了解MES和自動(dong)化系統是如(ru)何與新一代(dai)智能(neng)制造技術(shu)集成，為制造企業(ye)實現數字化轉(zhuan)型(xing)打下堅(jian)實基礎的。

在(zai)談到(dao)智(zhi)能制(zhi)(zhi)造(zao)或工(gong)業4.0時，行(xing)(xing)業關注的焦(jiao)點往(wang)往(wang)集中在(zai)人工(gong)智(zhi)能（AI）、數(shu)字(zi)孿生和數(shu)字(zi)線(xian)程、增(zeng)強現(xian)(xian)實(shi)（AR）和虛(xu)擬現(xian)(xian)實(shi)（VR）、工(gong)業物(wu)聯網（IIoT）、協(xie)作機器人和增(zeng)材制(zhi)(zhi)造(zao)等技術上。但是，自動化(hua)(hua)和控制(zhi)(zhi)系統(tong)(tong)適合于哪些(xie)(xie)領域？在(zai)智(zhi)能制(zhi)(zhi)造(zao)領域中，這些(xie)(xie)系統(tong)(tong)扮演著什么關鍵角色？自動化(hua)(hua)和制(zhi)(zhi)造(zao)執行(xing)(xing)系統(tong)(tong)（MES）如何為制(zhi)(zhi)造(zao)企業的數(shu)字(zi)化(hua)(hua)轉型打下堅實(shi)的基礎？

為(wei)了(le)回答這(zhe)些(xie)問題，本文將通過一些(xie)實際應(ying)用(yong)場景，帶(dai)您(nin)了(le)解MES和(he)(he)(he)自動化系統(tong)是如何與智能制(zhi)(zhi)造(zao)技術相(xiang)結合(he)，助力制(zhi)(zhi)造(zao)企業實現數(shu)字化轉型(xing)的(de)。這(zhe)些(xie)應(ying)用(yong)場景適用(yong)于眾多(duo)過程、離(li)散和(he)(he)(he)混合(he)行業，是以(yi)自動化和(he)(he)(he)MES為(wei)基礎開啟智能制(zhi)(zhi)造(zao)和(he)(he)(he)數(shu)字化轉型(xing)之旅(lv)的(de)好方(fang)法。

01——物料清單、配方和作業指導書的數字化

物料清單（BOM）定義了制造產品所需的(de)(de)材(cai)料和數量。配方定義了使(shi)用的(de)(de)具體步驟和設定值。作業指導(dao)書提(ti)供(gong)了制造過程(cheng)中(zhong)使(shi)用的(de)(de)規(gui)范(fan)、圖(tu)紙、方法、程(cheng)序(xu)等。總的(de)(de)來(lai)說，這些(xie)內容包括(kuo)很多信息(xi)，如果是以(yi)紙質文件的(de)(de)形式體現，可(ke)能會(hui)很厚。

將這(zhe)些信(xin)(xin)息(xi)(xi)從紙質(zhi)文件(jian)轉(zhuan)移到(dao)MES中，并與自動化(hua)系(xi)統(tong)緊密(mi)結合是非(fei)常有意義的(de)。這(zhe)些系(xi)統(tong)的(de)整合使物(wu)料(liao)清單、配方和作(zuo)業指(zhi)導書(shu)的(de)管理、傳播、使用和執行(xing)變得更加簡單快捷，讓正確的(de)工作(zuo)人員(yuan)能夠隨時(shi)隨地獲得所需的(de)信(xin)(xin)息(xi)(xi)，同時(shi)消除了使用紙質(zhi)文件(jian)時(shi)常見的(de)人工錯誤。

MES向自(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)系統(tong)提(ti)供物料(liao)清單和配(pei)方，自(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)系統(tong)利用這些信(xin)息(xi)執行配(pei)方并消耗指(zhi)定數量的材(cai)料(liao)。MES和自(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)系統(tong)中的算法，允許在必要時調(diao)整(zheng)材(cai)料(liao)或是(shi)使用替代材(cai)料(liao)，甚至手動(dong)(dong)添加材(cai)料(liao)。總之，MES和自(zi)動(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)系統(tong)消除了紙質文檔和潛(qian)在的人工錯誤。

有了MES和自(zi)(zi)動化系(xi)統作(zuo)(zuo)為基(ji)礎，下一步就是(shi)與新(xin)一代智(zhi)能(neng)制造技(ji)術(shu)的(de)結合。IIoT 用(yong)于從(cong)整個工廠的(de)設備(bei)中傳播和收集信息。AR/VR 工具用(yong)于向操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)員提供基(ji)于增(zeng)強現實的(de)交(jiao)互式工作(zuo)(zuo)指導。人工智(zhi)能(neng)（AI）用(yong)于分析數據收集，深入挖掘根(gen)本原(yuan)因，并(bing)優化操(cao)(cao)作(zuo)(zuo)和材料。它(ta)們以MES和自(zi)(zi)動化系(xi)統為基(ji)礎，并(bing)隨著智(zhi)能(neng)制造新(xin)技(ji)術(shu)的(de)進步而不(bu)斷發展。

02——MES與自動化系統協同實現生產防錯

除(chu)了消除(chu)紙張(zhang)并自(zi)動執(zhi)行物(wu)料清單(dan)、配方(fang)和作業指導書(shu)外，MES和自(zi)動化(hua)系(xi)統還(huan)可以防止在整個制(zhi)造過程(cheng)中出錯。錯誤不僅發生在基于紙面的過程(cheng)中，還(huan)會(hui)發生在任何手動執(zhi)行的過程(cheng)中。

配方(fang)通常(chang)涉及多個步驟，其中大部(bu)分必須按(an)順序(xu)執行，并且只有在前序(xu)步驟成功完(wan)成后(hou)才能開始。MES與自動化和控制系(xi)統協同工作，以確保在進入下一步之前，正確、完(wan)整地執行前序(xu)步驟。

當跳過正(zheng)(zheng)(zheng)常步驟(zou)、未按(an)順序(xu)執(zhi)行(xing)或(huo)根本沒有完成(cheng)(cheng)時，就會出現錯(cuo)誤。在(zai)制造操作(zuo)中(zhong)，如果需(xu)要(yao)不(bu)同的人(ren)在(zai)不(bu)同地方完成(cheng)(cheng)不(bu)同步驟(zou)，則特(te)別容(rong)易(yi)出錯(cuo)。例如，在(zai)稱重位置，有人(ren)執(zhi)行(xing)材(cai)料稱重過程，而在(zai)配料罐位置，另(ling)一個(ge)人(ren)執(zhi)行(xing)添加和混合過程，而質量保(bao)證實驗室的另(ling)一人(ren)執(zhi)行(xing)質量分析。讓這(zhe)些步驟(zou)按(an)順序(xu)正(zheng)(zheng)(zheng)確執(zhi)行(xing)，確保(bao)某個(ge)步驟(zou)在(zai)下一個(ge)步驟(zou)開始之前完成(cheng)(cheng)是極其(qi)困難(nan)的。但這(zhe)種同步執(zhi)行(xing)正(zheng)(zheng)(zheng)是MES所做的，也是MES和自動化協同工作(zuo)如此重要(yao)的原因(yin)所在(zai)。

在與下一代(dai)智能制(zhi)造技(ji)術結合(he)的方面，IIoT是(shi)實時(shi)收集數據(ju)的關鍵(jian)技(ji)術，這樣每(mei)個(ge)員工都可以立(li)即獲得每(mei)個(ge)步驟的狀態(tai)和(he)結果。數字線(xian)程(cheng)則(ze)連接整個(ge)工廠范圍內多個(ge)區域的每(mei)個(ge)步驟。數字孿(luan)生則(ze)收集有關設備運行(xing)的詳(xiang)細信(xin)息。AI和(he)高級分析(xi)(xi)則(ze)用于(yu)構建預測(ce)性和(he)規范性分析(xi)(xi)，用于(yu)協調和(he)優化整個(ge)制(zhi)造過程(cheng)的運營。

03——通過數據收集、認證和簽名實現質量保證測試

為了進(jin)一(yi)步闡述(shu)質(zhi)量保(bao)證測試(shi)，請(qing)考(kao)慮可(ke)能遇到的各種不同類型的測試(shi)，以及(ji)該測試(shi)通常如(ru)何(he)與(yu)制(zhi)造(zao)過程(cheng)交(jiao)織(zhi)在(zai)一(yi)起。整(zheng)個(ge)制(zhi)造(zao)過程(cheng)中(zhong),很多(duo)產品使用在(zai)線、近線和實驗室組合測試(shi)。這意味著需(xu)要(yao)有幾個(ge)不同的測試(shi)點(dian)，每個(ge)地點(dian)都有許多(duo)不同類型的測試(shi)設備和不同的測試(shi)人員。

同時，在(zai)生產制造過(guo)程中(zhong)，這些測(ce)試需要在(zai)不(bu)同點進(jin)行，因此，除非前序測(ce)試完成(cheng)，否則(ze)該過(guo)程不(bu)應進(jin)入下一步。直到(dao)所有測(ce)試都成(cheng)功完成(cheng)，證書和簽(qian)名(ming)都到(dao)位，整個制造過(guo)程才算完成(cheng)。

MES與(yu)自(zi)動化系(xi)統一起執(zhi)行制(zhi)造過程中的(de)(de)各個(ge)步(bu)驟(zou)，并(bing)從執(zhi)行測試的(de)(de)各個(ge)位置(zhi)和設備收集(ji)數據(ju)。MES與(yu)自(zi)動化系(xi)統聯鎖以確保所(suo)有步(bu)驟(zou)都能成功完(wan)成，并(bing)且在前序步(bu)驟(zou)完(wan)成之(zhi)前，不會(hui)啟(qi)動下一步(bu)。結果是，所(suo)有對質量控制(zhi)至關重要(yao)的(de)(de)步(bu)驟(zou)都按(an)順序正確完(wan)成，收集(ji)所(suo)有必(bi)要(yao)的(de)(de)數據(ju)，并(bing)按(an)要(yao)求完(wan)成帶有簽名的(de)(de)產品認(ren)證。

這(zhe)(zhe)種情況(kuang)下，在支持自(zi)動(dong)化和MES方面，IIoT發(fa)揮(hui)了更大作用。在整個設(she)施中，有這(zhe)(zhe)么多不同設(she)備需要收集這(zhe)(zhe)么多的(de)數據，實際上(shang)IIoT是(shi)唯一選擇。同樣，這(zhe)(zhe)也是(shi)分析和AI發(fa)揮(hui)更大作用的(de)領域(yu)，因(yin)為它們能夠分析所有設(she)備數據，以提供快速而深(shen)入的(de)結(jie)果(guo)，直指問題本(ben)質，這(zhe)(zhe)樣就可以在問題升級之前解決問題。

04——物料優化與智能制造工具

通常，企業需要根據質量保證(zheng)測(ce)試結果(guo)，對產(chan)品或批次進行材(cai)料(liao)(liao)調整。該想法并不(bu)是簡單地(di)添(tian)加(jia)(jia)更(geng)多材(cai)料(liao)(liao)直至特定(ding)水平，而(er)是優(you)化材(cai)料(liao)(liao)，以便(bian)盡可能添(tian)加(jia)(jia)最(zui)少的材(cai)料(liao)(liao)，從而(er)以最(zui)低的成本實現所需的結果(guo)。如果(guo)需要在制造過程中(zhong)的不(bu)同位置進行多個級別的測(ce)試，添(tian)加(jia)(jia)多級別材(cai)料(liao)(liao)，優(you)化會變得更(geng)加(jia)(jia)復雜。

實(shi)現真正優化的(de)唯(wei)一方(fang)法，就是(shi)通過MES和(he)(he)自動(dong)化系統(tong)的(de)一些高級功能(neng)，以及AI和(he)(he)高級分(fen)析(xi)等智能(neng)制(zhi)造工具(ju)。AI算法與MES相連，用于執行最(zui)低成本計(ji)算，例如推(tui)薦(jian)需(xu)要添加的(de)特定(ding)材料。

為(wei)了實(shi)現這(zhe)一點(dian)，在過程(cheng)的(de)每一步(bu)，MES必須獲得所需(xu)的(de)質量(liang)保證測試結果，并且(qie)必須實(shi)現自(zi)動化，以準確測量(liang)添(tian)加到具(ju)有嚴格公差要求(qiu)的(de)特(te)定材(cai)料。這(zhe)些AI算(suan)法以及集成的(de)MES和自(zi)動化流程(cheng)，必須確保能夠快速聚焦于成本最(zui)低的(de)解決方案，這(zhe)主(zhu)(zhu)要是因為(wei)大多(duo)數過程(cheng)在主(zhu)(zhu)配方中的(de)可(ke)用添(tian)加數量(liang)有限。

使用高級分(fen)析(xi)工具(ju)來分(fen)析(xi)這(zhe)些大數據(ju)集(ji)以(yi)及(ji)彼此之間的(de)(de)(de)相(xiang)互關系，以(yi)了(le)解(jie)潛(qian)在趨勢，洞悉根(gen)本(ben)原因，并(bing)在潛(qian)在問(wen)題(ti)(ti)成為問(wen)題(ti)(ti)之前很久，就深入(ru)了(le)解(jie)這(zhe)些問(wen)題(ti)(ti)。這(zhe)樣做帶來的(de)(de)(de)回報是巨大的(de)(de)(de)，因為我(wo)們知道每(mei)(mei)一種產(chan)(chan)(chan)品或(huo)每(mei)(mei)一批產(chan)(chan)(chan)品，都希(xi)望使用盡可能低(di)的(de)(de)(de)成本(ben)，生產(chan)(chan)(chan)出滿足產(chan)(chan)(chan)品規格(ge)的(de)(de)(de)產(chan)(chan)(chan)品。

05——集成MES、自動化系統與智能制造技術的好處

將MES和(he)(he)(he)自動化(hua)系統作(zuo)為基礎，與智能(neng)制(zhi)造(zao)(zao)技(ji)(ji)術緊(jin)密集成，可以為制(zhi)造(zao)(zao)企(qi)業(ye)帶來很多好處(chu)。使用MES、自動化(hua)系統和(he)(he)(he)智能(neng)制(zhi)造(zao)(zao)技(ji)(ji)術來提(ti)(ti)供物料(liao)(liao)清單和(he)(he)(he)配(pei)方數字(zi)化(hua)、防錯、質(zhi)量保(bao)證測(ce)試和(he)(he)(he)物料(liao)(liao)優(you)化(hua)等功(gong)能(neng)，展示(shi)了(le)其它任何(he)方式都(dou)無法實現(xian)的(de)顯著優(you)勢。這樣不僅(jin)降低了(le)物料(liao)(liao)和(he)(he)(he)勞動力(li)成本(ben)，提(ti)(ti)高了(le)生產(chan)(chan)率、良品率和(he)(he)(he)產(chan)(chan)量，還(huan)減少廢料(liao)(liao)和(he)(he)(he)返(fan)工。所有這些(xie)都(dou)是通過MES、自動化(hua)系統和(he)(he)(he)智能(neng)制(zhi)造(zao)(zao)技(ji)(ji)術緊(jin)密集成實現(xian)的(de)，并利用它們提(ti)(ti)供專注(zhu)于制(zhi)造(zao)(zao)過程(cheng)中這些(xie)關鍵要素的(de)新功(gong)能(neng)。

所有(you)新的(de)智(zhi)(zhi)能制造(zao)(zao)和(he)(he)工業(ye)(ye)4.0技(ji)術(shu)看起(qi)來(lai)都非常酷。AI、IIoT、AR/VR和(he)(he)許(xu)多其它技(ji)術(shu)，已在現代制造(zao)(zao)業(ye)(ye)中(zhong)占有(you)一席(xi)之地。但它們(men)需要一個基礎，MES和(he)(he)自動化系統(tong)就是(shi)這個基礎。MES和(he)(he)自動化是(shi)智(zhi)(zhi)能制造(zao)(zao)的(de)起(qi)點，使企業(ye)(ye)專(zhuan)注于物料清單和(he)(he)配方(fang)、生(sheng)(sheng)產防錯、質量保(bao)證測試和(he)(he)物料優化等(deng)基礎領域(yu)，持續改善生(sheng)(sheng)產運營并在可預(yu)期的(de)未來(lai)實(shi)現重要的(de)商業(ye)(ye)價值(zhi)。

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