半導體光電子器件主要包括髮光二極體（LED）、鐳射器（LD）、電荷耦合器件（CCD）、太陽能電池以及光電探測器等。隨著技術的進步，半導體光電子器件已經廣泛應用於機械加工、光纖通訊、冶金化工、醫療保健、建築景觀、國防工業以及節能環保等各個領域，在當今的資訊化社會里起著無法替代的重要作用，形成了一個光電子產業。
光電子元器件的生產過程是一個典型的離散製造生產過程，具有批次不等、週期較短、產率波動、質檢苛刻、個性需求等特點。由於系統的特殊性，上層企業資源計劃系統ERP（Enterprise Resources Planning） 與底層基礎自動化系統PCS（Process Control System）存在溝通不暢，當生產中出現擾動時，資訊得不到及時反饋，具體功能不能在控制層執行；另外生產中的產品資料、工藝調整、排班排程等都由人工操作，大大地降低了效率和管理水平。製造執行系統（ManufacturingExecutionSystem） MES系統就是在這樣的背景需求下應運而生。美國先進製造研究機構（AdvancedManufacturing Research，AMR）提出了製造行業的ERP／MES系統軟體／PCS三層企業整合模型。
MES系統是位於ERP與PCS之間的資訊管理系統，起到了承上啟下的橋樑作用，填補了上下兩層之間資訊溝通的鴻溝，主要負責生產管理和排程執行，透過控制包括物料、裝置、人員、流程和環境在內的所有資源來提高競爭力。企業接到訂單後MES系統可以對生產過程進行最佳化管理，保證及時交貨，提高生產回報率；有不確定情況發生時，MES系統軟體能夠及時響應，根據具體情況對異常情況進行處理，保證生產連續進行。MES系統的雙向通訊極大地提高了生產指令下達的準確及時性，增強了企業生產力。
隨著全球經濟的一體化，半導體光電子企業如果要在激烈的市場競爭中立足，就必須提高自身適應能力，滿足客戶瞬息萬變的需求，所以建立一個完整的MES系統，提高資訊溝通能力，是企業發展的必要條件，也受到業界越來越廣泛的關注。
1、應用現狀
MES系統產品主要分為三類，分別是軟體供應商提供、企業自主開發、企業與科研院所共同開發。而按照行業來劃分，主要分為半導體、電子、航空、汽車、石化、冶金、菸草等行業，迄今為止，還沒有一套MES系統軟體產品能夠適應於所有領域。與流程工業以及半導體行業完善的MES系統軟體體系相比，半導體光電子行業的MES系統軟體研究起步較晚，針對這一行業生產特點的成熟軟體比較少，很多中小企業自己開發系統進行生產管理，沒有統一標準在一定程度上制約了行業的發展
1．1 軟體應用
目前市場上成熟的MES系統產品都是針對矽片生產，如IBM公司的SIView，AppliedMaterials公司的FAB30、WorkStream、PROMIS和FactoryWorks，以上MES系統軟體產品都不能直接用於光電子器件生產，因此湧現了一批新生套件，推動了光電子器件的生產資訊化。
我國光電子器件MES系統起步較晚，有代表性的公司包括巴陸科技MES系統軟體、奧位元OrBit－MES系統軟體等。OrBit－MES系統軟體構建於中國自有智慧財產權的基礎業務平臺之上，基於MES系統軟體A／ISA－S95標準，透過批次過程控制，將同步資料採集技術應用於企業內部物流的全線追溯、製造工程配置、生產及品質過程控制，填補了生產現場到ERP 間的資訊鴻溝。OrBit－MES系統軟體的實施為光電元器件製造商NewFocus提升了企業的管理水平，同時該產品也應用到了太陽能行業如BP太陽能等。由於實施物件數量不多，許多企業擔心國內MES系統軟體產品的效能，於是有了在已有系統的基礎上進行二次實施開發的方式。
此類MES系統軟體應用的典型包括日銀（IMP）、上海新進半導體（SBCD）等公司，由於公司規模比較大，需求很明確，市場上的軟體不適合其生產特點並且價格昂貴，因此IT部門自主研發了MES系統軟體。這種做法的好處在於MES系統軟體上線後非常符合實際需求，維護、升級、拓展容易，缺點在於要投入大量的人力和時間，平均耗時在一年以上。
1．2 半導體光電子器件生產特點
與傳統的半導體生產相比，半導體光電子器件的生產有以下特徵：
1）規模小。由於全球對光電子器件的需求量一定，與半導體生產線相比，光電子器件規模較小，同類型的機臺數量少，一旦某臺機臺故障，將有可能造成整條生產線停產，造成很大損失，因此對裝置的維護、定期保養很重要。
2）週期短。矽片在生產線上的平均加工週期為十幾天到幾十天，典型的加工流程需要幾百步，而光電子器件生產週期為兩天到三天，典型的加工流程幾十步，這就要求生產排程有一定的靈活性，短時間內能夠調整從而指導生產。
3）半自動。半導體生產多為全自動，透過一段時間的生產可以統計分析出不同裝置、不同產品的良率，而光電子器件存在大量的手工作業，影響產品良率的穩定並進一步造成庫存壓力，因此MES系統軟體要能夠合理安排作業人員，並充分考慮庫存量。
4）多批次。半導體為大批次生產，一個訂單的數量巨大，而光電子器件多為小批次，針對客戶的特殊需求，產出特定的功率、波長的產品，這就使得裝置在生產中頻繁調整引數，因此投料控制極為重要。
5）非標準。半導體各產品用料可依據經驗，而光電子器件涉及到非標夾具，導致lead－time各不相同，因此MES系統軟體對這種輔助資源排程要做到合理的控制和最佳化。
1．3 MES系統功能模組
如果說生產流程是正向的物流，那麼MES系統可實現反饋資訊流。一個合適的MES系統軟體上線，對於半導體光電子器件製造會產生很大的改善與幫助，這就需要MES系統軟體在現場監控、計劃規劃和資料管理三方面起到推動作用。
1．3．1 現場監控
MES系統要能夠覆蓋到整個工作流，按照實際情況記錄每一步動作的資料，顯示裝置工作狀態，使得管理人員更加容易的控制生產。同時，MES系統對各項使用條件、引數應具有指導提醒作用，並對過程引數監控，實現無紙化操作，起到減少錯誤、節約時間的作用。
1．3．2 計劃規劃
透過MES系統軟體，管理者可以全面的掌握在製品情況，瞭解庫存資訊，處理異常工況；當顧客需求變化時快速反應，輔助及時調整生產規劃，改善作業績效。
1．3．3 資料管理
在光電子器件生產過程中會產生很多裝置引數資料和半成品測試資料，MES系統軟體要對這些資料統一管理，形成一個知識庫，透過不斷的積累挖掘指導將來的生產加工，為裝置維護、產品研發、產品改進提供支援。
MES系統（國際MES系統軟體聯合會）對MES系統的功能模組及與其他系統的關係進行了總結，針對半導體光電子器件的生產特點，光電子器件MES系統軟體應具有以下的功能模組：
1）在製品（WIP）管理。在製品，通常是指原材料在經過部分製造工藝後，還沒有成為最終產品或者還沒有經過質量檢驗，因而還沒有進入到成品倉庫的部分。對在製品的管理包括監控它當前的加工狀態、計劃規劃中的狀態以及處於整個工作流中的狀態。
2）裝置管理。對生產過程中的裝置以及器具進行管理，分為靜態和動態兩個部分。靜態部分裝置管理要實現記錄裝置的編號、用途、各種加工情況執行引數以及責任人等，動態部分為明確工作狀態及執行狀態，在出現異常情況時及時維修，並做維修記錄。
3）生產計劃管理。根據客戶訂單的生產數量和完成時間，系統下達生產指令，包括每個工序的具體任務，每個任務的引數，每臺裝置的工作時間，加工規格及數量等資訊，當出現異常情況時，能夠及時調整計劃，完成訂單。
4）庫存管理。庫存管理主要包括原材料的庫存管理和產品的庫存管理。透過查詢原料庫存，可以知道它的供應商以及規格，透過查詢產品庫存，可以瞭解從物料轉化為產品所有經過工序的批號、責任人和質量編號，能夠為全程質量跟蹤及企業高效率地管理庫存提供規範，全面提高工作效率和質量。
5）工程資料採集和統計過程控制（SPC）。工程資料採集覆蓋生產製造過程中的各種資料資訊，包括生產工藝、產品定額、生產進度、質量資料、裝置負荷、在製品加工狀態等。SPC利用統計方法利用採集的資料對過程中的各個階段進行控制，從而達到改進與保證質量的目的。SPC確保製造過程持續穩定、可預測，起到提高產品質量、生產能力、降低成本的作用。
6）訂單跟蹤。透過取樣時間點裝置的物料生產以及轉移加工情況跟蹤現場物流情況，包括作業開始、結束時間，批次的數量、位置，作業裝置消耗、執行引數，產品或者半成品的所有加工責任人，同時，記錄質量監控資料。
7）文件管理。儲存及管理各種生產、質量、工藝文件，在車間現場或質量管理中，呼叫相關文件，為工作提供指導參考。
8） 質量管理。質檢過程對製造過程各階段的質量資料進行採集，透過實時的測試資料，對故障記錄進行分類分析，對裝置、工具、儀器的定期複檢，提供對產品質量狀態的全程跟蹤、質量歸零管理、質量成本管理。質量管理為企業在建立質量保證體系過程中提供資訊化的輔助支援，提供對質量資料進行統計分析的工具。
2、發展方向
在我國，流程工業MES系統軟體已經日漸趨於成熟並逐漸普及，但是面向半導體光電子器件行業的MES系統軟體軟體在開發與應用方面還比較薄弱。由於半導體光電子製造技術的發展和資訊系統的推動因素，一些新的需求也在不斷湧現出來，未來光電子行業的MES系統軟體應在以下幾個方面進行完善：
1）模型規範性。對於半導體光電子器件行業的MES系統軟體模型，目前國際以及國內的研究剛剛起步，建立一個符合國際標準並符合行業特點的模型是系統開發實施的前提，因此在理論方面有所突破將推動光電子行業的MES系統軟體的發展。
2）系統相容性。由於MES系統處於資訊系統的中間，起到上下溝通的作用，因此半導體光電子行業MES系統軟體應具有通用的介面，可以與任何廠商的軟體進行通訊，打造無障礙資訊平臺。構造可重構、可擴充套件、可互動、可整合的MES系統是未來半導體光電子行業MES系統軟體發展的一個重要方向。
3）排程最佳化性。半導體光電子生產線是一個複雜的混合重入排程問題，其計算複雜性為強NP－hard。目前很多MES系統軟體的排程還是人工輸入，不能達到最優的效果。因此如何建立排程模型並構造有效的最佳化演算法指導生產，是需要解決的技術難點。
4）動態實時性。半導體光電子器件行業是個典型的離散行業，它的新產品開發頻繁，生產中各製造過程的關聯性很強，作業計劃變更的機率非常大，隨時面臨插單、材料短缺、市場需求變化等問題，因此需要MES系統軟體具有動態實時性，能夠對這些不確定性及時做出快速響應，保證平穩高效生產。
3 結論
應用MES系統軟體能夠促進半導體光電子產業的發展，如果能夠吸收現有系統的成功經驗，開發出適應於我國光電子企業的MES系統軟體軟體產品，滿足企業對業務過程可整合性、可擴充套件性和可靠性的要求，實現PCS－ MES系統－ERP的緊密整合，進而提出我國半導體光電子行業MES系統的技術規範與實施標準，對提升我國光電子行業資訊化水平，增強與國際先進企業競爭的能力，都具有著重要的意義。
