MES和自动化系统如何实现相辅相成

在探讨数字化工厂时，关注焦点往往集中在自动化和控制系统，您是否想过，有了自动化系统，为什么还需要推行MES系统呢？自动化和制造执行系统MES如何为制造企业的数字化转型打下坚实的基础呢？

让我们通过一些实际应用场景来揭示MES和自动化系统如何与智能制造技术相结合，共同推动制造企业的数字化转型。这些应用场景不仅适用于各种行业，更是开启自动化和MES为基础的数字化转型的钥匙。

物料清单、工艺和作业指导书的数字化

物料清单（BOM）描述了制造产品所需的材料和数量，工艺则定义了具体的制造步骤，作业指导书包含制造过程中使用的规范、图纸、方法、程序等。这些内容蕴含大量信息，如果以纸质文件的形式呈现，不仅复杂，而且不利于保存。

将这些信息从纸质文件转移到MES中，并与自动化系统紧密结合，能够使BOM、配方和作业指导书的管理、传播、使用和执行更加简单快捷，确保相关工作人员能够随时随地获取所需信息，同时避免使用纸质文件时可能出现的人工错误。

MES向自动化系统提供物料清单和工艺流程，自动化系统利用这些信息执行配方并消耗指定数量的材料。

MES和自动化系统中的算法还允许在必要时调整材料或使用替代材料，甚至手动添加材料。总之，MES和自动化系统能够消除纸质文档和潜在的人工错误。

在实现上述目标的基础上，下一步是与新一代智能制造技术相结合。IIoT用于从整个工厂的设备中传播和收集信息。AR/VR工具则用于向操作员提供基于增强现实的交互式工作指导。人工智能（AI）用于分析收集到的数据，深入挖掘问题的根本原因，并优化操作和材料的使用。这些技术以MES和自动化系统为基础，并随着智能制造新技术的不断进步而持续发展。

MES与自动化系统协同实现生产防错

除了能够消除纸张，并自动执行物料清单、生产工艺和作业指导书之外，更为重要的是防止整个制造过程中的错误。这些错误不仅可能发生在基于纸面的过程中，还可能发生在任何手动执行的过程中。

生产工艺通常涉及多个步骤，这些步骤大部分需要按照一定的顺序来执行，且只有在前序步骤成功完成后，才能开始下一阶段。MES与自动化和控制系统协同工作，可以在进入下一步之前，确保正确、完整地执行前序步骤。

错误的出现往往由于跳过正常步骤、未按顺序执行或未能完全完成等情况。在制造操作中，如果需要不同的人在不同地方完成不同的步骤，那么就特别容易出现错误。

举个例子，在称重位置，有人执行材料称重过程，而在配料罐位置，另一个人执行添加和混合过程，质量保证实验室的另一人则执行质量分析。要让这些步骤按照正确的顺序完成，并在下一个步骤开始之前确保某个步骤已经完成，这在实际操作中是极其困难的的。然而，正是这种同步执行的操作，MES能够实现，并以此凸显MES与自动化协同工作的重要性。

在与下一代智能制造技术结合的方面，IIoT是实时收集数据的关键技术，可以确保每个员工都能立即获取每个步骤的状态和结果。数字线程则可以将整个工厂范围内多个区域的每个步骤连接起来。数字孪生可以收集关于设备运行的详细信息。AI和高级分析则用于构建预测性和规范性分析，以协调和优化整个制造过程的运营。

物料管理优化工具

企业在面对质量保证测试结果时，常常需要对产品或批次进行材料调整。这种调整并非简单地增加材料数量以达到某一特定水平，而是要优化材料使用，以尽可能少的材料，以最低的成本，实现所需的结果。当制造过程中的不同位置需要进行多个级别的测试，并需要添加多级别材料时，优化工作会变得更加复杂。

实现真正优化的唯一方法，是利用MES和自动化系统的一些高级功能，通过算法与MES相连，执行最低成本计算。例如，这种方法可以推荐需要添加的特定材料。

为了实现这一点，MES需要在过程的每一步中获取所需的质量保证测试结果，并且要实现自动化，以准确测量添加到具有严格公差要求的特定材料。这些算法以及集成的MES和自动化流程，必须能够快速确定成本最低的解决方案，这是因为大多数过程在主配方中可添加的数量有限。

使用高级分析工具来分析这些大数据集以及彼此之间的相互关系，可以帮助我们了解潜在趋势，洞悉根本原因，并在潜在问题成为问题之前很久，就深入了解这些问题。这样做带来的回报是巨大的，因为我们知道每一种产品或每一批产品，都希望使用尽可能低的成本，生产出满足产品规格的产品。

集成MES和自动化系统的优势

将MES和自动化系统与生产制造过程紧密集成，可以为制造企业带来诸多好处。通过使用MES和自动化系统，实现物料清单和工艺流程的数字化，提供防错、质量保证测试和物料优化等功能，展示出其他方式无法比拟的优势。

这些优势体现在降低物料和劳动力成本、提高生产率、良品率和产量，同时减少废料和返工。所有这些优势的取得，都得益于MES系统、自动化系统的紧密集成，以及它们所提供的新功能，专注于制造过程中的关键要素。

尽管新工业4.0技术令人瞩目，例如AI、IIoT、AR/VR等，已在现代制造业中占据一席之地。然而，它们需要一个基础来支持实现这些技术，MES和自动化系统就是这个基础。

MES和自动化是智能制造的基石，它们能够帮助企业持续优化生产运营，并在未来实现显著的商业价值。

有了MES系统的助力，制造企业可以更好地实现生产过程的可视化、透明化、可控化，从而提升生产效率、降低成本、优化资源配置。自动化系统则可以承担重复性、繁琐性任务，提高生产效率和质量。而MES系统则可以更好地协调各个部门之间的沟通，实现信息的实时传递和共享，让生产流程更加顺畅、高效。推行MES系统并不是一个选择题，而是制造企业数字化转型的必经之路。

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