计算机行业专题报告：国产生产控制类软件迎发展机遇

（报告出品方/作者：华泰证券，谢春生、郭雅丽）

MES通过信息交互实现制造运营管理

MES(ManufacturingExecutionSystem)，制造执行系统，是面向车间生产的管理系统。制造执行系统协会（MESA）对MES的定义为：在产品从工单发出到成品完工的过程中，制造执行系统起到传递信息以优化生产活动的作用。根据MESA的定义，MES系统包括11个功能模块。主要包括：资源管理、工序管理、单元管理、生产跟踪、性能分析、文档管理、人力资源管理、设备维护管理、过程管理、质量管理和数据采集。

MES填补上层计划管理系统与下层工业控制之间的空白。根据S-95标准的定义，信息系统架构可以分为Level0到Level4五层，MES处在Level3层，主要能力在于制造运营管理，主要实现生产定义、生产能力、生产调度和生产性能四类信息的交互。从企业管理上层来看，ERP系统是实现企业级管理的主要软件工具，系统主要功能包括财务、人力、销售、生产、库存等等，定位更偏中后台。从企业管理底层来看，自动化软件和工业控制软件是实现过程级管理的主要工具，自动化的主要目标是通过软硬件系统的配合，实现生产效率的提高和劳动力的解放。

MES在不同行业应用有所区别

MES在流程行业中是实行物料跟踪、生产计划等的重要基础。典型的流程生产行业包括医药、石油化工、电力、钢铁制造、能源、水泥等。流程行业制造过程中主要采用按库存、批量、连续的生产方式，主要工艺流程包括混合、分离、粉碎、加热等物理或化学方法。此外，在工艺过程中，除了产品和中间产品，还可能带来副产品、协产品、回流物和废物等。MES可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作，是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其他生产管理的基础。

MES系统在离散行业的应用，可以使传统生产过程透明化，将分散的生产流程实现一体化管理。典型的离散行业包括机械制造、电子电器、航空制造、汽车制造、家电制造、装备制造等。离散行业制造过程往往呈现品种多、批量小、交货期紧等特点，生产任务繁多，且插单现象时有发生，高效、科学排产是离散行业难点。MES在离散行业的应用侧重于对生产过程的管控，包括生产计划制定、动态调度、生产过程协同及库房精益化管理等，可以帮助管理者实时掌控生产计划、调度、质量、工艺、装置运行等信息及情况，使生产相关部门及时发现问题，快速响应，加强各生产部门协同工作。

从生产模型来看，生产性质差异导致MES建模能力差异。流程行业生产过程常以配方为核心，工艺流程上对连贯性要求较高；而离散行业生产过程多以BOM物料清单为核心，工艺流程上对灵活性要求更高。离散与流程行业生产性质差异，导致在MES的应用上，二者在对于生产模型的建立有不同需求。

从生产以外的模型来看，其他模型受制于生产模型的设定，并与之配套。生产模型的确定是搭建MES系统的基石。确定生产过程之后，需要有相应的作业计划调度模型，以根据优先级、工作中心能力、设备能力、均衡生产等对工序、设备计划进行调度；需要有相应的设备管理模型，对设备按照工艺（离散行业）或产品（流程行业）进行布置；需要有相应的质量管理模型，对产品进行普检（离散行业）或抽检（流程行业）等。

MES的发展经历三个阶段

诞生阶段：1960s-1980s

MES的起源始于会计系统演化而来的MRP。信息技术最初在管理上的运用主要是记录一些数据，方便查询和汇总。20世纪60年代，美国会计系统演成一种新的库存与计划控制方法——计算机辅助编制的物料需求计划（MRP），开辟了企业生产管理的新途径。20世纪80年代左右，MRP延伸为制造资源计划（MRPII），为制造业提供了科学的管理思想和处理逻辑以及有效的信息处理手段。

管理系统逐渐演化，MES系统原型出现。20世纪70年代后半期开始，出现了解决个别问题的单一功能的MES系统，如设备状态监控系统、质量管理系统、包括生产进度跟踪、生产统计等功能的生产管理系统，同时，在未实施整体解决方案或信息系统以前，各企业只是引入单功能的软件产品和个别系统，因此出现上层系统和控制系统信息断层以及不同系统信息孤岛的问题，为了解决该问题，各系统功能不断扩增，系统间界限逐渐模糊，MES概念正式诞生。

标准化阶段：1990s-2000s

MESA按照功能定义MES。1990年，MES概念正式提出后，MESA（制造企业解决方案协会）、ISA（国际自动化协会）等国际组织也相继对MES定义、功能、作用等进行各自解释。该时期，大量研究机构、政府组织参与MES的标准化工作，进行相关标准、模型的研究和开发。据MESA定义，一个系统要想成为MES，需要具有MES的11个功能，但随着时间的推移，这个定义也在不断发展。发展到C-MES时，MES不仅作为自动化和企业管理之间的中介，同时也是数据和信息集成系统的中心。

商业化阶段：21世纪以来

全球MES市场稳健增长，竞争格局快速变化

全球MES市场规模自2015年以来保持稳健增长。市场规模从2015年的490.3亿元，增长至2019年的915.3亿元，CAGR达16.9%。此外，据市场信息研究网数据，预计全球MES市场规模将从2019年的915.3亿元升至2024年的1898.6亿元，期间CAGR达15.5%。

全球MES市场格局仍处于快速变化期，机会与挑战并存。2019-2021年市场竞争格局变化来看，挑战者和远见者数量继续增加，包括从领导者矩阵退出的SAP、Oracle等，也包括新进入者如Tulip、iBASEt等。从体来看，全球MES市场竞争格局尚未趋于稳定，仍然存在大量机会和挑战。

中国MES市场增速有望回升，市场结构发生变化

2020-2022年中国MES市场增速有望回升。2020年国内MES市场规模43.1亿元，同比增长8.2%。2020年3月工信部发布《关于推动工业互联网加快发展的通知》，明确提出将“强化设计、生产、运维、管理等全流程数字化功能集成”。MES系统作为生产运营环节重要的信息化工具，有望受益于国内政策驱动，实现规模快速增长。据e-worksResearch预计，2022年国内MES市场总体规模将达到57.2亿元，2020至2022年的年均复合增长率或将达到13%。

由于近年来运维市场兴起，带来国内MES市场结构变化。据e-works数据，2020年MES软件许可市场、实施及服务市场、运维市场规模占比分别为51%、38%和11%。其中，运维市场从2019年开始作为独立口径统计。

趋势一：低代码与模型驱动

未来MES将通过低代码开发与模型驱动，来弥合业务人员和IT人员之间的鸿沟。MES低代码开发即意味着最大限度减少手工硬编码，意味着使用更多模型，与模型驱动工程（MDE）类似，本质目的都是为了提高软件开发抽象层次，提升开发效率。建模能力的广泛应用，使得对MES业务人员IT能力要求降低，从而实现弥合业务与IT人员之间的鸿沟。

趋势二：信息桥梁与集成化

MES出现之初即是为了弥合计划层与控制层之间的鸿沟，未来仍将延续这一定位。20世纪80年代，随着底层控制系统和上层生产计划系统的发展，逐步产生了MES原型；90年代AMR提出制造业信息化的三层模型，MES作为上层决策系统与下层控制系统之间的桥梁，主要起到信息传递与执行的功能。我们认为，信息化桥梁是MES系统的本质，未来MES的发展也仍将保持这一定位。

边界模糊将使得MES进一步集成化。随着MES的发展，系统功能不断丰富，其与ERP、PLC等产品的边界逐渐变得模糊，开始向上具备更多管理、统筹功能，向下兼备现场控制能力，总体朝着更加集成化的方向发展。以最新进展来看，MOM或许会是MES下一阶段的发展方向。

趋势三：细分行业产品持续深化

跨行业、跨客户壁垒高。回顾国内外MES市场发展历史来看，我们发现MES市场较难形成赢家通吃的垄断局面，巨头们往往有自己的专属能力圈，如Aspen擅长流程工业、iBASEt专注离散行业；Honeywell擅长石化行业、iTAC专注汽车和电子行业。而造成这样局面的原因，我们认为是因为MES的核心差异在于对生产过程的建模，因此跨行业意味着生产过程存在较大差异。但与其他环节不同的是，即使处于同一行业，客户生产需求也不尽相同，具有较强的行业特色。

细分行业产品有望持续深化。展望未来MES市场，我们认为由于生产过程差异导致的跨行业、跨客户拓展壁垒仍然存在，在未来一段时间内较难出现大规模的跨行业产品整合。但随着低代码开发等定制化技术的出现，MES企业有望通过标准化更多底层能力和技术，推进MES产品在细分产品领域的深化。

趋势四：MES上云

云MES的出现降低了MES准入门槛，未来有望加速渗透。MES系统的部署往往需要进行较大规模的车间改造，投入大量IT资源，实施周期长（往往在9-12个月），投入资金多（动辄上百万、千万元）。中小企业由于自身规模限制，预算不足，难以承受过高的MES部署成本。云MES产品主要以SaaS形式向中小企业提供MES服务，实施周期只需要1-3个月，且节省了用户硬件采购开支和维护成本，大大降低了中小企业的MES进入门槛，未来有望进一步提高其在MES市场的渗透。

QMS应企业质量管理信息平台的需求而生

质量管理体系（QualityManagementSystem，QMS），是基于ISO/TS体系管理要求展开设计和开发的质量管理系统。其核心价值为实现企业质量管理的持续改进机制的固化。实现在现有科技高速发展背景下的质量管理模式的跨越发展。QMS指在质量方面指挥和控制组织的管理体系，是组织内部建立的、为实现质量目标所必需的、系统的质量管理模式，也是组织的一项战略决策。它将资源与过程结合，以过程管理方法进行系统管理，一般包括与管理活动、资源提供、产品实现以及测量、分析与改进活动相关的过程。

质量管理系统旨在通过构建一个动态的产品特性质量监控系统，实现对生产过程的实时动态监控，采用科学的方法和领先的工具，摆脱原来不能实时监测质量波动和变化趋势的质量管理困境，真正实现结果控制向过程控制，指标控制向参数控制的转变，持续提高产品质量稳定性。实现ISO9001、GJB19001及TS16949等质量管理体系PDCA持续改进机制的固化，提升全公司核心竞争力。

基于质量大数据搭建架构并和其它系统关联

QMS系统以质量大数据为核心基础，是实现工业质量智能化分析决策的全面质量数字化软件。QMS并非独立存在，而是能与ERP、MES、PLM等系统实现兼容对接的系统。

质量管理系统总体分为基础平台层及应用层。基础平台层完全面向企业信息系统开发团队（IT团队），能有效地解决企业用户的个性化需求与通用系统的通用性之间的矛盾，以及用户实施系统后需求的快速变化性与通用系统的相对稳定性之间的矛盾。系统功能模块总体分为系统管理、基础资料管理、体系审核管理等

QMS系统厂商梳理

Hexagon

SMARTQuality（智慧质量）作为Hexagon智能质量的重要解决方案之一，立足于质量，主旨是实现以质量为核心的智能制造，是智能工厂建设中的重要一环。SMARTQuality通过质量数据提取、整理、展示与分析，将大量的质量数据转化为真正的知识，从而为客户提供高效、准确的行动与决策，以实现质量驱动生产力。SMARTQuality（智慧质量）体系架构分为四个层级：基础平台，智慧检测业务平台，质量信息管理平台，质量大数据平台。

Siemens

OpcenterQuality是一套面向流程的模块化系统，可支持闭环质量产品生命周期，从而管理规划、控制和监控流程与企业质量方面的复杂性。西门子OpcenterQuality前身是2012年收购的德国IBS软件。它是一种多语言、跨行业的质量管理系统(QMS)解决方案，能够满足多种国际质量标准，包括国际标准化组织(ISO9001:2015)、国际汽车工作组(IATF16949:2016)、汽车工业行动集团(AIAG)、德国汽车工业协会(VDA)和其他标准。

QTechEco

库得克（QTechEco）是世界专业的质量管理技术和质量管理信息系统软件供应商。旗下的QMS质量管理信息系统涵盖：产品研发体系、供应链体系、生产制造体系、营销服务体系的全生命周期的质量管理过程，与WMS、PLM、EAM、MES、ESP等业务系统进行集成,并整合各业务系统中的质量信息,从而构建完整的质量信息链。

云质信息

上海云质信息科技有限公司是一家新兴的专业提供基于云计算平台的供应链智能质量管理软件和相关解决方案的高科技企业，公司自从成立之初就专注于软件核心技术的研发，并为企业提供质量管理咨询服务。云质QMS系统是一个高度产品化的质量管理平台，功能拓展性强，并结合大量客户的生产实际，在软件各模块内嵌了专业的质量分析报表，同时支持企业对报表格式进行定制。

APS系统对ERP系统的结构起到补充

APS（AdvancedPlanningandScheduling，高级计划与排程）是指均衡供应链与生产过程中各种资源，在不同的供应链和生产阶段给出最优的生产和排程计划，实现快速计划排程，并对需求变化作出快速反应。APS系统最初是运用在企业范围之内进行生产计划排程运算和优化的，后来被扩展到供应链的计划上，包括供应商、分销商等各方面的需求。几乎所有的APS都拥有共通的框架，通常包括以下几个模块：

APS当前已发展至功能扩展阶段

启蒙阶段（1950s前）：使用数学方法进行精确计算来安排生产计划，一直是一个传统的研究课题。这些排程思想中，对APS贡献最大的有两个方面，一是20世纪初就出现的甘特图，二是使用数学规划模型来解决计划问题的思想。

计算机阶段（1950s-1970s）：上世纪50年代末到60年代初，许多大公司开始租赁或购买大型计算机，并用于研究计划问题中的一部分。此时一般使用的是线性规划的算法，其模型类似现在的小型电子表应用程序。随着计算机的进步，人们有能力可以考虑更复杂的计划问题，例如Chevron、Exxon等都积极采购主机系统的计算机部署到制造工厂里，一些跨国公司也开始在内部开发产品，例如IBM的MPS（后称MPSX），或者使用现成的程序开发语言。

供应链阶段（1980s-1990s）：1984年由ATT推出的Karmarkar算法成为线性规划领域的突破性进展，它是继Khachyian算法之后的又一个线性规划的多项式算法，特点是使迭代过程的各点严格远离约束多面体的各个界面，在实际计算效率方面显示出可与单纯形法竞争的巨大潜力。BASF，DOW，DuPont和Rohm和Haas等公司开始积极使用计划和排程工具实现整个供应链的管理。

西门子等海外厂商竞争力强。截至2021年8月，共有18240家公司使用PLM相关产品。其中西门子Teamcenter、达索ENOVIA、OraclePLM、SAPPLM和PTCWindchill五款产品占据样本公司使用量的70%。西门子旗下另外两款产品也占据超5%的市场份额。

PLM系统市场厂商梳理

目前市场上主流PLM解决方案供应商可分为两类。第一类为以CAD为主体的PLM供应商，代表厂商如Siemens、达索、PTC等。这类厂商通过对CAD数据管理的积累，逐步研发出PDM产品，并扩展至产品生命周期管理解决方案。这类厂商也被QuadrantKnowledgeSolutions评选为行业领先者。

第二类为ERP解决方案供应商为主的PLM厂商，代表厂商如Oracle和SAP。这类厂商借助PLM和ERP一体化的大趋势，通过收购PDM供应商进军PLM领域，并依靠ERP终端所覆盖的企业广且其与自身ERP系统集成的便利，保持着竞争力。

Siemens

Simens的Teamcenter软件具备高度现代化和自适应能力。能够以数字化主线关联功能孤岛之间的人员和流程，进而实现创新。该产品应用范围较广且支持深度使用。使操作人员通过直观的界面参与产品开发过程。其出色的灵活性也能够轻松适应业务变更，以及管理产品开发方面的所有挑战。Teamcenter软件在汽车、航空航天、机械制造、家电等领域得到广泛应用。

Dassault

DassaultSystem的ENOVIA产品通过提供广泛的技术和应用程序组合，使客户以及其利益相关者高效灵活地开展协作创新活动。ENOVIA产品目前已更新至V6版本，并在汽车工业、电站锅炉行业、农用机械以及配方型行业等诸多行业中得到广泛应用。借助于DassaultSystem3DEXPERIENCE平台，ENOVIA可以与生态内其它软件系统共同为客户研发生产服务。ENOVIA解决方案在汽车，特别是新能源汽车领域具有深厚的客户基础，同时其产品也在环保、高科技制造等行业有所应用。

PTC

PTC的WindchillPLM解决方案作为世界上主流PLM软件之一，具备强大且全面的功能模块，帮助制造商优化产品开发流程。Windchill可与UG、CATIA、Solidworks等主流MCAD/ECAD设计工具进行集成，亦可与ORACLE、SAP、用友、金碟等主流ERP系统进行紧密集成，构建强大的综合企业信息系统，还可以与应用程序生命周期管理(ALM)集成，更快更高效地交付更智能、更有竞争力的产品，从而加速软件开发。Windchill还提供开放的二次开发接口，可以根据企业实际业务需求，对系统进行定制开发，为企业打造个性化的PLM管理平台。

Oracle

OracleAgilePLM方案套件是Oracle开发的一款覆盖产品设计、询价、制造、销售与售后服务的整个环节的产品生命周期管理软件，可以实现与ERP、SCM和CRM等各个供应链系统的协同工作。

9风险提示

1）数字化转型不及预期。生产控制类产品是制造业数字化转型的重要组成，若数字化转型推进不及预期，生产控制类产品发展或低于预期。

2）市场竞争加剧。在生产控制产品领域有众多参与厂商，若市场竞争加剧，海外厂商产品或对国产厂商发展产生一定冲击。

（本文仅供参考，不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息，请参阅报告原文。）