一、制造执行系统和批执行系统的介绍

制造执行系统（Manufacturing Execution System，简称MES）是一种面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。它位于上层的企业资源规划（ERP）系统与底层的工业控制系统之间，负责监控和管理工厂的生产活动。MES系统的核心功能和特点可以归纳如下：生产调度、生产计划管理、质量管理、设备管理、跟踪追溯、流程管理、资源分配和状态监控、绩效分析、系统集成、数据收集和存储。

批执行系统BES（Batch Execution System）是一种专门用于管理和控制批处理生产过程的系统。BES是一种基于ISA 88标准的系统，它专注于设备控制，特别适用于需要精确控制生产流程、配方和批次生产的行业。BES的主要功能包括：批次管理、配方管理、过程控制、资源调度、数据记录与分析。

二、工作流程的两个基本模型

（一）策划模型

策划模型是一种预先设计好的工作流程模型，它通过详细规划和安排各个步骤来确保任务的顺利进行。策划模型的主要特点包括：

1. 预先规划：策划模型强调在任务开始之前进行详细的规划和设计。这意味着所有的步骤、任务和决策都被提前确定下来，并且按照预定的顺序执行。
2. 固定性：策划模型通常是固定的，一旦确定下来就不会轻易改变。这种固定性使得策划模型适用于那些需要高度一致性和可预测性的场景。
3. 自动化程度高：策划模型通常与自动化工具结合使用，以减少人工操作，提高效率。通过定义好任务、角色和规则，策划模型可以实现重复性任务的自动化。
4. 适用于内部协调：策划模型主要用于组织内部的流程管理，因为它依赖于预先设定的规则和步骤，适合于组织内部的高效运作。

策划工作流程对于已经定义了范围的工作或任务工作效果最好，例如执行ISA 88的任务。使用ISA 88模型的BES使用策划模型。每一个配方都是策划工作流程，以一种策划的方式命令低级行为（在ISA 88里被称为设备阶段）。低级的顺序是阶段逻辑，通常在设备模块中实现。这个模型支持以单一视图查看批处理的状态，并且为不同配方和不同设备之间的低级设备阶段设计复用性。BES配方是特殊的工作流程。它们遵循策划模型，其主要目标是控制设备。设备的控制可以对自动化设备直接进行，也可以命令操作员进行设备控制。因为集中于设备控制，批处理系统也实施工作流程的模式和状态控制。模式允许操作员控制工作流程的执行，允许其在自动模式下运行，单一步进流程使用半自动化模式或者整个工作流程完全为手动而没有自动步进。状态控制允许工作流程暂停、重启、停止和中止。

（二）编排模型

编排模型则是一种更为灵活和动态的工作流程模型，它强调在任务执行过程中对资源的协调和调度。编排模型的主要特点包括：

1. 动态调整：编排模型允许在任务执行过程中根据实际情况进行调整。这意味着它可以适应外部环境的变化和不确定性，具有较强的灵活性。
2. 目标导向性：编排模型更注重实现特定的目标，而不是严格按照预设的步骤执行。它通过协调各资源之间的相互作用来达成目标，具有较强的目标导向性。
3. 自治性：编排模型通常不依赖于一个集中的指挥者或协调者，而是由各个参与者自主进行协调和调度。这种自治性使得编排模型适用于需要高度灵活性和自主性的场景。
4. 适用于跨组织协调：由于其高度的灵活性和目标导向性，编排模型更适合用于跨组织的协调和合作。它可以通过一系列编配（即预先定义的步骤和决策）来实现不同组织之间的有效协作。

MES一般都采用编排模型。MES经常处理有外部事件或其他工作流程触发的手动任务。MES经常对于处理特殊情况和错误具有重要的逻辑。工作流的实现可以考虑集成开源工作流框架，如：Activiti、Camunda、Flowable。

三、如何选择

对于运行工作流程来说，有一个基于简单决策的模式，如图1所示。如果系统收到的过程指令要求完成多个独立的工作（批处理或生产运行），或者有在制品（WIP）受到运行级管理，那么一般会有一套工作流程系统接受过程指令、辅助将每个过程指令分割成不同工作、为各个工作中心分配工作（流程单元、生产线等等）、并追踪WIP。这种情况下，在工作中心内部有工作流程协调活动。顶层的工作流程可配置，也可以根据工具的选择进行动态的解读。在各个中心使用MES或批处理系统进行决策制定时，可以根据决策树来确定需要使用的合适的模型。在任何复杂的制造工厂里，不同工作中心可能会有不同的模型。例如，对于主要流程可能采用批处理模型、对于包装采用手动工作流程、对于来料和物料准备采用混合模型。

决策树
　　可以采用图2中的决策树为工作中心选择最佳方案。在选择模型的时候可以考虑如下4种基本的决策：
　　1.需要被控制的基本动作中设备执行的动作占了多少百分比？这也包括那些必须要手动完成的设备动作（开阀、启动马达、设置设备参数、顺序启动设备）。
　　■ 如果设备执行动作的百分比高（例如超过75%），那么BES通常是最好的选择。
　　■ 如果设备执行动作的百分比很低（例如低于10%），那么工作流程系统通常是最好的选择。
　　■ 除此以外，最佳选择需要额外的决策。
　　2.主要协调是通过设备事件还是手动事件进行的？
　　■ 如果主要协调是通过设备事件进行的，例如完成设备阶段，那么模型4通常是最好的选择。
　　■ 如果主要协调是通过手动事件进行的，那么模型5通常是最好的选择。
　　3.是否存在自动化代码？
　　■ 如果为工作中心写入自动化代码，那么模型1是最好的选择。
　　■ 否则，最佳选择需要额外的代理阶段来封装设备控制。
　　4.设备有没有PackML接口？
　　■ 如果有PackML设备接口，那么模型2是最佳选择。
　　■ 否则，模型3通常是最佳选择。

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