这两年刮起了“黑灯工厂”的热潮，顾名思义就是不开灯也可以运转的工厂：自动分拣、自动装卸、自动搬运、一体化生产流水线，实时抓取并监控产品库存、订单数量、交货情况等数据信息……每处都体现着智能化，因为整个流水线实现了机器的全自动运行，所以黑灯工厂其实也叫智能工厂。
成千上万的传感器监测每一台机器的状态变化，而这一切的背后，正是MES系统在承担“指挥官”的角色。
上一期《半导体CIM系统到底是什么》一文中提到，想要实现生产过程的全面自动化，首先需要建立起一个"千眼"般的感知系统，能够对车间各环节的运行状态进行全方位监测，而MES系统（CIM系统中的核心）正是这一"千眼"的中枢大脑。
很多制造企业的数字化转型都是从MES等系统开始着手：搭建一套管理和优化生产执行过程的信息系统。但其实在未理清公司整体建设思路和规划蓝图时，盲目上各种系统会适得其反，今天就来聊聊关于MES的一些知识。
01MES的概念
MES（制造执行系统）是一种软件系统，旨在监控、控制和优化制造过程。在半导体工厂中，负责监测生产进度、收集生产数据、协调生产流程，并与EAP、ERP等系统交互，确保生产计划的执行。
这里有两个注意点：
1、MES是对整个车间制造过程的优化，并根据生产瓶颈进行合理的产能调配
2、MES与EAP系统配合，EAP实时收集生产过程数据，MES根据后台卡控规则将生产数据进行相应的分析和处理
一般来说，如果一家企业选择使用MES系统，那他们对MES系统的要求不仅仅是追溯流程，而是关注制造执行过程中跟踪和管控关键工序的人机料，保证生产是按照工艺要求进行的，从而达到生产质量提高、自动化程度提高，品质损失降低、生产费用降低的效果。
中国工业MES起始于上世纪80年代中期，开始的定位是为了解决生产过程的数据管理需求的单一生产记录型系统，经历了近40年的发展，已经进化为全方位的企业级生产执行系统。
02 MES与EAP、ERP
以芯享科技合作过的某头部半导体工厂的信息化架构为例，一般包含：企业管理层（决策层）-控制层-生产制造层-设备接口层-设备层，其中企业管理层由ERP等系统构成，生产制造层由MES、WMS等系统或平台构成，设备接口层由EAP等系统构成。
该工厂此前已经存在多种系统，但厂内的生产、人力、财务、采购等系统数据孤岛的情况一直存在，比如订单数量金额发生了变化，但这种变化并没有反映到生产系统上，存在了断层，导致工厂在人财物上都会有一定程度的损失与信息滞后。
EAP是是工厂自动化不可缺少的自动化控制系统，它在工厂的设备和MES系统之间搭起一座桥梁，使设备有能力将数据传输到MES，也能将MES及关联系统的资料下发给设备。
ERP涵盖了企业管理的各个方面，从财务管理到供应链、生产、销售、人力资源和项目管理，可帮助企业实现高效的运营和管理。MES向ERP提供实时的生产数据和状态信息，ERP则将相关的财务、物流等信息传递给MES。
ERP的业务领域宽广，但管理颗粒度不够，精细度不足，无法对生产现场进行有效的管控。底层的车间数据反馈和ERP系统的数据识别的延滞会影响生产信息的透明性，制造类企业需要提供产品可追溯性，同时满足客户对追溯性的要求，例如用条码追溯生产日期、设备参数，这时候MES系统的作用就显而易见了。
在工业4.0的背景下，将各业务系统实现协同和集成，就会实现快速生产、小批量生产、定制化生产，这也是现代工业所需要的。
03
中国工业为什么需要MES
由于行业特征比较明显，每个工厂的标准不同，生产的产品不同，原材料不同，半成品不同，所以没有通用的MES系统，半导体行业是对MES依赖程度最高的行业之一。
国内某8英寸厂是芯享科技的客户，从建厂初期就选择了芯享的解决方案，当被问到企业为什么需要MES的时候，负责人说：“确实做到了生产自动化，降本增效是肯定的，MES 将生产周期缩短了35%-40%，自然也就提高了效率。”
生产过程的实时监控和管理，提高生产效率和质量，降低生产成本，提高企业的竞争力等，都是大量企业建设MES系统实践后得出的结论，所以先进半导体工厂必须需要MES系统。
国内MES市场可谓是百花齐放，但是聚焦到半导体行业，MES系统研发出来是一方面，能否实际投产又是另一方面，从8英寸产线到12英寸产线，工序、复杂度都增加了好几个量级，所以很少有企业会选择自研MES，一般会和深耕半导体领域的厂商进行合作。
一座量产的12英寸晶圆厂需要投入800亿元以上，在进行MES系统选择的时候，会从功能清单、集成性、开发难度、实施能力等方面考虑。传统的乙方都是以现有的系统去推销给客户，但客户买入后往往不太懂如何使用或无法让系统效益化最大化，可能直接造成项目烂尾。芯享科技的推进方法是：先以先进制造所需功能为基础设计、开发及测试，接下来进行产能提升压力模拟测试，然后再推进到产量规划较少的12英寸晶圆厂，经过一系列的验证成熟之后再推进至量产型的12寸晶圆厂，用甲方的思维推进甲方的智能制造，这样可以极大概率保证项目和系统的稳定运行。
以芯享科技的MES系统为例，提供B/S、C/S架构，支持客户端或浏览器形式进入系统；提供可直观的建模功能，主要功能模块支持二次开发；高可用的容灾错架构，一旦需要升级，可在不中断系统的情况下进行。
下面给大家说明MES是如何帮助实现规范化、自动化的生产流程的：
（1）生产管理：
生产建模、品质管理、批次管理、在制品管理、载具管理，实现对产品制造过程中的全线跟踪
- 登记产能，并且根据产能进行工单批次排产，设备计划改机
- MES从ERP系统同步工单信息，卡控生产工序，实时追溯生产数据
- 扫码自动绑定生产信息
（2）设备管理：
设备状态监控、备件管理、设备效率、设备参数监控、设备维修等
- 实时监测异常设备
- 实时更新出入库记录，追踪备件领用记录
（3）品质管理：
产品追溯、IQC/PQC/OQC 检测、巡检、返工/报废、制程能力等
- 支持对接SPC，进行质量监测分析
- 自动拦截异常批次
- 定义生产过程中的间隔周期、固定周期、批次过站周期
（4）报表分析：
- 丰富多样的控制图及报表功能，完成生产 KPI 报表及过程分析报表
- 数据来源清晰，可自由形成分析维度
同时，仅仅关注MES也是不够的！
MES和其他系统的集成协同运转；以MES为基础导入战情中心、RCM、OCR、RPA、EBOM、EPT等系统来提升生产效能及降低生产成本；应用YMS、DDMS及机器学习等大数据分析加速良率的提升，也是一个先进的半导体工厂该考虑的重中之重，这也是芯享科技最擅长的事情。