數字化工廠是網絡化、自動化、智能化技術與制造工藝交叉融合，以協調生產流程、優化生產工藝為核心，實現面向產品設計、實驗、生產、檢驗、物流等各環節優化和整合的一種高效生產制造模式。

構建數字化工廠的基礎及核心是信息化及自動化管理，通過MES系統、ERP系統、WMS系統以及自動化設備的互聯互通、高效協同實現。

MES系統也稱制造執行系統，在工廠生產管理中的應用主要起到3個方面的作用：

1、將工廠的訂單計劃經過MRP運算后自動下發到生產車間進行排產，協同安排來料檢驗、零部件及產成品轉運、質量檢測、發貨等工作。

2、實時采集生產過程中的數據信息并上傳存儲，保證生產數據的有效性、及時性、準確性。

3、對生產過程中的數據信息和指標進行分析、分類和統計，為現場管理人員以及上層領導決策提供有效的數據支持。

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通過MES系統的應用探索，可有效提升工廠的生產效率及產品質量，降低資源及物流成本，為工廠精細化生產提供技術和管理支撐，為數字化工廠的構建實施打下夯實基礎。

MES系統的主要功能

MES系統覆蓋了原材料管理、生產計劃管理、庫存管理、過程管理、設備管理、質量管理、倉儲管理等基礎管理功能，從而為生產安排、指令執行、產品制造、產品質量檢驗及指令執行結果反饋等生產過程的高效自動化提供了實現的基礎，從而完成“降本增效”的目標。

1、生產計劃管理

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

工廠在收到產品訂單后，MES系統可自動根據庫存情況、目前實際生產狀態、物料準備狀態、設備負荷狀態、訂單交付優先級等方面的具體情況，對產品訂單進行合理的排產。

MES系統實現了產品從訂單簽訂到產成品發貨一站式透明化管理功能。同時，在MES系統生產任務管理工作中，可實現訂單生產任務的接收與進度展示，并且能夠對各項歷史生產任務完成情況等狀態進行查詢，便于工廠管理人員了解實際生產情況。

2、倉儲庫存管理

倉儲管理需要管理工廠內所有的物資庫存，其中包括原材料、零部件、自制件、外購外協件、產成品及設備備品備件等。

在MES系統中，可實現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，并查詢歷史使用記錄。

此外，還具備庫房調撥以及庫存盤點功能，在物資庫存不足的情況下，發出低庫存報警，防止物料或設備備件缺料，影響產品生產進度或質量。

例如，MES系統記錄某一零部件為進口物料，補貨周期較長，系統可根據該零部件歷史使用經驗及工廠管理人員設置庫存物料警戒線，當此物料庫存小于此警戒線時，系統將自動發送指令至工廠采購系統完成補貨。

3、生產過程管理

為有效提高工廠生產節拍及產能，MES系統可實現生產過程的閉環可視化控制，實時監控生產效率。以生產節拍測定為依據，結合生產實際問題，劃分作業單元，便于工廠工藝人員對瓶頸工序進行作業分析，力求消除各種等待浪費，減少在制品堆積，保證設備和人力負荷平衡，實現均衡化生產，提高生產線的整體效率，達到產能及效益提升的目的。

4、生產監控管理

工廠充足的各項生產資源是確保生產過程能夠順利完成的基礎條件。因此，在對工廠生產進行管理時，需要做好對人、機、料、法、環、測等相關要素的監控管理，提供這些生產資源的實際狀態以及歷史監控記錄等相關信息，確保生產活動能夠順利進行。

MES系統可實現從生產計劃的執行情況、設備的運行狀態以及生產環境情況等多個方面進行監控管理。

此外，還可監控并管理由于人員、設備、質量等方面的原因引起的報警，實現及時發現問題、迅速處理，并在處理完成后第一時間匯報處理結果，保證其生產過程在嚴格的監控下順利進行。

在監控功能的實現過程中，采用分布式數字控制技術，采集系統數據以及制造終端數據，并實時監控生產設備的運行狀態，促進設備利用率的提升。

5、生產質量管理

質量是企業的生命線。在產品生產過程中，其質量管理工作需要通過嚴格的工序檢驗來實現，并且實現產品全生命周期質量追溯，其中包括來料檢驗、生產過程控制、產成品檢驗等環節。

通過MES系統質量管理功能，使來料檢驗、生產過程控制、產成品檢驗環環相扣，實現產品全生命周期質量追溯管理。

例如，工廠每只產品均有一個唯一的身份標識碼，通過身份標識碼記錄該產品生產過程中各類數據，對產品質量進行有效的追溯，同時準確的統計產品合格率情況，將這些信息作為提高產品質量水平的重要依據。與此同時，還可以產品的質量狀態為依據，對設備進行預防性維護，實現質量控制閉環。

數字化工廠的構建思路

MES系統是數字化工廠的核心，在數字化工廠的構建過程中，MES系統能夠對生產過程提供數字化控制，應用自動化與智能化等方面的技術，以提高生產過程的透明化、自動化以及集成化程度。

數字化工廠的構建將以MES系統為基礎，橫向配置APS系統、WMS系統、PDM系統等，以柔性制造系統、敏捷制造等信息化建設為目標，利用傳感技術、無線通信技術、計算機網絡技術、智能數字化技術、物聯網應用服務平臺技術等多種現代化技術，打造基于物聯網的數字化工廠。

1、建立工廠MES制造執行系統，實現訂單、計劃、生產、調度、質量、設備、倉儲的全過程閉環管理。

2、應用數字化三維設計與工藝技術進行產品、工藝設計與仿真，并通過物理檢測與試驗進行驗證與優化。建立產品數據管理系統（PDM），實現產品數據的集成管理。

3、建立企業資源計劃系統（ERP），實現供應鏈、物流、成本等企業經營管理的優化。

4、建立工廠內部互聯互通網絡架構，實現設計、工藝、制造、檢驗、物流等制造過程各環節之間，以及與MES系統和ERP系統的高效協同與集成，建立全生命周期產品信息統一平臺。

5、建立工業信息安全管理制度和技術防護體系，具備網絡防護、應急響應等信息安全保障能力。通過MES系統作為基礎框架搭建的數字化工廠，使智能設備、信息技術兩者在制造過程中達到有機融合，數字化工作流、信息流、物流和資金流實現資源共享和高度協同，規劃、決策、執行等全部業務流程實現一體化運作。

通過持續改進，實現工廠設計、工藝、制造、管理、物流等環節的集成優化，推進工廠數字化設計、裝備智能化升級、工藝流程優化、精益生產、可視化管理、質量控制與追溯、智能物流等方面的快速提升。

隨著我國產業轉型升級發展的需求，數字化工廠的建設已經成為工業生產的重要發展方向。為了實現這一目標，我們需要以MES系統為基礎，積極應用其他先進的生產控制技術，提升智能制造技術水平，促進制造業的轉型升級和數字化工廠的實現。

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