ระบบบริหารจัดการการผลิต ( MES ) คือระบบคอมพิวเตอร์ ที่ใช้ใน การผลิตเพื่อติดตามและบันทึกการเปลี่ยนแปลงของวัตถุดิบไปเป็นสินค้าสำเร็จรูป MES ให้ข้อมูลที่ช่วยให้ผู้ตัดสินใจด้านการผลิตเข้าใจว่าเงื่อนไขปัจจุบันในโรงงานสามารถปรับให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มผลผลิตได้อย่างไร^{[ 1 ]} MES ทำงานเป็นระบบตรวจสอบแบบเรียลไทม์เพื่อให้สามารถควบคุมองค์ประกอบต่างๆ ของกระบวนการผลิตได้ (เช่น วัตถุดิบ บุคลากร เครื่องจักร และบริการสนับสนุน)

ระบบ MES อาจทำงานครอบคลุมหลายด้าน เช่น การจัดการคำจำกัดความของผลิตภัณฑ์ตลอดวงจรชีวิตของผลิตภัณฑ์การจัดตารางเวลาทรัพยากรการดำเนินการและการจัดส่งคำสั่งซื้อ การวิเคราะห์การผลิตและการจัดการเวลาหยุดทำงานเพื่อประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ (OEE) คุณภาพของผลิตภัณฑ์ หรือการติดตามและตรวจสอบวัสดุ MES สร้างบันทึก "ตามที่สร้างจริง" ซึ่งบันทึกข้อมูล กระบวนการ และผลลัพธ์ของกระบวนการผลิต สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมที่มีการควบคุม เช่น อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม หรืออุตสาหกรรมยา ซึ่งอาจต้องมีเอกสารและหลักฐานของกระบวนการ เหตุการณ์ และการกระทำต่างๆ

ภายในปี 2025 ระบบการจัดการการผลิต (Manufacturing Execution System หรือ Execution System) จะเปลี่ยนจากซอฟต์แวร์แบบติดตั้งในองค์กรที่มีความยืดหยุ่นต่ำ ไปสู่แพลตฟอร์มแบบโมดูลาร์ที่เชื่อมต่อกับระบบคลาวด์ ปัจจัยสำคัญที่ขับเคลื่อนวิวัฒนาการนี้ ได้แก่:

• สถาปัตยกรรมคลาวด์และไฮบริด:ในขณะที่ MES แบบดั้งเดิมอาศัยเซิร์ฟเวอร์ในพื้นที่ทั้งหมด ระบบสมัยใหม่มักใช้แนวทาง "ไฮบริด" ฟังก์ชันควบคุมแบบเรียลไทม์ที่สำคัญยังคงอยู่ที่ "ขอบ" (ในสถานที่) เพื่อให้มั่นใจถึงความหน่วงต่ำและความปลอดภัย ในขณะที่การวิเคราะห์ข้อมูลจำนวนมากและการจัดเก็บข้อมูลระยะยาวจะถูกถ่ายโอนไปยังแพลตฟอร์มคลาวด์^{[ 2 ]}
• แพลตฟอร์ม Low-code/no-code:แพลตฟอร์มใหม่นี้ช่วยให้วิศวกรการผลิตสามารถสร้างแอปพลิเคชันและแดชบอร์ดแบบกำหนดเองได้โดยใช้อินเทอร์เฟซแบบลากและวางโดยไม่จำเป็นต้องมีความรู้ด้านการเขียนโปรแกรมอย่างลึกซึ้ง รูปแบบ "นักพัฒนาพลเมือง" นี้ช่วยลดต้นทุนและเวลาที่จำเป็นในการปรับแต่งเวิร์กโฟลว์ MES เมื่อเทียบกับระบบเดิม^{[ 3 ]}
• AI และการวิเคราะห์เชิงทำนาย: MES สมัยใหม่ผสานรวมAIและ อัลกอริธึม การเรียนรู้ของเครื่องแทนที่จะรายงานความล้มเหลวในการผลิตในอดีตเพียงอย่างเดียว ระบบเหล่านี้จะวิเคราะห์ข้อมูลในอดีตเพื่อทำนายความต้องการในการบำรุงรักษาอุปกรณ์ (การบำรุงรักษาเชิงทำนาย) และปรับตารางการผลิตให้เหมาะสมแบบไดนามิก^{[ 4 ]}

“ระบบการจัดการการผลิต [ช่วย] สร้างกระบวนการผลิตที่ไร้ที่ติและให้ข้อเสนอแนะแบบเรียลไทม์เกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงข้อกำหนด” ^{[ ​​5 ]}และให้ข้อมูลจากแหล่งเดียว^{[ 6 ]}ประโยชน์อื่นๆ จากการนำ MES ไปใช้ที่ประสบความสำเร็จอาจรวมถึง:

• ลดของเสีย การทำงานซ้ำ และเศษวัสดุ รวมถึงเวลาในการตั้งค่าที่รวดเร็วยิ่งขึ้น
• การบันทึกข้อมูลต้นทุนที่แม่นยำยิ่งขึ้น (เช่น ค่าแรง ค่าของเสีย เวลาหยุดทำงาน และค่าเครื่องมือ)
• เวลาใช้งานที่เพิ่มขึ้น
• บูรณาการกิจกรรมการทำงานแบบไร้กระดาษ
• การตรวจสอบย้อนกลับการดำเนินงานด้านการผลิต
• ลดเวลาหยุดทำงานและค้นหาข้อผิดพลาดได้ง่ายขึ้น
• ลดสินค้าคงคลังลงโดยการกำจัดสินค้าคงคลังเผื่อไว้^{[ 7 ]}

ระบบที่หลากหลายเกิดขึ้นโดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมไว้เพื่อวัตถุประสงค์เฉพาะ การพัฒนาระบบเหล่านี้เพิ่มเติมในช่วงทศวรรษ 1990 ทำให้เกิดการทับซ้อนกันของฟังก์ชันการทำงาน จากนั้นสมาคมโซลูชันองค์กรการผลิตระหว่างประเทศ (MESA)ได้นำโครงสร้างบางอย่างมาใช้โดยการกำหนดฟังก์ชัน 11 ประการที่กำหนดขอบเขตของ MES ในปี 2000 มาตรฐาน ANSI/ISA-95ได้รวมโมเดลนี้เข้ากับโมเดลอ้างอิง Purdue (PRM) ^{[ 8 ]}

มีการกำหนดลำดับชั้นการทำงานโดยให้ MES อยู่ในระดับ 3 ระหว่าง ERP ที่ระดับ 4 และการควบคุมกระบวนการที่ระดับ 0, 1 และ 2 ตามลำดับ เมื่อมีการเผยแพร่มาตรฐานส่วนที่ 3 ในปี 2548 กิจกรรมในระดับ 3 ได้ถูกแบ่งออกเป็น 4 การดำเนินงานหลัก ได้แก่ การผลิต คุณภาพ โลจิสติกส์ และการบำรุงรักษา

ระหว่างปี 2005 ถึง 2013 ส่วนเพิ่มเติมหรือส่วนที่แก้ไขของมาตรฐาน ANSI/ISA-95 ได้กำหนดสถาปัตยกรรมของระบบ MES อย่างละเอียดมากขึ้น ครอบคลุมถึงวิธีการกระจายฟังก์ชันการทำงานภายใน และข้อมูลที่จะแลกเปลี่ยนทั้งภายในและภายนอก

ตลอดหลายปีที่ผ่านมา มาตรฐานและแบบจำลองระดับนานาชาติได้ปรับปรุงขอบเขตของระบบดังกล่าวในแง่ของกิจกรรมต่างๆ ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะรวมถึง:

• การจัดการคำจำกัดความของผลิตภัณฑ์ อาจรวมถึงการจัดเก็บ การควบคุมเวอร์ชัน และการแลกเปลี่ยนข้อมูลหลักกับระบบอื่นๆ เช่น กฎการผลิตผลิตภัณฑ์ รายการวัสดุ รายการทรัพยากร จุดตั้งค่ากระบวนการ และข้อมูลสูตรการผลิต ซึ่งทั้งหมดนี้มุ่งเน้นไปที่การกำหนดวิธีการผลิตผลิตภัณฑ์ การจัดการคำจำกัดความของผลิตภัณฑ์สามารถเป็นส่วนหนึ่งของการจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ได้
• การจัดการทรัพยากร ซึ่งอาจรวมถึงการลงทะเบียน การแลกเปลี่ยน และการวิเคราะห์ข้อมูลทรัพยากร โดยมีเป้าหมายเพื่อเตรียมและดำเนินการตามคำสั่งผลิตด้วยทรัพยากรที่มีความสามารถและความพร้อมใช้งานที่เหมาะสม
• การวางแผนตารางการผลิต (กระบวนการผลิต)กิจกรรมเหล่านี้กำหนดตารางการผลิตโดยการรวบรวมใบสั่งงานเพื่อให้ตรงกับความต้องการในการผลิต ซึ่งโดยทั่วไปจะได้รับจากระบบวางแผนทรัพยากรองค์กร (ERP) หรือ ระบบ วางแผนและกำหนดตารางขั้นสูง เฉพาะทาง โดยใช้ทรัพยากรในท้องถิ่นอย่างเหมาะสมที่สุด
• การจัดส่งคำสั่งผลิต ขึ้นอยู่กับประเภทของกระบวนการผลิต ซึ่งอาจรวมถึงการกระจายล็อต การผลิต และคำสั่งงานเพิ่มเติม การออกคำสั่งเหล่านี้ไปยังศูนย์ปฏิบัติงาน และการปรับเปลี่ยนตามสถานการณ์ที่ไม่คาดคิด
• การดำเนินการตามคำสั่งผลิต แม้ว่าการดำเนินการจริงจะทำโดย ระบบ ควบคุมกระบวนการแต่ระบบ MES อาจทำการตรวจสอบทรัพยากรและแจ้งให้ระบบอื่นๆ ทราบถึงความคืบหน้าของกระบวนการผลิตได้
• การรวบรวมข้อมูลการผลิต ซึ่งรวมถึงการรวบรวม จัดเก็บ และแลกเปลี่ยนข้อมูลกระบวนการ สถานะอุปกรณ์ ข้อมูลล็อตวัสดุ และบันทึกการผลิตในระบบจัดเก็บข้อมูลประวัติ (Data Historian) หรือฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ (Relational Database)
• การวิเคราะห์ประสิทธิภาพการผลิต สร้างข้อมูลที่เป็นประโยชน์จากข้อมูลดิบที่รวบรวมได้เกี่ยวกับสถานะปัจจุบันของการผลิต เช่น ภาพรวมของงานที่อยู่ระหว่างดำเนินการ (WIP) และประสิทธิภาพการผลิตในรอบที่ผ่านมา เช่นประสิทธิภาพโดยรวมของอุปกรณ์ หรือ ตัวชี้วัดประสิทธิภาพอื่นๆ
• การติดตามและตรวจสอบย้อนกลับการผลิตการลงทะเบียนและการเรียกดูข้อมูลที่เกี่ยวข้องเพื่อแสดงประวัติที่สมบูรณ์ของล็อต คำสั่งซื้อ หรืออุปกรณ์ (มีความสำคัญอย่างยิ่งในการผลิตที่เกี่ยวข้องกับสุขภาพ เช่นยา )

MES ผสานรวมเข้ากับISA-95 (เดิมคือPurdue Reference Model “95” ) ด้วยความสัมพันธ์หลายด้าน

ระบบต่างๆ ที่ทำงานตามมาตรฐาน ISA-95 ระดับ 3 สามารถเรียกว่า ระบบบริหารจัดการการผลิต (Manufacturing Operations Management System: MOMS) นอกจากระบบ MES แล้ว โดยทั่วไปยังมีระบบบริหารจัดการข้อมูลห้อง ปฏิบัติการ (Laboratory Information Management System: LIMS) ระบบบริหารจัดการคลังสินค้า ( Warehouse Management System : WMS) และระบบบริหารจัดการการบำรุงรักษาด้วยคอมพิวเตอร์ (Computerized Maintenance Management System: CMMS) จากมุมมองของ MES การไหลเวียนของข้อมูลที่เป็นไปได้มีดังนี้:

• ส่งไปยัง LIMS: คำขอทดสอบคุณภาพ, ชุดตัวอย่าง, ข้อมูลกระบวนการทางสถิติ
• จากระบบ LIMS: ผลการทดสอบคุณภาพ ใบรับรองผลิตภัณฑ์ ความคืบหน้าการทดสอบ
• ไปยัง WMS: คำขอทรัพยากรวัสดุ คำจำกัดความของวัสดุ การส่งมอบผลิตภัณฑ์
• จากระบบ WMS: ความพร้อมของวัสดุ, ล็อตวัสดุที่จัดเตรียมไว้, การจัดส่งสินค้า
• ไปยังระบบ CMMS: ข้อมูลการทำงานของอุปกรณ์ การกำหนดอุปกรณ์ คำขอซ่อมบำรุง
• จากระบบ CMMS: ความคืบหน้าการบำรุงรักษา ความสามารถของอุปกรณ์ ตารางการบำรุงรักษา

ตัวอย่างของระบบที่ทำงานตามมาตรฐาน ISA-95 ระดับ 4 ได้แก่ระบบจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ (PLM), ระบบวางแผนทรัพยากรองค์กร (ERP), ระบบจัดการความสัมพันธ์กับลูกค้า (CRM), ระบบจัดการทรัพยากรบุคคล (HRM) และระบบพัฒนาและดำเนินการกระบวนการ (PDES) จากมุมมองของ MES กระแสข้อมูลที่เป็นไปได้มีดังนี้:

• ถึง PLM: ผลการทดสอบการผลิต
• จาก PLM: คำจำกัดความของผลิตภัณฑ์, รายการขั้นตอนการทำงาน (เส้นทางการผลิต), คำแนะนำการทำงานอิเล็กทรอนิกส์, การตั้งค่าอุปกรณ์
• สำหรับระบบ ERP: ผลการดำเนินงานด้านการผลิต ปริมาณวัสดุที่ผลิตและใช้ไป
• จากระบบ ERP: การวางแผนการผลิต , ข้อกำหนดการสั่งซื้อ
• ไปยัง CRM: ข้อมูลการติดตามและตรวจสอบผลิตภัณฑ์
• จาก CRM: ข้อร้องเรียนเกี่ยวกับผลิตภัณฑ์
• ถึงฝ่ายทรัพยากรบุคคล: ผลการปฏิบัติงานของบุคลากร
• จากฝ่ายบริหารทรัพยากรบุคคล: ทักษะบุคลากร ความพร้อมของบุคลากร
• ถึง PDES: ผลการทดสอบและการดำเนินการในขั้นตอนการผลิต
• จาก PDES: คำจำกัดความของกระบวนการผลิต, คำจำกัดความ ของการออกแบบการทดลอง (DoE)

ในหลายกรณี ระบบ มิดเดิลแวร์สำหรับการบูรณาการแอปพลิเคชันระดับองค์กร (EAI) ถูกใช้เพื่อแลกเปลี่ยนข้อความธุรกรรมระหว่าง MES และระบบระดับ 4 มีการกำหนดคำจำกัดความข้อมูลทั่วไป B2MML ไว้ใน มาตรฐาน ISA-95เพื่อเชื่อมโยงระบบ MES กับระบบระดับ 4 เหล่านี้

ระบบที่ทำงานตามมาตรฐาน ISA-95 ระดับ 2 ได้แก่ระบบควบคุมและเก็บข้อมูลแบบรวมศูนย์ (SCADA), ตัวควบคุมลอจิกแบบโปรแกรมได้ (PLC), ระบบควบคุมแบบกระจาย (DCS) และระบบอัตโนมัติอาคาร (BAS) การไหลของข้อมูลระหว่าง MES และระบบควบคุมกระบวนการเหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันโดยประมาณ:

• สำหรับ PLC: คำสั่งการทำงาน สูตรการผลิต จุดตั้งค่า
• จาก PLC: ค่ากระบวนการ, สัญญาณเตือน, จุดตั้งค่าที่ปรับแล้ว, ผลลัพธ์การผลิต

ระบบ MES ส่วนใหญ่มีฟังก์ชันการเชื่อมต่อเป็นส่วนหนึ่งของผลิตภัณฑ์ การสื่อสารข้อมูลอุปกรณ์ในโรงงานโดยตรงจะเกิดขึ้นได้โดยการเชื่อมต่อกับ PLC บ่อยครั้งที่ข้อมูลในโรงงานจะถูกรวบรวมและวิเคราะห์ก่อนเพื่อการควบคุมแบบเรียลไทม์ในระบบ DCS หรือ SCADA ในกรณีนี้ ระบบ MES จะเชื่อมต่อกับระบบระดับ 2 เหล่านี้เพื่อแลกเปลี่ยนข้อมูลในโรงงาน

มาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับการเชื่อมต่อในโรงงานได้พัฒนาจากOLE for Process Control (OPC) ไปเป็นOPC Unified Architecture (OPC-UA) ซึ่งแตกต่างจากรุ่นก่อนหน้า OPC-UA เป็นอิสระจากแพลตฟอร์ม ทำให้สามารถทำงานบนLinuxและอุปกรณ์ฝังตัวได้ ในขณะเดียวกันก็มีรูปแบบการรักษาความปลอดภัยที่แข็งแกร่ง

ใน สถาปัตยกรรม Industry 4.0 สมัยใหม่ การเชื่อมต่อ MES มักจะขยายออกไปนอกเหนือลำดับชั้นแบบดั้งเดิม ระบบต่างๆ ใช้ โปรโตคอล IIoT มากขึ้น เช่นMQTT (มักจะใช้ Sparkplug B) เพื่อส่งข้อมูลที่มีน้ำหนักเบาไปยังแพลตฟอร์มการวิเคราะห์บนคลาวด์ ทำให้เกิดสถาปัตยกรรมแบบไฮบริดที่ OPC-UA จัดการข้อมูลเครื่องจักรที่ซับซ้อน และ MQTT จัดการข้อมูล telemetry ที่รวดเร็ว^{[ 9 ]}

• การควบคุมองค์กร
• การบูรณาการระดับองค์กร
• ระบบข้อมูลห้องปฏิบัติการ
• การจัดการการดำเนินงานด้านการผลิต
• ระบบดำเนินการพัฒนาและกระบวนการ
• การจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์
• สถาปัตยกรรมอ้างอิงองค์กรของ Purdue

• Scholten, Bianca (2009). คู่มือ MES สำหรับผู้บริหาร: เหตุผลและวิธีการเลือกใช้ การนำไปใช้ และการบำรุงรักษาระบบการจัดการการผลิต (MES ). Research Triangle Park, NC: International Society of Automation. ISBN 9781936007035.
• การบูรณาการระบบควบคุมองค์กร ตอนที่ 1: แบบจำลองและศัพท์เฉพาะ Research Triangle Park, North Carolina, USA: International Society of Automation. 2000. ISBN 1556177275.
• การบูรณาการระบบควบคุมองค์กร ตอนที่ 3: แบบจำลองกิจกรรมของการจัดการปฏิบัติการผลิตรีเสิร์ชไทรแองเกิลพาร์ค รัฐนอร์ทแคโรไลนา สหรัฐอเมริกา: สมาคมระบบอัตโนมัติระหว่างประเทศ 2005 ISBN 1556179553.
• แบบจำลองอ้างอิงสำหรับการผลิตแบบบูรณาการด้วยคอมพิวเตอร์ (CIM)มูลนิธิวิจัยเพอร์ดู ปี 1989