在整個生產運營領域，（ISA-95功能模型中的第3層）都希望有一個企業軟體解決方案來取代主流的基於紙張的流程和不同的應用程式。運營管理部門知道，這樣的解決方案將通過工作流程控制和工程、管理和車間的整合來提高生產力。
圖3-7顯示了產品生命週期管理系統的工程功能、企業資源規劃系統的企業管理功能和MES/MOM系統的車間操作管理功能之間的互動。
圖 3-7：高階製造運營系統概念
如圖 3-7 所示，每個企業系統都維護著一個包含特定角色資料、工作流程和步驟工作指令的重要資料庫，一個系統與其他系統中的資料存在重疊和交叉。
製造運營主資料管理（mMDM）提供了協調、共享和同步這些資料的重疊，並保留/執行主資料的所有權。mMDM是整合這些系統的關鍵組成部分。
通過在傳統的基於紙張的車間環境中引入可操作的實時資訊，MES/MOM系統創造了無紙化車間。無紙化車間使關鍵資訊在整個組織內流動，支援時間敏感的工作流程的調整，包括被遺忘的製造領域的關鍵工作流程。
擁有關於事件和任務的統一的、具有時間敏感性的資訊，使計劃人員/生產控制人員能夠識別並防止潛在的問題或瓶頸。事件管理提供實時通知，通常在事件和異常情況發生之前。這種通知會觸發積極的工作流程和步驟，以管理這些事件並減少其負面影響和成本。最終，MES/MOM 有助於企業控制成本並按計劃進行生產和發貨。
有了MES/MOM系統，就有能力根據工單捕獲和報告勞動力，精確到分鐘和任務，跟蹤每個員工的證書和技能組合，申請材料，管理工單，並建立非程式性工作。在許多工作流程中，MES節省了傳統上與核實工作、非增值的紙張處理和返工有關的重要步驟。MES/MOM為製造過程中的中斷提供了主動的可視性，並通過各種技術包括無線和觸控式螢幕裝置實時傳達工作指令。這種方法用一個簡化的、無紙化的車間環境取代了容易出錯的、基於紙張的溝通。這種實時控制使車間操作能夠簡化生產，確保生產滿足嚴格的客戶需求。MES/MOM的電子工作指示（EWI）為實時資料收集提供了背景，並嵌入了資料收集點，以驗證所有工作步驟的完成，包括質量檢驗。
MES確保技術人員和機械師始終擁有製造產品和檢修裝置所需的指示，並確保採集正確的資料以滿足企業資料要求。通過簡化車間技術人員和機械師的資料採集和執行，MES也創造了只由增值活動組成的高效流程。其結果是一個更精簡的工作環境。從物料搬運工的移動資料終端到車間內戰略性放置的操作檯，MES可以指導知識型員工執行任務，並通過直觀的圖形化使用者介面立即收集資訊。此外，指令碼化的工作指令和參考資料的展示大大減少了新員工的培訓時間，而事件驅動的通知和工作流程使用電子通訊來加速現有勞動力的交叉培訓。
來自車間活動的資料的無縫收集被儲存在協調的關係型資料庫中，以編制產品譜系和產生終端專案資料包告。捕獲的譜系和分析資料允許進行歷史查詢、近乎實時的根本原因分析和工作單之間的比較，這對與質量有關的調查和流程改進措施是非常寶貴的。
在面向服務的架構 (SOA) 中利用同一的互動資料格式和行業標準，例如 OAGIS（開放應用程式組整合規範）或 ISA-95，進一步降低了將 MES/MOM 與其他應用程式整合的成本。SOA的應用整合方法將成本降低到目前典型的點對點整合做法的一半以下，同時在很少的時間內交付專案。
車間“現狀”作業活動模型
MES/MOM的實施基線始於對製造領域內現有流程的徹底分析。商業和自制的MES應用首先應用於部門或生產線層面，以滿足特定車間的需求，通過更好地利用本地資訊來提高生產力。然而，這些第一代應用是為主要的 "按庫存生產"、"低SKU數量 "的製造業而設計的，這些製造業在過去的100年裡支援了生活水平的提高。這些製造商中的許多人完全依賴紙張流程和一些獨立的本地系統來控制車間工作流程；今天使用的大多數系統都是獨特的裝置。然而，隨著全球製造業的發展和供應鏈的延伸，21世紀的製造工廠現在擁有更大的按訂單生產和按訂單配置（CTO）的產品組合和更大的SKU數量。最值得注意的是，包裝線的配置已經擴大，以滿足語言和文化相關的客戶要求。圖3-8代表了部署在一個典型的現代工廠的MOM系統，它具有跨區域、跨生產線和跨操作的共同工作流程。
在部署先進的MES之前，工廠自動化資訊系統（AIS）的原始部署中，每個系統都滿足了製造領域中對當前產能和訂單組合的直接製造需求，具有單一功能的應用。圖3-11通過灰度編碼確定了各種應用以及與ISA-95第3部分活動模型的關係；在這種情況下，有八個不同的應用參與了訂單執行。這些基於部門的應用有許多重疊的資料儲存和手工紙質流程，用於支援工作流程所需的事務性交換和資料共享的差距。此外，新的流程技術和持續改進專案的複雜性使本地的MOM解決方案激增，其不同的資料儲存不在IT部門的關注範圍內。試圖解決資料共享的缺陷導致了點對點的資料連線。事實證明，點對點的連線（雖然提供了一些緩解）實施起來非常昂貴，而且隨著連線數量的增加和老化系統的更換，維護起來也非常困難和昂貴。
圖 3-8：ISA-95 第 3 部分“現狀”對訂單執行車間系統的功能評估
"現狀 "模型（圖3-8）顯示了生產的工作過程對紙張的依賴，以填補車間的資訊空白。在 "製造 "第2層（過程控制）和第3層（MOM）活動中，資訊交流脫節的問題尤其嚴重。實時的第2層和第3層的資訊對於在製品、例外情況和非程式性（備用路線和返工）工作的狀態至關重要，因為這些工作是在危機已經擴大後由計劃和排程組通過手工交易收到的。生產記錄變成了許多來自不同來源的掃描件，具有不同的生產定義和不同的資料完整性。圖3-9為客戶提供了一個針對當前車間情況的具體工作流程的圖示；這種型別的圖示是MES專案實施後獲得的好處的教學工具。
基於紙張的工作流程易於實施，易於使用，並且幾乎不需要培訓。然而，紙張是生產運營管理中效率的巨大抑制因素。紙質檔案在生產過程中穿梭，然後被歸入檔案櫃。企業失去了對車間活動的寶貴可見性。紙張還用不同的工作語言定義了職能部門的投入和產出，為團隊合作和持續改進製造了障礙。
圖 3-9：生產運營執行職能的“現狀”評估
車間“未來”運營活動模型
在開始設計MES/MOM系統架構之前，MES/MOM URS對短期和長期業務目標和運營工作流程進行了詳細規劃，確定了所需的未來狀態模型。一個好的MES/MOM URS提供了一個模組化的解決方案，旨在執行、收集資料，併為車間活動提供對時間敏感的工作流程的可視性。最終的系統必須為車間主管、工廠經理和高層管理人員提供資訊，以執行操作指令，衡量實時效能，分析操作，並確定改善的機會。MES/MOM系統架構必須整合零散的車間應用，以統一原有系統的功能，並大大減少跨應用的整合。MES/MOM平臺與企業系統之間的功能整合提供了主資料的雙向同步，並將運營資料實時交換給業務和供應鏈流
在消除了諸如圖3-9所示的互不相干的工作流程後，可以開發一個 "未來 "評估模型（圖3-10），在這個模型中，MOM系統提供了一個統一的車間環境，取代了以前互不相干的車間應用和紙張交易。將來的 "車間系統 "將優化環境，以電子格式顯示所有的資料交換，使第3層MOM系統和第4層企業系統之間的交易很容易實現。圖3-10顯示了MES/MOM部署後與 "原樣 "模式的巨大變化，其中僅有兩個應用程式取代了圖3-8中描述的八個應用程式。質量運營功能是圖3-10中 "未來 "模式的主要變化之一。
圖 3-10：ISA-95 第 3 部分“未來”的車間系統訂單執行功能評估
"未來"模型顯示，在 "製造 "活動中消除了互不相干的資料交換，在這些活動中，實時資訊對有序的工作流程至關重要。生產操作的執行是完全電子化的，在製品的狀態、例外情況和非程式性工作的實時車間資料，用於計劃和排程組的排程和重新安排更新。生產記錄包現在是電子化的，用於根本原因分析、可操作的指標和警報，以及準確的報告。
MES/MOM系統儲存了每個生產訂單（中間產品和成品）和應用資源的所有歷史記錄，包括工作指令版本、關鍵公差資料版本、買斷簽名、差異、返工和操作員認證。完整的產品和操作譜系以相關的電子形式出現，以便在MOM、PLM和ERP系統之間進行互動。在生產和支援操作過程中收集的資料被儲存在一個關聯式資料庫中，並從中建立了大量的報告和交易，以滿足內部企業以及指定為記錄系統的外部系統的需求。
車間系統
如果不考慮人和他們在從 "現狀 "到 "未來 "的運營正規化中的角色變化，任何模型都是不完整的。對運營角色和責任變化的描述表明了部門和系統之間的互動範圍。所有部門現在都在同一個應用程式中完成他們的工作。這給那些通常在傳統系統中執行車間活動（第3層）的員工帶來了文化變革的擔憂。為了成功，變革管理專案必須是每個系統專案的一部分。一個新系統的採用並不是立竿見影的，它通常要在六到十八個月內完成。MOM架構將這些員工現在使用的傳統系統與現在MES/MOM邊界內的生產和支援運營活動進行整合。
管理變更可確保車間員工接受並擁護 MES/MOM 系統的引入和發展所帶來的文化變革。至關重要的是，變革管理過程包括確定勞動力中的自然領導者，並讓他們參與MES / MOM專案的早期階段。進行這種文化協作將MES / MOM定位為增加勞動力的工具，而不是監視勞動力的工具。這種車間設計協作使系統能夠促進跨職能培訓，從而降低企業層面的風險，併為員工創造增長和晉升機會。
車間資料交換
系統之間的資料交換和整合必須直接支援未來狀態下所需的車間業務和運營流程（"待定"模型），並且不得成為技術練習或試點專案。資料的存在不是將其納入介面設計的充分理由;資料交換必須支援流程和業務需求。資料管理實踐必須與資料管理總體規劃保持一致;無論選擇什麼名稱，都必須制定和執行全面的資料管理和治理計劃，以使 MOM 系統部署成功。
必須對工廠和企業進行管理，以應對市場和內部持續改進的變化。交換的資料基本上分為兩類：
- 主資料：相對靜態的資料，用於定義製造操作和過程控制活動中使用的產品屬性和工廠資源。
- 操作例項資料：在正常工廠活動期間生成的上下文相關動態資料，包括在工作過程中進行的測量和操作。
通過雙向介面，源自任何本地或企業系統的資料通過介面更新其他系統，以支援製造操作域中的業務和/或操作流程。資料來源不一定預測記錄系統。記錄系統的選擇必須基於（1）系統直接支援的業務和運營流程，以及（2）流程功能變化的頻率和型別。許多因素會影響例項資料的來源，以便提交給MES / MOM操作員;例如，大修方案要求工程變更單安全，並且無論生產工單如何，都需要在特定的生產路線上實施。
ERP 系統處理作業成本核算、財務、採購、庫存控制、生產計劃和主計劃。MES/MOM系統為工作流程路線中的每個工作中心建立詳細的工作說明，並且可以處理有限的產能詳細排程。兩個系統使用相同的主資料（儘管目的不同），並且必須協調才能有效地執行操作工作流程。
作為記錄系統，PLM 構建了包含製造運營領域智慧財產權的運營定義。在設計 MOM"未來"模型的過程中，必須通過將其內容對映到 MES/MOM 系統路線圖來利用當前車間系統中的智慧財產權。PLM 和 MOM 資料必須同步，以便有效、準確地排程和執行生產訂單路線。共享資料的一個示例是工藝路線生產規則，必須使用最新的相應工程變更單 （ECO） 在運營工作流程級別對其進行驗證和優化。
應用程式之間高效、準確的介面的建立依賴於 OAGI、ISA 和 MESA 等組織的公司和國際標準以及工具，以簡化 MES/MOM 和 ERP 之間資料交換的整合工作。