定义制造业操作（定义 MES/MOM 系统）

制造业操作包含众多工厂级活动，涉及设备（定义、使用、时间表和维护）、材料（识别、属性、位置和状态）、人员（资格、可用性和时间表），以及这些资源与包含其信息碎片的众多系统之间的互动关系。为了界定MES/MOM系统的边界以及与用户和其他系统的互动，并协调这种功能组合，最大限度地利用商业MES/MOM软件产品，需要一个制造业参考框架。MOM制造业操作标准促进了MES/MOM的设计理念。

制造业操作标准 — ANSI/ISA-95

有许多数据模型可用于指导开发制造和供应管理系统。其中一个用于制造系统的流行参考模型是国际自动化协会（ISA）的五部分标准，名为ANSI/ISA-95企业-控制系统集成。本文使用该标准中的模型和术语来定义制造执行系统解决方案的用户和功能要求。ISA-95标准定义了一个分层的系统模型，包含了企业内用于支持和执行制造运营管理的领域层级。第4层功能（任务和交流）包含了商业计划和物流层面，并支持普渡企业模型中更高的领域层次（第5层及以上）的供应链管理。第3层功能将制造运营管理定义为商业MES工具的领域。

按照目前的结构，ANSI/ISA-95由以下部分组成，总标题为企业-控制系统集成。

ANSI/ISA-95.00.01-2010 — 第 1 部分：模型和术语
ANSI/ISA-95.00.02-2010 — 第 2 部分：对象模型属性
ANSI/ISA-95.00.03-2012 — 第 3 部分：制造运营管理 (MOM) 的活动模型
ISA-95.00.04 草案——第 4 部分：MOM集成的对象模型属性
ANSI/ISA-95.00.05.-2012 — 第 5 部分：企业与制造间事务

定义的MES/MOM领域仅包括生产、质量、维护和库存操作管理功能、功能内的任务以及操作中的任务和操作顺序之间的交流。以下是识别 ISA-95 模型第 3 部分的MES/MOM 活动的组成部分：

生产运营管理：制造工厂第3层的管理活动，协调、指导、管理和跟踪每一个消耗原材料、能源、设备、人员和信息的操作，以生产符合成本、质量、数量、安全和及时性要求的产品。MES的功能主要来自于这个活动模型，其次是来自于下面的辅助活动模型。
维护运营管理：管理活动协调、指导和跟踪维护设备、工具和相关资产的功能，以确保其可用于生产运营。这包括转换、设置和原地清洁的活动和操作。
质量运营管理：管理活动协调、指导和跟踪测量和报告质量测试活动的职能，以支持生产运营。质量操作管理的广泛范围包括质量操作和对这些操作的管理，以确保中间和最终产品的质量。
库存运营管理：这些活动协调、指导和跟踪在工作中心之间和内部转移物料的功能，并管理有关物料位置和状态的信息，以支持生产运营。

关于上述模型或ISA-95标准的更详细解释，请参考ANSI/ISA-95.00.03-2011 - 企业控制系统集成第3部分：制造运营管理 (MOM) 的活动模型。

MES/MOM 用户和功能需求模型

使用标准驱动的制造信息模型，可以实现为车间内特定的实时工作过程指定所需的制造执行系统解决方案的形式。该信息模型提供了一个框架，可与用户需求规范（URS）和高级功能需求规范（FRS）一起使用。这些指南可以帮助企业选择一个现成的商用现成（COTS）MES产品，提供最高级别的可配置性以满足制造领域的特定需求。这种设计方法可确保MES项目为车间管理层提供当前和准确的MOM可视性，以允许执行实时工作流程，不会因非增值数据交换或执行任务而造成损失。

图 3-5：ISA-95制造运营管理模型

在制造领域，许多自动化信息系统被应用于企业和现场安装层面，为调度/计划、执行、管理和分析提供应用，以支持运营工作流程。这些应用程序维护着与生产有关的财务和资产管理以及监管数据要求。ISA-95第1部分和第2部分中模型的最初使用定义了第3部分中每个制造操作活动和功能的当前执行情况；图3-5被用作ISA-95的基础，以定义定义、执行和支持车间的实时工作流程所需的功能和交换的逻辑位置，以完成生产订单并管理企业的资源。

MOM活动确定了功能、任务和数据交换，这些活动完全是第4层或第3层的实施。根据制造环境的形式，这些任务通常被分配给第4层的系统或第3层的系统。特定工厂的用户和功能要求确定了哪种系统和架构可以支持交易率、参数化数据加载、交换时间和持续改进的变化管理程度的实时工作流程要求。

在商定了既定的边界要求后，下一步是在整个制造领域进行详细的车间功能需求收集会议，以建立一个基准的MES功能需求矩阵。这些逻辑分组需求的结构和组织的主要来源是遵循既定的指导方针，如ANSI/ISA-95.00.03-2012 - 企业控制系统集成第3部分：MOM的活动模型来定义功能边界。在每个工厂区域、生产线和操作中，出现了关于当前条件和期望操作条件的具体细节。

每个活动模型的第3部分任务清单是任何给定制造情况下用户系统需求的60%。第3部分的定义为发现其他40%的用户系统需求提供了一个良好的框架。如图3-6所示，根据第三部分的标准生产操作活动模型和准则（图3-6，虚线 "A"），为特定的操作或生产线绘制了一张整体图，确定了每个MES/MOM系统的边界（虚线 "B"）。这个例子强调了与第3部分标准中的规范化功能边界的偏差。这个模型提供了：

建立URS项目边界的框架。
系统的FRS的数据库类结构和操作类型框架。
MES系统的实施和接口边界。
评估每个MES/MOM系统的商业软件供应商产品的基准。

图 3-6：ISA-95 第 3 部分生产运营管理活动模型示例

其结果是一个用户驱动的URS和一个符合具体、明确的行业准则的高级FRS。这种方法为与外部供应商和系统集成商以及内部部门（制造、工程、IT、财务）的清晰沟通建立了一种共同语言。

确定总体 URS 和高级功能需求后，项目将按以下步骤进行：

完成一个商业案例分析
准备MES/MOM产品要求
完成市场调查，以确定合适的MES产品的可用性
制定采购策略
制定详细的功能要求规范（数据库结构、交易、生产规则、序列/工作流程逻辑、操作模式之间的转换以及用户界面要求）。