在上世纪九十年代,制造执行系统(MES)正式进入人们视野。1990 年,AMR 公司首次提出并使用了“MES”这一术语,提出了三层模型(3rd layer model)来描述制造业信息化结构。该模型将位于ERP/SCM 与 DCS/PLC 之间的中间层称为执行层,即 MES,强调它是企业计划系统与现场控制系统之间的桥梁。
1993 年,AMR 进一步推出了 MES 集成模型,基于实时数据库支撑,归纳出四大核心功能:
工厂管理——包括资源、调度及维护的统一管理;
工艺设计——实现文档、标准及工艺流程的集中管理与优化;
过程管理——实现回路监控、数据采集与实时控制;
质量管理——覆盖统计质量管理(SQC)与实验室信息管理系统(LIMS)等。
1997 年,MES 行业协会 MESA 明确了 MES 的功能组件,提出了 11 项基本功能。只要系统实现其中任意一项或多项,即可视为具备 MES 能力。该 11 项功能包括:
资源分配与状态监控;
作业计划与排产;
工艺规格与标准管理;
实时数据采集与记录;
人员管理;
质量监控;
过程控制与高级过程控制(APC)、模型驱动的分析与仿真;
设备维修管理;
绩效分析;
生产单元调度;
产品追溯与追踪。
同年,美国仪表学会(ISA)启动了企业控制系统集成标准(ISA‑SP95)以及批量控制标准(ISA‑SP98)的编制工作,为后续的标准体系奠定了基础。
进入 21 世纪后,MES 标准化进入加速阶段。以 Purdue 模型为框架,ISA 于 2000 年发布了 SP95.01 模型与术语标准,随后在 2001、2002、2003 年陆续推出了对象模型属性、制造信息活动模型以及制造操作对象模型等子标准。这套体系被统称为 ISA‑95 标准,逐步成为 MES 开发、实施以及 ERP 与 MES 接口治理的权威参考。
ISA‑95 标准的影响迅速扩展至全球。法国、德国、意大利、日本、英国、肯尼亚等地区相继将其纳入本地标准体系。2003 年,国际电工委员会(IEC)正式采纳 ISA‑95,发布了 IEC 62264‑1(模型与术语),随后在 2004 年推出 IEC 62264‑2(对象模型属性),并于 2007 年完成 IEC 62264‑3(制造操作管理活动模型)的发布,形成了完整的三部曲标准体系。
这些标准的核心价值在于:
统一术语与模型:为跨企业、跨地区的系统集成提供共同语言,降低沟通成本。
层级分离:明确了企业层(ERP/SCM)与现场层(PCS/DCS)之间的功能边界,确保信息在不同层级之间高效流转。
可扩展性:标准框架支持后续的云计算、物联网和人工智能技术接入,为工业互联网时代的智能制造提供了坚实基础。
回顾近三十年的发展历程,MES 已从最初的单一功能软件演进为覆盖资源、计划、质量、维护、绩效等全链条的综合平台。随着实时数据库、边缘计算和大数据分析技术的持续突破,MES 正在向更加 智能、更加柔性的方向迈进,成为实现流程工业数字化转型的关键枢纽。
未来,企业在构建综合自动化系统时,仍需围绕 ISA‑95/IEC 62264 等成熟标准进行系统选型和架构设计,确保信息流、物料流与价值流的同步优化,从而在激烈的市场竞争中保持持续的技术优势与运营效率。








