數(shù)字化工廠是網(wǎng)絡(luò)化、自動化、智能化技術(shù)與制造工藝交叉融合，以協(xié)調(diào)生產(chǎn)流程、優(yōu)化生產(chǎn)工藝為核心，實現(xiàn)面向產(chǎn)品設(shè)計、實驗、生產(chǎn)、檢驗、物流等各環(huán)節(jié)優(yōu)化和整合的一種高效生產(chǎn)制造模式。

構(gòu)建數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)及核心是信息化及自動化管理，通過MES系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)以及自動化設(shè)備的互聯(lián)互通、高效協(xié)同實現(xiàn)。

MES系統(tǒng)也稱制造執(zhí)行系統(tǒng)，在工廠生產(chǎn)管理中的應(yīng)用主要起到3個方面的作用：

1、將工廠的訂單計劃經(jīng)過MRP運(yùn)算后自動下發(fā)到生產(chǎn)車間進(jìn)行排產(chǎn)，協(xié)同安排來料檢驗、零部件及產(chǎn)成品轉(zhuǎn)運(yùn)、質(zhì)量檢測、發(fā)貨等工作。

2、實時采集生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)信息并上傳存儲，保證生產(chǎn)數(shù)據(jù)的有效性、及時性、準(zhǔn)確性。

3、對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)信息和指標(biāo)進(jìn)行分析、分類和統(tǒng)計，為現(xiàn)場管理人員以及上層領(lǐng)導(dǎo)決策提供有效的數(shù)據(jù)支持。

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通過MES系統(tǒng)的應(yīng)用探索，可有效提升工廠的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量，降低資源及物流成本，為工廠精細(xì)化生產(chǎn)提供技術(shù)和管理支撐，為數(shù)字化工廠的構(gòu)建實施打下夯實基礎(chǔ)。

MES系統(tǒng)的主要功能

MES系統(tǒng)覆蓋了原材料管理、生產(chǎn)計劃管理、庫存管理、過程管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、倉儲管理等基礎(chǔ)管理功能，從而為生產(chǎn)安排、指令執(zhí)行、產(chǎn)品制造、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗及指令執(zhí)行結(jié)果反饋等生產(chǎn)過程的高效自動化提供了實現(xiàn)的基礎(chǔ)，從而完成“降本增效”的目標(biāo)。

1、生產(chǎn)計劃管理

在工廠的生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)計劃管理是影響生產(chǎn)效率及產(chǎn)能的重要因素之一，因此，在生產(chǎn)計劃管理工作中，需要有效提高生產(chǎn)計劃管理的效率以及準(zhǔn)確性，杜絕生產(chǎn)計劃安排沖突，影響產(chǎn)品訂單交付或產(chǎn)品質(zhì)量。

工廠在收到產(chǎn)品訂單后，MES系統(tǒng)可自動根據(jù)庫存情況、目前實際生產(chǎn)狀態(tài)、物料準(zhǔn)備狀態(tài)、設(shè)備負(fù)荷狀態(tài)、訂單交付優(yōu)先級等方面的具體情況，對產(chǎn)品訂單進(jìn)行合理的排產(chǎn)。

MES系統(tǒng)實現(xiàn)了產(chǎn)品從訂單簽訂到產(chǎn)成品發(fā)貨一站式透明化管理功能。同時，在MES系統(tǒng)生產(chǎn)任務(wù)管理工作中，可實現(xiàn)訂單生產(chǎn)任務(wù)的接收與進(jìn)度展示，并且能夠?qū)Ω黜棜v史生產(chǎn)任務(wù)完成情況等狀態(tài)進(jìn)行查詢，便于工廠管理人員了解實際生產(chǎn)情況。

2、倉儲庫存管理

倉儲管理需要管理工廠內(nèi)所有的物資庫存，其中包括原材料、零部件、自制件、外購?fù)鈪f(xié)件、產(chǎn)成品及設(shè)備備品備件等。

在MES系統(tǒng)中，可實現(xiàn)對物資庫存情況查詢與檢索、零部件先進(jìn)先出等功能，同時可查看物資庫存狀態(tài)，并查詢歷史使用記錄。

此外，還具備庫房調(diào)撥以及庫存盤點功能，在物資庫存不足的情況下，發(fā)出低庫存報警，防止物料或設(shè)備備件缺料，影響產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度或質(zhì)量。

例如，MES系統(tǒng)記錄某一零部件為進(jìn)口物料，補(bǔ)貨周期較長，系統(tǒng)可根據(jù)該零部件歷史使用經(jīng)驗及工廠管理人員設(shè)置庫存物料警戒線，當(dāng)此物料庫存小于此警戒線時，系統(tǒng)將自動發(fā)送指令至工廠采購系統(tǒng)完成補(bǔ)貨。

3、生產(chǎn)過程管理

為有效提高工廠生產(chǎn)節(jié)拍及產(chǎn)能，MES系統(tǒng)可實現(xiàn)生產(chǎn)過程的閉環(huán)可視化控制，實時監(jiān)控生產(chǎn)效率。以生產(chǎn)節(jié)拍測定為依據(jù)，結(jié)合生產(chǎn)實際問題，劃分作業(yè)單元，便于工廠工藝人員對瓶頸工序進(jìn)行作業(yè)分析，力求消除各種等待浪費(fèi)，減少在制品堆積，保證設(shè)備和人力負(fù)荷平衡，實現(xiàn)均衡化生產(chǎn)，提高生產(chǎn)線的整體效率，達(dá)到產(chǎn)能及效益提升的目的。

4、生產(chǎn)監(jiān)控管理

工廠充足的各項生產(chǎn)資源是確保生產(chǎn)過程能夠順利完成的基礎(chǔ)條件。因此，在對工廠生產(chǎn)進(jìn)行管理時，需要做好對人、機(jī)、料、法、環(huán)、測等相關(guān)要素的監(jiān)控管理，提供這些生產(chǎn)資源的實際狀態(tài)以及歷史監(jiān)控記錄等相關(guān)信息，確保生產(chǎn)活動能夠順利進(jìn)行。

MES系統(tǒng)可實現(xiàn)從生產(chǎn)計劃的執(zhí)行情況、設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)以及生產(chǎn)環(huán)境情況等多個方面進(jìn)行監(jiān)控管理。

此外，還可監(jiān)控并管理由于人員、設(shè)備、質(zhì)量等方面的原因引起的報警，實現(xiàn)及時發(fā)現(xiàn)問題、迅速處理，并在處理完成后第一時間匯報處理結(jié)果，保證其生產(chǎn)過程在嚴(yán)格的監(jiān)控下順利進(jìn)行。

在監(jiān)控功能的實現(xiàn)過程中，采用分布式數(shù)字控制技術(shù)，采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)以及制造終端數(shù)據(jù)，并實時監(jiān)控生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，促進(jìn)設(shè)備利用率的提升。

5、生產(chǎn)質(zhì)量管理

質(zhì)量是企業(yè)的生命線。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，其質(zhì)量管理工作需要通過嚴(yán)格的工序檢驗來實現(xiàn)，并且實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量追溯，其中包括來料檢驗、生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)成品檢驗等環(huán)節(jié)。

通過MES系統(tǒng)質(zhì)量管理功能，使來料檢驗、生產(chǎn)過程控制、產(chǎn)成品檢驗環(huán)環(huán)相扣，實現(xiàn)產(chǎn)品全生命周期質(zhì)量追溯管理。

例如，工廠每只產(chǎn)品均有一個唯一的身份標(biāo)識碼，通過身份標(biāo)識碼記錄該產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各類數(shù)據(jù)，對產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行有效的追溯，同時準(zhǔn)確的統(tǒng)計產(chǎn)品合格率情況，將這些信息作為提高產(chǎn)品質(zhì)量水平的重要依據(jù)。與此同時，還可以產(chǎn)品的質(zhì)量狀態(tài)為依據(jù)，對設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，實現(xiàn)質(zhì)量控制閉環(huán)。

數(shù)字化工廠的構(gòu)建思路

MES系統(tǒng)是數(shù)字化工廠的核心，在數(shù)字化工廠的構(gòu)建過程中，MES系統(tǒng)能夠?qū)ιa(chǎn)過程提供數(shù)字化控制，應(yīng)用自動化與智能化等方面的技術(shù)，以提高生產(chǎn)過程的透明化、自動化以及集成化程度。

數(shù)字化工廠的構(gòu)建將以MES系統(tǒng)為基礎(chǔ)，橫向配置APS系統(tǒng)、WMS系統(tǒng)、PDM系統(tǒng)等，以柔性制造系統(tǒng)、敏捷制造等信息化建設(shè)為目標(biāo)，利用傳感技術(shù)、無線通信技術(shù)、計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能數(shù)字化技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)平臺技術(shù)等多種現(xiàn)代化技術(shù)，打造基于物聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字化工廠。

1、建立工廠MES制造執(zhí)行系統(tǒng)，實現(xiàn)訂單、計劃、生產(chǎn)、調(diào)度、質(zhì)量、設(shè)備、倉儲的全過程閉環(huán)管理。

2、應(yīng)用數(shù)字化三維設(shè)計與工藝技術(shù)進(jìn)行產(chǎn)品、工藝設(shè)計與仿真，并通過物理檢測與試驗進(jìn)行驗證與優(yōu)化。建立產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)（PDM），實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)據(jù)的集成管理。

3、建立企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP），實現(xiàn)供應(yīng)鏈、物流、成本等企業(yè)經(jīng)營管理的優(yōu)化。

4、建立工廠內(nèi)部互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實現(xiàn)設(shè)計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環(huán)節(jié)之間，以及與MES系統(tǒng)和ERP系統(tǒng)的高效協(xié)同與集成，建立全生命周期產(chǎn)品信息統(tǒng)一平臺。

5、建立工業(yè)信息安全管理制度和技術(shù)防護(hù)體系，具備網(wǎng)絡(luò)防護(hù)、應(yīng)急響應(yīng)等信息安全保障能力。通過MES系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架搭建的數(shù)字化工廠，使智能設(shè)備、信息技術(shù)兩者在制造過程中達(dá)到有機(jī)融合，數(shù)字化工作流、信息流、物流和資金流實現(xiàn)資源共享和高度協(xié)同，規(guī)劃、決策、執(zhí)行等全部業(yè)務(wù)流程實現(xiàn)一體化運(yùn)作。

通過持續(xù)改進(jìn)，實現(xiàn)工廠設(shè)計、工藝、制造、管理、物流等環(huán)節(jié)的集成優(yōu)化，推進(jìn)工廠數(shù)字化設(shè)計、裝備智能化升級、工藝流程優(yōu)化、精益生產(chǎn)、可視化管理、質(zhì)量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。

隨著我國產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的需求，數(shù)字化工廠的建設(shè)已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)的重要發(fā)展方向。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，我們需要以MES系統(tǒng)為基礎(chǔ)，積極應(yīng)用其他先進(jìn)的生產(chǎn)控制技術(shù)，提升智能制造技術(shù)水平，促進(jìn)制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和數(shù)字化工廠的實現(xiàn)。

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