（一）工業4.0趨勢下的信息系統模型
工業4.0標準一直都在動態變化，以目前的趨勢分析來看，從信息系統模型的角度出發，表現為如下圖所示的特點：以工廠MES與企業ERP為核心，云計算、大數據、各層次用戶群融合在一起，可以整體實時動態變化。要搞清楚這個異常復雜的模型，我們就要從核心入手，先搞清楚工廠MES與企業ERP的異同與聯系。
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圖1 工業4.0標準特點
（二）先搞清楚MES系統的核心：ISA-95標準
我們在定義MES技術及其在改進卓越制造的過程中所扮演的角色時，其中最重要的是ISA-95標準。該標準由國際自動化協會（ISA）聯合生產制造業協會，以及包括控制、ERP和MES等多個行業系統供應商共同開發制定而成。ISA-95利用生產運營管理（MOM），來描述MES的概念，在某種程度上該詞具有更廣泛含義；但是兩者其實都在嘗試，為商務物流軟件以及生產制造運營軟件之間的信息交換建模。它們還為軟件執行的活動、以及生產制造運行系統內部的信息交換建模。下圖描述了ISA-95中規定的生產制造過程中決策制定的各個層級。
圖2 生產制造過程中決策制定的各個層級
其中，第4層，業務規劃和物流決策，由ERP和供應鏈管理系統（SCM）為決策提供支持。第3層，是傳統的MES功能，用于提供追蹤信息并進行趨勢分析，并為諸如工作流程、配方控制以及維護等方面的決策提供支持。第0層、1層和2層，則是和實時生產事件相關，比如過程檢測、監控過程的操作以及過程自動化技術等相關。這是分布式控制、監測控制和數據采集（SCADA）以及可編程邏輯控制器（PLC）系統的應用領域。ISA-95還致力于改進不同層級之間，尤其是ERP和MES系統之間的互操作性。下圖描述了精簡的ISA-95標準系統概覽，并將其映射到普渡參考模型。虛線代表ERP系統和控制系統之間可能存在的邊界。
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圖3 精簡的ISA-95標準系統概覽
在大多數典型的流程中，計劃訂單先傳遞給控制層，然后控制層返回生產線的響應和功能信息。該標準描述了物料、人員、設備和其它信息，這是建立一個有效的計劃模型所必需的信息。該標準并不是要決定哪些系統在哪些情況下可以使用。它僅僅是提供中立客觀的指導準則和數據交換結構，這樣企業就可以據此做出調整，以便適應公司的具體情況。
ERP和MES系統之間的區別與聯系
ISA-95標準還提供了定義生產運營管理活動功能范圍的指導原則。這包括管理定義、資源管理、詳細計劃、調度、執行管理、數據采集、追蹤和分析，這些定義可以用于生產、維護、質量和庫存等多個領域。傳統上，MES一度被視為ERP（第4層）與控制和自動化層（第2層）之間的解釋層。在該角色中，MES系統的目的就是記錄、控制所有來自于ERP層的產品訂單（以幾乎實時的方式）。實現的方式，就是通過與控制層的接口，來收集和提供實時產品數據，并將所有必要的物流和財務相關數據傳回ERP系統。但是，僅僅這樣來定義MES的功能，并不能判定其在提高生產制造能力、質量和靈活性方面所具有的巨大潛力。它處理實時數據、執行業務規則，并將其與工程、質量和生產質量流程整合起來的能力，使其成為持續改進的理想平臺。靈活的架構要想發揮MES真正的潛力，需要將注意的焦點，從試圖在分類目錄中定義每件事的位置，轉向定義為了實現最終用戶產品價值的最大化所需的事。自從生產制造企業解決方案協會（MESA）開發出第一套模型以來，MESA和行業普遍認為，在生產制造公司內共存的不同系統之間的界限是流動的，而不是僵化不變的。在考察ERP和MES軟件之間的界限時，可以發現很多功能之間，有明顯的重疊。比如，計劃、訂單控制、人力資源和維護管理，當然這只是舉了幾個例子。在組成MES層和監控層（第2層）的活動中，也可能存在功能重疊。先進的分析框架，有助于幫助企業確定在不同層面上部署系統的可行性、工作量、費用、靈活性、以及可維護性。例如，由CGI/Logica創建的框架，歸納了15種類型的問題，可以幫助生產制造企業確定其軟件需求。部署系統的標準包括：1、分辨率：進行追蹤所需的數據分辨率是多少？2、響應：運行所需的是實時數據嗎？還是可以以批處理的方式進行？3、可配置性：該配置是否具有開箱即用的產品特性，還是必須進行客戶定制開發？4、可改變性：生產制造過程在確定的時間內必須保持穩定，還是需要頻繁的改變或修正？
（三）模塊化的MES系統
相較于包含所有可能功能的整體解決方案，MES必須由一系列的模塊組成，這樣工廠就可以根據其業務情況，從中選擇合適的模塊來實施。模塊化通過以下方面來提供幫助：1、可擴展性：由于策略問題或者人員或者財務資源等方面的原因，生產制造商希望逐步部署所需的功能；2、遷移：與可擴展性類似，功能模塊需要逐步引入，與此同時保持與原有解決方案的交互；3、領域專業化：盡管MES可以提供的功能涵蓋的范圍非常廣泛，但是并不包括某些特殊行業的需求。4、模塊化不能增加到現有軟件產品中去。產品在初始階段，就必須按照模塊化設計，并且通過結構化或者基于解決方案的框架，為將來的擴展保持開放狀態。這種更模塊化、系統化的軟件開發方法的另外一大優點是，它是一種更通用的系統，可以適用于不同行業、可以應對生產制造所帶來的更為廣泛的挑戰。它還提供了一種為整合不同工藝過程的、更復雜的場景建模的能力。