业的信息化需求
汽车企业管理的重点是随着汽车行业的发展而不断变化的。在汽车行业发展初期，汽车生产的组织形式是按库存生产，汽车品种单一。例如，20世纪20年代福特公司只生产单一的黑色T型车，汽车企业管理的重点在于如何提高产品质量、扩大企业的生产能力以及提高劳动生产率。随着人们生活水平的提高，人们对于汽车的消费需求更加注重个性化，汽车生产由过去的以产品为中心转变为以客户为中心，汽车企业的生产组织形式也由过去的按预测生产转变为按预测加订单的生产组织形式，甚至一些先进的汽车制造企业已经做到完全按订单生产。对于现代汽车企业来说，管理的重点在于快速响应客户的订单需求、准确合理的排产计划以及精确的成本控制。
1.2 国内外ERP及MES研究现状
1.2.1 国外研究发展现状
上世纪80年代后期，全球竞争日趋激烈，企业的上层生产计划管理系统ERP 受到市场的影响越来越大，ERP系统所做出的计划的适应性问题日渐突显出来，与底层生产过程之间脱节的矛盾也日趋严重[3]。如何有效地解决两者之间的矛
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盾，充分利用上下两层之间的数据，提高计划的实用性和灵活性，同时又能改善企业生产线的运行效率，已经成为一个重要的研究课题[4]。一些学者开始意识到：制造执行系统MES是解决这一问题的有效途径。AshokK.Nangid和Melyssa、Evanson等人（1997）总结了MES信息系统与过程控制系统的集成；JeffLoeb（l997）提出了在工厂级信息处理中制造执行系统和JIT原理的应用等。C.Gilman（1998）总结了虚拟企业集成设计与制造以及使用的企业规则、智能代理、STEP标准和工作流程。美日欧等工业发达国家很重视对MES技术的研究与系统开发，业界逐渐形成了一些从事MES开发的专业公司，并且其系统也开发了相当成熟的标准。1998年，AMR提出了制造业务过程的REPAC（ready、execution、process、analyze、coordinate）模型，该模型描述了完整的制造业务过程[5]；为了使用企业敏捷化的要求，2004年MES国际联合会提出了C-MES体系结构，建立了协同MES的功能模型[6]。
日本学者则更加强调对生产现场各种信息的实时采集与集成，将过程信息(PIMS，工厂信息管理系统)作为MES的核心；他们认为通过CIM(计算机集成制造)将工厂系统和业务系统进行理想整合的具体化是支撑工厂生产功能的骨干系统，是连结ERP系统和DCS系统的神经系统和桥梁；也是根据ERP提出“生产什么、生产多少”的宏观指令，进行何时何分、哪条生产线投入何种原料、用何种工艺、完成何种产品的具体指令和调度；在MESA的l1个功能中，他们强调生产现场信息数字化管理、工艺管理、物流管理、质量管理、生产指令、进度跟踪管理、设备运行监督与控制等生产环节的管理。总结日本企业引入MES软件的必要步骤和注意事项，即计划编制、组织组建、培训与准备、需求定义、建模与差异分析、概要设计与详细设计、客户定制化的开发与测试、设备安装定义、软件接口规格定义与设计、接口开发与联调共10个步骤和注意MES在经营系统的重要地位，考虑生产现场信息系统的五个要素一人、信息系统、业务规则、设备和产品，区分客户信息的必要性、MES软件包的适应性，注重项目管理，强调应用效果，快速实施和投用，生产现场系统是MES成功的基础等事项。
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1.2.2 国内研究现状
就国内而言，MRPII、MIS已渐成熟和普及，而对制造执行层的MES软件开发与应用还相对薄弱。国内企业界和相关研究单位对MES的重视远远低于对ERP和车间自动化生产的重视程度。迄今为止，国内对MES系统的研究多数只停留在MES
的思想、内涵及体系结构方面的问题上，在应用系统开发方面一般局限于MES单一功能或部分功能，多数只为解决生产中某个特定领域问题的专用MES（point MES），对车间层、单元层的研究大都着重控制模型的研究[7]。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。九五期间，北京航空航天大学、东南大学、南京理工大学等单位在国家863计划资助下在MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作。例如：北航的张书亭，周华，杨建军等人从建立敏捷制造企业的车间生产管理系统出发，研究了MES的功能和应用特点。南京理工的夏敬华，陈杰等人提出面向敏捷制的车间先进管理控制系统（AMCS），试图构建车间级的敏捷制造系统（AMES）。东南大学的宋海生等人[8]研究了网络联盟企业中基于Web的分布式生产单位MES软件体系结构，同济大学的于海斌等人则对可集成的MES技术体系进行了探讨。饶运清等[9][10]认为MES是实现车间生产管理敏捷化的基本技术手段，指出敏捷化、智能化和集成化是MES技术与系统的重要发展趋势，并采用分布式人工智能中的MAS（Multi-Agent System）理论与方法以及基于CORBA的分布式对象技术研究敏捷化只能MES框架模型。
十五期间，国内的学者、企业对MES进行了探索性的研究，并针对汽车、航空等典型行业进行了重点应用开发，并取得了初步成效。同时也出现了一些较为成熟的MES产品，如：ICON-MES、OrBit-MES、天为MES等。一些大学和科研所等单位在国家863计划资助下，在MES理论与应用系统开发方面做了一定的工作，但依然还有很多没有解决的问题，例如系统的可集成性差、缺乏智能性和敏捷性、缺乏非常规信息条件下的科学决策方法等。虽然专用的MES能够为某一特定环境提供良好的性能，却常常难以与其他应用系统集成。国家863计划2003年重点资助《流程工业（石化/化工行业）MES关键技术及系统研究》项目，其主要内容：以过程数据模型为核心，连接实时数据库和关系数据库，对生产过程进行实
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时监视、控制和诊断，进而完成环境监测、单元整合、过程模拟和参数优化，并在生产过程管理层进行物料平衡、生产计划、调度、排产、离线与在线模拟与优化等。
在工厂自动化FA(Factory Automation)方面，我国制造企业过去多是强调物流自动化。如自动化生产设备、自动化检测仪器、自动化物流运输存储设备等等。虽能取代不少人工劳动并解决一些生产瓶颈。但因缺少相应的信息集成系统，并不能充分发挥其功效。形成了所谓的“自动化孤岛”[11]。通常的制造执行系统(MES)是以ERP与企业自动化设备集成作为主要目标的。但是对于离散型制造业来讲，由于其生产工艺、资金等因素的影响，大多数企业的底层自动化设备有限[12]，其制造执行系统(MES)的需求重点落在实时数据库。实现生产过程实时数据的采集和处理、作业计划与动态调度、细化到工序、班次、操作人员的生产统计与分析等等，与自动化设备的连接中，主要解决如何在物料出入库过程中引入条形码的数据采集系统是较为普遍的需求，与ERP产品实现一体化，是离散型ERP管理的延伸[13]。
目前国内推广MES一般仅限于大中型企业，并处在实施和准备阶段，真正成功案例尚不多见。因此需要进一步加大力度进行MES集成信息模型、MES的智能性、敏捷性以及常规及非常规信息条件下决策方法等方面的研究。此外，目前国内还没有自主开发的很成熟且得到广泛应用的MES软件。即使由所谓的车间层控制，也多数是收集相关资料再通过批处理方式录入而已，其功能十分有限。随着企业信息化水平的不断提高，企业逐渐认识到实现企业计划层与车间执行层的双向信息流交互，通过连续信息流来实现企业信息全集成，是提高企业敏捷性的一个重要因素[14][15]。
1.3 本文主要研究内容和方法
当前汽车制造行业面临市场的激烈竞争，汽车制造企业要改变以往把生产车间当作“黑匣子”的生产方式，将MES引入汽车制造企业将对其提升自身生产效率、提高企业竞争力有很大帮助。将MES引入汽车制造企业，使管理决策层、和客户能实时掌握生产车间的实时数据信息，不仅管理决策层能做出最优决策，客
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户也可以实时了解订单生产情况；可以加强企业成本管理和综合调度；提供企业的经营管理的决策效率。
本论文共分为五个章节。第一章首先介绍了本文选择的背景和意义，主要分析了目前我国汽车行业发展现状以及汽车制造行业目前所面临的问题；其次综述了国内外MES及ERP的研究现状。第二章主要介绍企业资源计划ERP与制造执行系统MES系统、两者在企业信息化体系结构中的地位和相关关系以及ERP、MES 信息系统在我国汽车制造企业中的应用现状；第三章首先介绍汽车制造的工艺流程，然后并根据汽车制造车间生产工艺流程以及MES模型构建原则构建了汽车制造企业MES的体系结构和核心功能模块；第四章分别从宏观和微观层面选取讨论MES/ERP系统的信息集成和车间实时数据采集技术；第五章是本文的结论和展望：主要对该课题的研究内容进行总结，并指出论文研究内容的创新点和该课题未来的发展方向和前景。
在研究方法上，本文首先通过文献归纳法对前人关于MES的研究成果进行归纳总结，并据此指出目前MES研究和应用的盲区。本文主要探讨的MES研究中较少涉及的MES在汽车制造行业的应用问题，采用模型构建法，在对汽车制造工艺流程研究分析的基础上构建了汽车制造企业MES系统的核心功能结构和整体体
系结构。第三章首先对MES系统进行整体体系结构构建，体系结构主要用来描述MES系统的各个功能模块以及模块间的数据流；然后建模MES系统进行核心功能，MES的核心功能模型主要是构建MES系统实现的核心模块及模块间相互关系。
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第二章 企业资源计划ERP与制造执行系统MES
企业信息化实质就是借助计算机、互联网等信息手段以及运筹学、统计学等学科知识将企业的经营和管理流行数据化、理性化进而生成理性的信息资料，提供给企业内各个层次的管理者以使其掌握企业动态业务中的各种信息，做出有利于生产要素组合优化的决策、合理配置企业资源，从而使企业能够适应瞬息万变的市场经济竞争环境并取得最大经济效益。企业信息化是一种持续改进的企业的生存与发展方式，它将引导企业持续不断地提升自身的核心竞争能力。
企业信息化要求将其所有运行过程计算机化和网络化，各种信息经采集、加工后，提供给相关部门，以做出有利于企业不同阶段产品生产要素组合优化的决策。企业信息化使企业的运行质量和应变能力得到较大提高。在商品经济的大环境下，企业面临日益激烈的巿场竞争，为增强其在巿场中的竞争能力，随着产品生命周期的缩短和对产品质量和成本的重视，制造业信息化的步伐也不断加快，而这一趋势在以批量生产为特征的汽车行业又最为突出。但据统计，在批量生产的条件下，产品开发的成本仅占总成本的5%左右，而产品制造过程对总成本的影响却高达70%。因此，企业生产制造过程信息化是一个当今重要的课题。
上个世纪80年代，我国企业信息化开始起步，最初从企业产品设计信息化起，CAD的应用成为这个时期的代表；80年代中期开始，企业进入了生产流程和生产工艺信息化阶段，生产设备逐步实现自动化和现代化；进入90年代，企业会计电算化、财务业务一体化以及持续至今的制造资源计划(MRPII)、企业资源计划(ERP)和后期出现的制造执行系统(MES)逐步发展起来。
以ERP为代表的管理信息系统，强调企业计划性。ERP以客户订单和市场预测为计划的起点，通过工厂级计划、车间计划等层次将计划分解，最后形成工单，工单执行完毕后，将执行结果录入信息系统中。这些系统以计划的手段来力求充分利用企业内各种资源、降低库存、提高企业的整体运作效率。以数控加工、柔性制造系统为代表的自动化技术，强调生产设备的控制―通过设备控制对企业生产活动进行优化控制，减少人为因素的影响，提高产品质量与系统运行效率。
重庆工商大学硕士学位论文
2.1 企业资源计划ERP
2.1.1 企业资源计划概述
2.1.1.1 企业资源计划的定义
ERP是企业资源计划系统(Enterprise Resource Planning)的英文缩写，是由美国著名的计算机技术咨询和评估集团Garter Group Inc.提出的，它是为了适应知识经济时代特征3C－顾客（Customer）、竞争（Competition）、变化（Change）等，整合企业内部和外部的所有资源，旨在消除生产经营过程中一切无效的劳动和资源，以实现企业信息流、物流、资金流和业务流的有机集成，使得企业内外部各业务流程无缝平滑地衔接，提高顾客满意度为目的而建立起来的面向供应链的管理工具。ERP的基本思想是供应链管理，融合系统化、网络化和全球化管理、业务流程重组等管理理论于一体，实现企业资源的开放性管理于全局性优化。目前ERP的功能越来越有外延的趋势，如图2.1所示[16]。ERP首先是一种管理思想，它将很多先进的管理思想嵌入信息系统之中；其次，ERP是一套先进的计算机管理系统的集成[17]。
图2.1 ERP的外向延伸
2.1.1.2 企业资源计划的发展阶段及其主要功能模块
一、ERP的主要发展阶段
ERP理论的形成大致经历了五个阶段：基本MRP阶段、闭环MRP阶段、MRPII 阶段、ERP阶段以及E-ERP阶段[18]。
第一阶段：基本MRP阶段。20世纪60年代的制造业为了打破“发出订单，