MES（制造执行系统）是一套面向生产制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，主要用于从订单下达到产品完成的整个生产过程中的优化管理，它可精细化管控生产，实现车间透明化管理。MES 可以对来自 ERP（企业资源计划）软件的生产订单及计划信息，进行细化拆分，将指令传递给底层 DCS（分布式控制系统）控制，也可以实时监控底层生产状态，采集设备仪表的状态数据，并将生产数据及时反馈给计划层。

MES 系统的作用包括：

• 物料管理：原材料的出入库，称量管理；

• 设备管理：清洁状态，效期管理；

• MES 生 产 工 单 的 创 建，并将其分解成小工单下发给DCS+Batch 系统；

• MES 工单和 DCS 工单的同步运行，并记录生产线上的数据、操作过程；

• 可以产生电子批记录（EBR）。

DCS+Batch 系统在工业 4.0系统中属于最底层，用于实现现场仪表数据的采集，控制设备的运行，实现生产配方的灵活搭建。它可以接收 MES 的生产任务，创建工单并启动，将生产过程中的实时数据提供给 MES 系统。

DCS+Batch 系统的作用包括：

• 配方的灵活搭建，满足多产品的需求；

• Batch API 接口的应用：实现自动创建订单并启动；

• Batch 通过单元来进行配方的搭建，并接收 MES 下发的单元指令；

• Batch 批次和 MES 工单的同步运行。

  
  

MES 和 DCS 是两个不同的软件平台，如何使 MES 的生产任务顺利地下达到 DCS+Batch 系统？具体方法可以参考图 1。

MES 和 DCS 之间可经过 OPC 服务器这一桥梁，将 MES 中的工单信息、设备信息以及交互信息，顺利地传递给 DCS 系 统；同时DCS 系统反馈 MES 需要的数据，最终在 MES 系统上生成电子批记录。

（1）OPC服务器的作用OPC 服务器的作用是存储MES 和 DCS 交互用到的数据表，这些数据表包括：Batch 配方的数据表、创建 Batch 订单的数据表、MES 下发生产任务的数据表以及Batch 启动信息的数据表（如图 2所示）。

图 2 MES 获取 Batch 信息的数据表

（2）Batch API接口的作用在每台 Batch 服务器上运行API 接口的服务，该服务可监听已发布的配方，并将发布的配方同步到数据库中。MES 下发工单任务到 OPC 数据表，API 接口监听数据表，当有新的工单任务产生时，API 接口会自动根据配方信息创建 Batch 订单，然后启动Batch 订单。图 3 展示了 Batch 服务器的应用界面。

Batch 系统是搭建生产工艺流 程 的 平 台：将 DCS 系统中的Phase 功能整合到 Batch 平台上，开放给生产工艺人员进行组合，便可完成不同工艺流程的搭建。Batch 中的订单包含多个批次生产，从小规模的批生产到极大规模的批生产，都能在 Batch 平台中进行搭建。根据批次信息可以检索到该批次的数据、报警消息以及审计追踪等信息，方便操作人员分析该批次的生产过程。

Batch 可提供 4 种单元分配策略（如图 4 所示），以满足配方的灵活搭建，具体如下：

图 4 Batch 平台选择单元的 4 种方式

● 首选单元：编辑配方时直接指定固定的执行单元；

● 最长闲置时间：Batch 订单发布后，系统会自动选择同类型单元中空闲时间最长的单元；

● 操作员选择：Batch 订单发布后，由操作员通过对话框手动执行单元分配；

● 过程参数：由过程参数字段中选择的变量决定执行配方的单元。

MES 会 下 发 设 备 编 号， 当DCS 收到 MES 的设备编号后，便会以过程参数动态分配单元，实 现 MES 和 DCS 的 无 缝 链 接。在实际的生产中，制药企业经常会根据工艺需求动态选择设备来进行生产。在这种情况下，MES 会选择设备进行前清场工作，并把设备编号发给 Batch 系统，在适当的时机启动 Batch 的订单。动态选择单元的优势在于，对于流程相同的同类设备，创建一个配方就能满足所有需求。图 5 展示了批次订单中的动态选择单元。

图 5 批次订单中的动态选择单元

MES 下发的设备编号是通过 Batch层级关系传递到配方中，然后通过单元参数下发到要运行的单元，完成动态选择单元的目的，如图 6所示。

图 6 Batch 参数层级传递示意图

MES 和 DCS 的同步运行提高了生产流程的规范性，能够有效减少误操作的发生，从而提高生产效率。同时，它也提高了生产指令上传、下达的效率，使得生产信息得以及时反馈到管理层。除此之外，该系统还方便了制药企业对批次数据进行分析，可为找到“黄金批次”提供数据支持。

总而言之，通过实施 MES 系统和DCS+Batch 系统的联动，制药企业得以将工厂的信息化和自动化水平提升到一个新的高度。