MES在智能制造中應用的研究

周宇

摘 要：隨著現代社會的發展和經濟實力的提升，我國已經實現了由互聯網時代邁入大數據時代的轉變，在這個時代背景下，人們實現了數據溝通與交流，而大數據時代的到來意味著智能制造已經融入人們的工作與生活中。我國是制造業大國，工廠流水線雇用著大量的一線工人，為了加大生產量，很多企業都在構建智能工廠，推動企業轉型升級，實現高質量、高效率的生產模式。MES系統是智能制造技術中常見的系統結構，該系統的應用能為企業建設智能工廠提供參考，智能制造工廠的建設實施離不開MES系統的應用，其能夠滲透到企業生產、研發、制造、檢驗、物流等各個環節，起到優化、整合的作用，形成一種高效生產的制造模式。對于化纖制造行業來說，智能制造技術的應用和發展更是關鍵和重要的。文章將針對化纖制造行業中應用MES智能制造系統進行研究，僅供參考。

關鍵詞：MES;智能制造;應用

中圖分類號：TN4 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.042

隨著現代社會的發展和經濟實力的提升，我國已經實現了由互聯網時代邁入大數據時代的轉變，智能制造已經融入人們的工作與生活中。

MES系統是智能制造技術中常見的系統結構，該系統的應用能為企業建設智能工廠提供參考，在企業生產、研發、制造、檢驗、物流等各個環節起到優化、整合的作用，形成一種高效生產的制造模式。對于化纖行業來說，智能制造技術的應用和發展更是十分關鍵和重要的。

1 MES系統介紹

MES系統（manufacturing execution system）的全稱是制造執行系統，是20世紀90年代由一家美國公司首先提出的。MES系統主要應用于制造類企業的生產加工過程中，對制造類企業生產計劃與生產加工現場、生產加工過程進行監控管理，可以有效提高生產效率。

MES系統是由多個數據信息系統組成的，涵蓋可編程序控制器、二維碼、機電設備、傳感器、檢測儀表等多個信息化設備。其中，可編程序控制器能夠對生產設備下達生產制造的指令，而所有生產機器設備都能夠在第一時間根據程序控制器下達的指令投入生產過程，避免資源浪費，提高企業的資金利用率，減少生產過程中的失誤[1]。

對于很多傳統的制造類企業來說，企業的管理層與生產供應鏈之間出現脫節現象，且隨著企業生產規模不斷擴大，生產線及員工的逐步增加，對生產供應鏈的管理也更加困難，管理效率的降低導致生產加工產品出現了很多問題。

在MES系統中，所有生產設備都是可控制、可管理的，智能化的制造與管理模式提供的生產數據更加精準，便于管理層對生產供應鏈的管理。目前，MES智能制造系統的技術應用已經成熟，已經在我國多數制造類企業中得到了廣泛應用。

2 智能制造的概念

大數據時代的最大特征在于智能制造與生產，很多智能電子化設備應用于人們日常的工作、生活中，并提供了很多便利。智能制造就是由智能設備和人類專家共同組成的人機一體化系統，強調在生產制造過程中的準確性、可調節性和易更改性，借助計算機強大的運算能力和人類專家的思維模式，對生產過程進行信息采集、信息分析、信息整理與信息決策，智能制造的生產模式下機器的出錯率很低，能夠最大程度地保證生產制造的效率。

同時，智能制造模式下的生產機器可以隨時停止、更新和返工，相較于傳統流水線上的工人來說，智能制造更加節省人力成本，且比工人加工更加精準，企業也將大部分成本應用于智能制造設備的更新和維修方面[2]。

3 MES系統的應用

3.1 生產計劃管理

生產計劃是影響到企業下一階段生產數量及生產效率的重要因素之一，企業要根據自身生產情況制定合理的生產計劃，并對生產計劃開展有效管理，提高管理效率，最重要的是生產計劃的準確性。生產計劃的好壞會影響到企業下一階段的收入利潤變化，企業為了保證一定的產出比例，避免造成較大的經濟損失。

企業在接收到產品訂單時，MES系統可以自動根據企業當前庫存量、設備的實際生產狀態、物料準備、設備負荷以及訂單的先后順序等情況，合理安排生產加工計劃，企業從生產、加工到出廠等一系列程序都會根據企業內部的大數據設定生產計劃，保證訂單信息的準確性和及時性[3]。

同時，利用MES系統可以實現對訂單的實時跟蹤，機器設備目前的生產數量、生產狀態和進度展示等，便于工廠人員及時了解和掌握生產加工情況，并隨時反饋給客戶。

3.2 生產庫存管理

企業庫存不僅有加工完成的產成品、半成品，而且包括企業其他的機器設備，以及生產加工的原材料、零部件和產品外包裝等，這些都需要企業分門別類存放。應用MES系統中，可以實現隨時檢查企業庫存情況，企業的原材料購入在確定采用何種計價方法后，系統會根據設定的方法清算與管理存貨數量。同時，該系統的應用能保證在線查找庫存的每一筆數量，在系統中都會有相應的記錄。

在庫存物資不足的情況下，系統還會發出預警提示，防止因物料或者原材料缺失等原因影響產品的生產進度[4]。

3.3 生產過程管理

產品的生產加工過程會直接影響到產品的質量安全問題。一直以來，為了維護市場信譽，企業嚴格把控產品生產加工過程，確保產品符合客戶的質量要求。但是，在以往制造類企業的生產管理中，由于制造工人數量較多，難以把控產品質量，且在產品加工完成后的檢驗過程也會由于人為因素，導致殘次品沒有被檢查出來。

而應用MES系統可以對生產加工每一環節實現閉環可視化管理，實時監控產品生產加工過程。MES系統會根據實際生產加工作業量劃分作業單元，平衡生產、人力和加工設備之間的有效分配，實現均衡化生產，在有效時間內完成訂單產品的數量，提高生產的整體效率水平，實現產能與效益的雙平衡[5]。

3.4 生產監控管理

生產監控管理是指合理分配生產加工設備、加工人員和物料等，保證產品正常的加工生產過程，確保完成客戶指定的產品數量，而生產監控管理就是為生產加工過程提供保證。

MES系統可以實現對人力、生產設備、物料等方面的監控管理，當工人的操作過程出現失誤時，系統會自動發出預警提示，對出錯的產品進行及時返工處理。同時，良好的設備以及充足的物料是保證生產作業按時完成的重要條件，系統可以根據生產作業量提示是否滿足當前的作業量，也可以監控設備是否處于良好運行狀態。

生產監控管理可以針對設備、物料等方面的漏洞和問題及時作出報警處理，發現問題立即解決，所有生產加工過程的必備條件都在嚴格的監控管理下進行，也會為生產加工作業做好準備[6]。

在生產監控管理過程中，MES系統運用分布式數字控制技術，該技術能夠采集企業內部數據并輸出相應的終端數據，并隨時監控所有生產設備的運行狀態，保證生產加工的正常進行。

3.5 生產質量管理

生產質量管理是加工產品出廠的最后一個步驟。在以往傳統的人力加工過程中，最終產品檢驗環節也是由人力檢查完成的，這樣不僅耗時耗力，而且會造成產品漏檢的情況。

采用MES系統的制造類企業生產加工中，檢驗環節都是依靠機器設備完成的，檢驗結果更加準確，更是節省了大量人力成本。同時，為了保證產品質量，生產質量管理不僅要在產品最終加工生產環節進行檢驗，而且要貫穿產品的原材料加工、生產過程控制以及產成品檢驗等各個環節[7]。

通過MES系統的質量管理系統，可以保證從產品原材料、生產過程到最后的產成品檢驗過程都做好質量控制與管理，只有這樣，才能保證一個合格產品的輸出。智能制造過程其實就是數據技術的充分利用，對每一個加工產品進行身份標識，產品檢驗更加準確，系統會自動提示不合格產品的數據信息，方便加工人員及時返廠維修與重新加工。

4 MES系統在化纖行業智能制造中的應用

4.1 化纖智能制造車間MES系統結構及特點

MES系統被應用于我國多個領域，不同的行業、不同的企業設定的參數值不同，雖然應用的側重點不同，但是總體架構是一致的，即對生產過程實行信息化管理模式，對生產過程實行信息采集、信息分析、信息判斷，結合企業當前的實際經營狀況下達生產指令，達到智能制造的目的。

在化纖制造行業應用MES系統，該系統的組成結構主要包括CIMS、MES、ERP、FCS、FMS各個系統。化纖行業中產品的質量問題至關重要，數據信息化的機械生產可以最大程度保證產品質量，生產過程都是按照系統設定好的參數數據加工生產，同時保證提供的原料均符合產品生產質量要求。應用MES系統，能夠對原料、設備等進行質量審核，保證產品的源頭符合質量要求。

MES系統能夠監控化纖制造企業整個生產過程，幫助企業打造可視信息化工廠，使生產過程透明化。化纖智能制造企業應用MES系統，從原材料進廠到產品入庫，記錄產品生產全過程，使用的材料、設備、產品檢測的數據及結果，以及在每個生產工序上工作人員的信息、生產時間等，無論何時何地，通過網絡監控系統就可以了解生產車間目前的加工狀態和生產數量。

應用MES系統，優化化纖制造企業的管理模式，實現精細化管理，實現控制系統與管理系統的有效結合，加強了各部門之間的協同合作能力，最重要的是保證化纖產品的質量安全[8]。

4.2 化纖智能制造車間中MES的主要功能

MES系統的應用涉及化纖制造工廠的各個方面，原材料入廠、接收人是誰以及原材料數量、規格、廠家等信息都會錄入系統，同時會根據客戶的生產信息結合企業目前的庫存狀態合理安排每個生產車間的生產制造數量，避免生產設備及加工人員的閑置，結合客戶生產工藝要求自動安排調配物料與設備，實現設備資源最大化利用和高效的生產。

MES系統實現了對化纖企業物料清單管理以及物料需求計劃等的管理，可以保證生產原料數據的準確性和及時性。在該系統的應用下，能夠有效管理生產報表，主要包括生產報表模板、生產日報、月報、季報以及年度生產計劃情況等統計工作，監控整個生產過程。該系統對生產過程實施嚴格的監控體系，對于不符合質量檢驗或者生產過程出錯的產品，都會自動篩選出來，標記生產過程出現偏差的位置，再次投入加工生產。同時，對于員工的管理實現了智能化管理，會監督管理每個崗位的工作人員每日出勤情況、工作情況等，并在每月末自動生成報表反饋給企業人力資源管理部門。

MES系統的最大特征在于所有生產設備都實現了信息數據化的管理模式，系統能夠對故障采用報警系統。在運行過程中，如果系統出現了故障無法工作，會自動啟動報警裝置，同時提示故障部位信息，并能記錄每次故障的部位及原因，為維修部門維修提供參考，便于后期檢查工作的查詢[9]。

4.3 化纖智能制造車間中MES系統工作流程

MES系統整體的工作架構是一致的，但是各企業設定的參數值是不同的，化纖智能制造車間MES系統的工作流程為：原材料的采購、結合企業庫存情況和客戶的數量要求，MES系統實行調度，實時監控生產過程及設備的正常運行，產品完成后對產品的檢驗、設備維修管理以及能源管理等。

5 結語

MES系統就是執行制造系統，顧名思義，是執行總控制中心下達的制造任務，能夠幫助企業決策者對生產車間進行精細化管理，實現智能化、數字化管理，同時，應用MES系統，降低了企業人力資源成本的投入，提高了生產效率。

目前，很多大型制造類企業都在應用MES系統，企業也會朝著智能化、數據化的方向發展，通過數據量化采集、管理與分析，使企業的管理逐漸趨向于數字化的管理模式。但是，企業也要逐步克服MES系統應用過程中出現的很多問題，結合企業發展實際逐漸改進系統的運行[10]。

MES系統是集數據化、智能化、信息化為一體的應用系統，企業管理者能隨時借助互聯網技術獲得車間的生產情況，便于管理生產車間，節省了很多人力成本資源。同時，設備的維修與檢查工作目前都是處于半自動化狀態，但是應用MES系統，企業需要聘用掌握該設備技術的高精尖人才，同時還要聘用專業維修人員負責設備的日常維護與檢修工作。在激烈的市場競爭環境下，推廣和應用MES系統將有助于促進企業的技術創新以及機器設備的革新研發，掌握先進的技術，占有更多的市場份額，實現可持續發展。

參考文獻

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