智能工廠是數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,、自動化,、智能化技術(shù)與制造技術(shù)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)品研制、試驗,、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)建智能工廠的基礎(chǔ)及核心為信息化及自動化管理,，通過 MES 制造執(zhí)行系統(tǒng)、ERP 資源計劃系統(tǒng)、WMS 倉儲系統(tǒng)以及智能化自動化等設(shè)備的互聯(lián)互通,、高效協(xié)同實現(xiàn),。MES 系統(tǒng)亦稱制造執(zhí)行系統(tǒng)，在工廠生產(chǎn)管理中的應(yīng)用主要起到 3 個層面的作用：
（1）將工廠的訂單生產(chǎn)計劃自動下發(fā)到生產(chǎn)車間并排產(chǎn),，協(xié)同安排來料檢驗,、零部件及產(chǎn)成品轉(zhuǎn)運、出廠測試,、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)信息有效性,、可靠性,。
（3）對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)信息和指標進行分析、分類和統(tǒng)計,，為工廠管理人員決策提供有效的數(shù)據(jù)信息支持,。通過MES 系統(tǒng)的理論研究及應(yīng)用探索，可有效提升工廠的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量,，降低生產(chǎn)及物流成本,，為工廠精細化生產(chǎn)提供技術(shù)和管理支撐，為智能工廠的構(gòu)建實施打下夯實基礎(chǔ),。
1?MES 系統(tǒng)應(yīng)用
MES 系統(tǒng)覆蓋了生產(chǎn)計劃管理,、庫存管理、過程管理,、監(jiān)控管理,、質(zhì)量管理等的基礎(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“信息化減人,，自動化換人”的目標。
1.1? 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)庫存生產(chǎn)成品、目前實際生產(chǎn)狀態(tài)、物料準備狀態(tài),、設(shè)備負荷狀態(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)貨一站式傳輸功能,，過程無需人員參與，從而確保訂單信息準確性,、及時性。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)進行查詢,，便于工廠管理人員了解實際透明的生產(chǎn)情況,。
1.2? 生產(chǎn)庫存管理
生產(chǎn)庫存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)或質(zhì)量保證,。例如,，MES 系統(tǒng)記錄某一零部件為進口物料，補貨周期較長,，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)完成補貨,。
1.3? 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行作業(yè)分析,，力求消除各種等待浪費,，減少在制品堆積，保證設(shè)備和人力負荷平衡,，實現(xiàn)均衡化生產(chǎn),，提高生產(chǎn)線的整體效率，達到產(chǎn)能及效益提升的目的,。
1.4? 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)進行管理時,，需要做好對人,、機、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)備的運行狀態(tài)以及生產(chǎn)環(huán)境情況等多個方面進行監(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)過程在嚴格的監(jiān)控下順利進行,。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)備的運行狀態(tài),，促進設(shè)備利用率的提升。
1.5? 生產(chǎn)質(zhì)量管理
作為車輛被動安全產(chǎn)品的生產(chǎn)工廠,，產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要,，關(guān)乎終端客戶生命安全,。在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中，其質(zhì)量管理工作需要通過嚴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識碼，通過身份標識碼記錄該產(chǎn)品生產(chǎn)過程中各類數(shù)據(jù),，對產(chǎn)品質(zhì)量進行有效的追溯，同時準確的統(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)備進行預(yù)防性維護,，實現(xiàn)質(zhì)量控制閉環(huán)，確?！安恢圃?、不接受、不傳遞,、不流出”不合格品,。
MES 系統(tǒng)充分運用了數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化,、自動化,、智能化技術(shù)，優(yōu)化了工藝設(shè)計與生產(chǎn)流程,，將各類生產(chǎn)制造設(shè)備組織起來,，組成一個能夠?qū)崿F(xiàn)自動化生產(chǎn)的設(shè)備整體，最終實現(xiàn)了生產(chǎn)設(shè)備與管理系統(tǒng)之間,、生產(chǎn)各類設(shè)備之間的實時交流溝通與控制,。不僅能夠有效的彌補了工廠上層管理軟件與生產(chǎn)信息控制系統(tǒng)之間的空白 , 有助于企業(yè)工廠生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)過程的跟蹤管理,。還能夠?qū)崿F(xiàn)工廠信息資源的集成化管理 , 能更好的利用信息資源 , 從而達到資源共享的目標,，對工廠的經(jīng)濟建設(shè)以及管理者決策都有很大的幫助,。
2?智能工廠的構(gòu)建思路
MES 系統(tǒng)是智能工廠的核心，在智能工廠的構(gòu)建過程中,，MES 系統(tǒng)能夠?qū)ιa(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)過程的智能化,、透明化,、自動化以及集成化程度。
智能工廠的構(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，利用傳感技術(shù),、無線通信技術(shù),、計算機網(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)的智能工廠。
（1）建立工廠 MES 制造執(zhí)行系統(tǒng),，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃,、調(diào)度、質(zhì)量,、設(shè)備,、生產(chǎn)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)進行產(chǎn)品,、工藝設(shè)計與仿真,，并通過物理檢測與試驗進行驗證與優(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)防護體系,，具備網(wǎng)絡(luò)防護、應(yīng)急響應(yīng)等信息安全保障能力,。建有功能安全保護系統(tǒng),，采用全生命周期方法有效避免系統(tǒng)失效。
通過 MES 系統(tǒng)作為基礎(chǔ)框架搭建的智能工廠,，使智能設(shè)備,、信息技術(shù)兩者在制造過程中達到有機融合，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)一體化智能化運作。通過持續(xù)改進,，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,。
3?結(jié)語
隨著我國的綜合國力的提升，產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級發(fā)展的需求,，智能工廠的實現(xiàn)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，我們需要以 MES 系統(tǒng)為基礎(chǔ),，積極應(yīng)用其他先進的生產(chǎn)控制技術(shù),，提升智能制造技術(shù)水平，促進制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級和智能工廠的實現(xiàn),。
原文刊載于《中國設(shè)備工程》2021年3月刊下 作者：（湖北航鵬化學動力科技有限責任公司 武迪,，王妮,，張文雯
