隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能及云計(jì)算等新技術(shù)不斷融入傳統(tǒng)行業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，新興技術(shù)和智能工業(yè)的不斷融合，要確保制造企業(yè)可持續(xù)發(fā)展，解決企業(yè)產(chǎn)品低端、質(zhì)量不可靠、服務(wù)不及時(shí)、人工成本高、生產(chǎn)效率低及決策無依據(jù)等問題，必須應(yīng)用新技術(shù)打造制造企業(yè)智能化運(yùn)營平臺(tái)，從而建立起制造企業(yè)在本行業(yè)業(yè)方面的行業(yè)大數(shù)據(jù)及企業(yè)大數(shù)據(jù)，為提高產(chǎn)品技術(shù)含量、優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)、以及高效率低成本運(yùn)營提供基于數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的決策依據(jù)。

一、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)

　　離散型制造企業(yè)多品種小批量的制造方式，使得生產(chǎn)、物料、質(zhì)量管理的非常復(fù)雜。由于制造資源優(yōu)化調(diào)度手段落后，導(dǎo)致生產(chǎn)準(zhǔn)備周期相對(duì)過長，在單件小批量的生產(chǎn)模式下，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間常大于加工時(shí)間，造成設(shè)備的極大浪費(fèi)。生產(chǎn)計(jì)劃協(xié)調(diào)性差，生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃主要依靠調(diào)度員經(jīng)驗(yàn)定制，計(jì)劃協(xié)調(diào)性不好，導(dǎo)致設(shè)備利用效率，設(shè)備效能得不到充分發(fā)揮;質(zhì)量管理采取事后檢驗(yàn)為主的管理方式，廢品率得不到有效控制。

　　在離散制造企業(yè)車間，將所有的設(shè)備及工位統(tǒng)一聯(lián)網(wǎng)管理，使設(shè)備與設(shè)備之間、設(shè)備與計(jì)算機(jī)之間能夠聯(lián)網(wǎng)通訊，設(shè)備與工位人員緊密關(guān)聯(lián)。因此，建立一套離散制造企業(yè)智能制造系統(tǒng)尤為重要，其價(jià)值表現(xiàn)如下：

　　1.建立實(shí)時(shí)的生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、物流管理的管控模式，從而更具針對(duì)性的改善生產(chǎn)績效、提高質(zhì)量水平。

　　2.工廠智能物流和倉儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)物料在倉庫、車間、線體上的流動(dòng)和數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)物流的精細(xì)化、透明化和自動(dòng)化，質(zhì)量控制的實(shí)時(shí)化、數(shù)據(jù)化、一體化。

　　3.建立從供應(yīng)商送貨、檢驗(yàn)、入庫、生產(chǎn)領(lǐng)料、生產(chǎn)過程控制、在線檢驗(yàn)、產(chǎn)品入庫、發(fā)運(yùn)、售后服務(wù)的全流程管理。

　　4.實(shí)時(shí)的生產(chǎn)跟蹤、物流跟蹤、品質(zhì)控制，通過售后服務(wù)等后續(xù)環(huán)節(jié)的信息反饋，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)線、工位、人員、品質(zhì)、供貨、產(chǎn)品開發(fā)、顧客服務(wù)等多方位的監(jiān)控、分析、改進(jìn)。

　　5.可與ERP/PLM等系統(tǒng)進(jìn)行集成，時(shí)時(shí)掌控生產(chǎn)運(yùn)營狀況。

二、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)主要功能

　　1.工序詳細(xì)調(diào)度：通過基于有限資源能力的作業(yè)排序和調(diào)度來優(yōu)化車間性能;

　　2.資源分配和狀態(tài)管理：指導(dǎo)勞動(dòng)者、機(jī)器、工具和物料如何協(xié)調(diào)地進(jìn)行生產(chǎn)，并跟蹤其現(xiàn)在的工作狀態(tài)和剛剛完工情況;

　　3.生產(chǎn)單元分配：通過生產(chǎn)指令將物料或加工命令送到某一加工單元開始工序或工步的操作;

　　4.文檔控制：管理和分發(fā)與產(chǎn)品、工藝規(guī)程、設(shè)計(jì)或工作令有關(guān)的信息，同時(shí)也收集與工作和環(huán)境有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)信息;

　　5.產(chǎn)品跟蹤和產(chǎn)品清單管理：通過監(jiān)視工件在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)來獲取每一個(gè)產(chǎn)品的歷史紀(jì)錄，該記錄向用戶提供產(chǎn)品組及每個(gè)終產(chǎn)品使用情況的可追溯性;

　　6.性能分析：將實(shí)際制造過程測(cè)定的結(jié)果與過去的歷史記錄和企業(yè)制定的目標(biāo)以及客戶的要求進(jìn)行比較，其輸出的報(bào)告或在線顯示用以輔助性能的改進(jìn)和提高;

　　7.維護(hù)管理：通過活動(dòng)監(jiān)控和指導(dǎo)，保證機(jī)器和其它資產(chǎn)設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)以實(shí)現(xiàn)工廠的執(zhí)行目標(biāo);

　　8.過程管理：基于計(jì)劃和實(shí)際產(chǎn)品制造活動(dòng)來指導(dǎo)工廠的工作流程(這一功能實(shí)際上也可由生產(chǎn)單元分;

三、設(shè)備智能管理系統(tǒng)

　　隨著工業(yè)自動(dòng)化程度不斷提高,設(shè)備越來越智能,功能越來越多,其自身的結(jié)構(gòu)、組成愈加復(fù)雜,因而發(fā)生故障的原因也隨之復(fù)雜。當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí),需要投入很大的人力和物力進(jìn)行維修,設(shè)備停產(chǎn)給企業(yè)生產(chǎn)帶來影響。因此,建立設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有著重要的價(jià)值,其價(jià)值表現(xiàn)在;

　　實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的工況數(shù)據(jù),及時(shí)進(jìn)行修正,避免造成更大的損失,同時(shí)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程無人值守;降低維護(hù)成本,通過遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè),可實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的遠(yuǎn)程維護(hù)和預(yù)測(cè)性維護(hù)。

四、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，利用大數(shù)據(jù)分析進(jìn)行生產(chǎn)決策

　　目前，信息技術(shù)滲透到了某些先進(jìn)離散制造企業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，條形碼、二維碼、RFID、工業(yè)傳感器、工業(yè)自動(dòng)控制系統(tǒng)、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、MES、ERP、CAD/CAM/CAE/CAI等技術(shù)在離散制造企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。

　　尤其是互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用，離散制造企業(yè)也進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)工業(yè)的新的發(fā)展階段，所擁有的數(shù)據(jù)也日益豐富，隨著柔性化智能生產(chǎn)的需求，對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性要求也更高。

　　在離散制造企業(yè)車間，每隔幾秒就收集一次數(shù)據(jù)，利用這些數(shù)據(jù)可以實(shí)現(xiàn)很多形式的分析，包括設(shè)備開機(jī)率、主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率、主軸負(fù)載率、運(yùn)行率、故障率、生產(chǎn)率、設(shè)備綜合利用率(OEE)、零部件合格率、質(zhì)量百分比等。

　　在生產(chǎn)工藝改進(jìn)方面，在生產(chǎn)過程中使用這些大數(shù)據(jù)，就能分析整個(gè)生產(chǎn)流程，了解每個(gè)環(huán)節(jié)是如何執(zhí)行的。

　　一旦有某個(gè)流程偏離了標(biāo)準(zhǔn)工藝，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)報(bào)警信號(hào)，能更快速地發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤或者瓶頸所在，也就能更容易解決問題。

　　利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，還可以對(duì)產(chǎn)品的生產(chǎn)過程建立虛擬模型，仿真并優(yōu)化生產(chǎn)流程，當(dāng)所有流程和績效數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中重建時(shí)，這種透明度將有助于制造企業(yè)改進(jìn)其生產(chǎn)流程。

　　再如，在能耗分析方面，在設(shè)備生產(chǎn)過程中利用傳感器集中監(jiān)控所有的生產(chǎn)流程，能夠發(fā)現(xiàn)能耗的異?；蚍逯登樾危纱吮憧稍谏a(chǎn)過程中優(yōu)化能源的消耗，對(duì)所有流程進(jìn)行分析將會(huì)大大降低能耗。

五、生產(chǎn)文檔文紙化，實(shí)現(xiàn)高效、綠色制造

　　構(gòu)建綠色制造體系，建設(shè)綠色工廠，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化是中國制造2025實(shí)現(xiàn)“制造大國”走向“制造強(qiáng)國”的重要戰(zhàn)略之一。

　　目前，在離散制造企業(yè)中產(chǎn)生繁多的紙質(zhì)文件，如工藝過程卡片、零件藍(lán)圖、三維數(shù)模、刀具清單、質(zhì)量文件、數(shù)控程序等等，這些紙質(zhì)文件大多分散管理，不便于快速查找、集中共享和實(shí)時(shí)追蹤，而且易產(chǎn)生大量的紙張浪費(fèi)、易丟失等。

　　生產(chǎn)文檔進(jìn)行無紙化管理后，工作人員在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)即可快速查詢、瀏覽、下載所需要的生產(chǎn)信息，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的資料能夠即時(shí)進(jìn)行歸檔保存，大幅降低基于紙質(zhì)文檔的人工傳遞及流轉(zhuǎn)，從而杜絕了文件、數(shù)據(jù)丟失，進(jìn)一步提高了生產(chǎn)準(zhǔn)備效率和生產(chǎn)作業(yè)效率，實(shí)現(xiàn)綠色、無紙化生產(chǎn)。

六、生產(chǎn)過程透明化，智能工廠的“神經(jīng)”系統(tǒng)

　　通過建設(shè)智能工廠，促進(jìn)制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和自適應(yīng)控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)過程的智能管控。

　　在機(jī)械、汽車、電子信息等離散制造行業(yè)，企業(yè)發(fā)展智能制造的核心目的是拓展產(chǎn)品價(jià)值空間，側(cè)重從單臺(tái)設(shè)備自動(dòng)化和產(chǎn)品智能化入手，基于生產(chǎn)效率和產(chǎn)品效能的提升實(shí)現(xiàn)價(jià)值增長。

　　因此，其智能工廠建設(shè)模式為推進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備(生產(chǎn)線)智能化，通過引進(jìn)各類符合生產(chǎn)所需的智能裝備，建立基于制造執(zhí)行系統(tǒng)MES的車間級(jí)智能生產(chǎn)單元，提高精準(zhǔn)制造、敏捷制造、透明制造的能力。

　　MES系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化等方面發(fā)揮著巨大作用。首先，MES借助信息傳遞對(duì)從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理，減少企業(yè)內(nèi)部無附加值活動(dòng)，有效地指導(dǎo)工廠生產(chǎn)運(yùn)作過程，提高企業(yè)及時(shí)交貨能力。

　　其次，MES在企業(yè)和供應(yīng)鏈間以雙向交互的形式提供生產(chǎn)活動(dòng)的基礎(chǔ)信息，使計(jì)劃、生產(chǎn)、資源三者密切配合，從而確保決策者和各級(jí)管理者可以在最短的時(shí)間內(nèi)掌握生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的變化，做出準(zhǔn)確的判斷并制定快速的應(yīng)對(duì)措施，保證生產(chǎn)計(jì)劃得到合理而快速的修正、生產(chǎn)流程暢通、資源充分有效地得到利用，進(jìn)而最大限度地發(fā)揮生產(chǎn)效率。

　　在中國制造2025及工業(yè)4.0信息物理融合系統(tǒng)CPS的支持下，離散制造業(yè)需要實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)文檔無紙化、生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無人化等先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用，做到縱向、橫向和端到端的集成，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、清潔、靈活的生產(chǎn)，從而建立基于工業(yè)大數(shù)據(jù)和“互聯(lián)網(wǎng)”的智能工廠。

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