MES在智能制造中应用的研究

周宇

摘 要：随着现代社会的发展和经济实力的提升，我国已经实现了由互联网时代迈入大数据时代的转变，在这个时代背景下，人们实现了数据沟通与交流，而大数据时代的到来意味着智能制造已经融入人们的工作与生活中。我国是制造业大国，工厂流水线雇用着大量的一线工人，为了加大生产量，很多企业都在构建智能工厂，推动企业转型升级，实现高质量、高效率的生产模式。MES系统是智能制造技术中常见的系统结构，该系统的应用能为企业建设智能工厂提供参考，智能制造工厂的建设实施离不开MES系统的应用，其能够渗透到企业生产、研发、制造、检验、物流等各个环节，起到优化、整合的作用，形成一种高效生产的制造模式。对于化纤制造行业来说，智能制造技术的应用和发展更是关键和重要的。文章将针对化纤制造行业中应用MES智能制造系统进行研究，仅供参考。

关键词：MES;智能制造;应用

中图分类号：TN4 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2022）03--03

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2022.03.042

随着现代社会的发展和经济实力的提升，我国已经实现了由互联网时代迈入大数据时代的转变，智能制造已经融入人们的工作与生活中。

MES系统是智能制造技术中常见的系统结构，该系统的应用能为企业建设智能工厂提供参考，在企业生产、研发、制造、检验、物流等各个环节起到优化、整合的作用，形成一种高效生产的制造模式。对于化纤行业来说，智能制造技术的应用和发展更是十分关键和重要的。

1 MES系统介绍

MES系统（manufacturing execution system）的全称是制造执行系统，是20世纪90年代由一家美国公司首先提出的。MES系统主要应用于制造类企业的生产加工过程中，对制造类企业生产计划与生产加工现场、生产加工过程进行监控管理，可以有效提高生产效率。

MES系统是由多个数据信息系统组成的，涵盖可编程序控制器、二维码、机电设备、传感器、检测仪表等多个信息化设备。其中，可编程序控制器能够对生产设备下达生产制造的指令，而所有生产机器设备都能够在第一时间根据程序控制器下达的指令投入生产过程，避免资源浪费，提高企业的资金利用率，减少生产过程中的失误[1]。

对于很多传统的制造类企业来说，企业的管理层与生产供应链之间出现脱节现象，且随着企业生产规模不断扩大，生产线及员工的逐步增加，对生产供应链的管理也更加困难，管理效率的降低导致生产加工产品出现了很多问题。

在MES系统中，所有生产设备都是可控制、可管理的，智能化的制造与管理模式提供的生产数据更加精准，便于管理层对生产供应链的管理。目前，MES智能制造系统的技术应用已经成熟，已经在我国多数制造类企业中得到了广泛应用。

2 智能制造的概念

大数据时代的最大特征在于智能制造与生产，很多智能电子化设备应用于人们日常的工作、生活中，并提供了很多便利。智能制造就是由智能设备和人类专家共同组成的人机一体化系统，强调在生产制造过程中的准确性、可调节性和易更改性，借助计算机强大的运算能力和人类专家的思维模式，对生产过程进行信息采集、信息分析、信息整理与信息决策，智能制造的生产模式下机器的出错率很低，能够最大程度地保证生产制造的效率。

同时，智能制造模式下的生产机器可以随时停止、更新和返工，相较于传统流水线上的工人来说，智能制造更加节省人力成本，且比工人加工更加精准，企业也将大部分成本应用于智能制造设备的更新和维修方面[2]。

3 MES系统的应用

3.1 生产计划管理

生产计划是影响到企业下一阶段生产数量及生产效率的重要因素之一，企业要根据自身生产情况制定合理的生产计划，并对生产计划开展有效管理，提高管理效率，最重要的是生产计划的准确性。生产计划的好坏会影响到企业下一阶段的收入利润变化，企业为了保证一定的产出比例，避免造成较大的经济损失。

企业在接收到产品订单时，MES系统可以自动根据企业当前库存量、设备的实际生产状态、物料准备、设备负荷以及订单的先后顺序等情况，合理安排生产加工计划，企业从生产、加工到出厂等一系列程序都会根据企业内部的大数据设定生产计划，保证订单信息的准确性和及时性[3]。

同时，利用MES系统可以实现对订单的实时跟踪，机器设备目前的生产数量、生产状态和进度展示等，便于工厂人员及时了解和掌握生产加工情况，并随时反馈给客户。

3.2 生产库存管理

企业库存不仅有加工完成的产成品、半成品，而且包括企业其他的机器设备，以及生产加工的原材料、零部件和产品外包装等，这些都需要企业分门别类存放。应用MES系统中，可以实现随时检查企业库存情况，企业的原材料购入在确定采用何种计价方法后，系统会根据设定的方法清算与管理存货数量。同时，该系统的应用能保证在线查找库存的每一笔数量，在系统中都会有相应的记录。

在库存物资不足的情况下，系统还会发出预警提示，防止因物料或者原材料缺失等原因影响产品的生产进度[4]。

3.3 生产过程管理

产品的生产加工过程会直接影响到产品的质量安全问题。一直以来，为了维护市场信誉，企业严格把控产品生产加工过程，确保产品符合客户的質量要求。但是，在以往制造类企业的生产管理中，由于制造工人数量较多，难以把控产品质量，且在产品加工完成后的检验过程也会由于人为因素，导致残次品没有被检查出来。

而应用MES系统可以对生产加工每一环节实现闭环可视化管理，实时监控产品生产加工过程。MES系统会根据实际生产加工作业量划分作业单元，平衡生产、人力和加工设备之间的有效分配，实现均衡化生产，在有效时间内完成订单产品的数量，提高生产的整体效率水平，实现产能与效益的双平衡[5]。

3.4 生产监控管理

生产监控管理是指合理分配生产加工设备、加工人员和物料等，保证产品正常的加工生产过程，确保完成客户指定的产品数量，而生产监控管理就是为生产加工过程提供保证。

MES系统可以实现对人力、生产设备、物料等方面的监控管理，当工人的操作过程出现失误时，系统会自动发出预警提示，对出错的产品进行及时返工处理。同时，良好的设备以及充足的物料是保证生产作业按时完成的重要条件，系统可以根据生产作业量提示是否满足当前的作业量，也可以监控设备是否处于良好运行状态。

生产监控管理可以针对设备、物料等方面的漏洞和问题及时作出报警处理，发现问题立即解决，所有生产加工过程的必备条件都在严格的监控管理下进行，也会为生产加工作业做好准备[6]。

在生产监控管理过程中，MES系统运用分布式数字控制技术，该技术能够采集企业内部数据并输出相应的终端数据，并随时监控所有生产设备的运行状态，保证生产加工的正常进行。

3.5 生产质量管理

生产质量管理是加工产品出厂的最后一个步骤。在以往传统的人力加工过程中，最终产品检验环节也是由人力检查完成的，这样不仅耗时耗力，而且会造成产品漏检的情况。

采用MES系统的制造类企业生产加工中，检验环节都是依靠机器设备完成的，检验结果更加准确，更是节省了大量人力成本。同时，为了保证产品质量，生产质量管理不仅要在产品最终加工生产环节进行检验，而且要贯穿产品的原材料加工、生产过程控制以及产成品检验等各个环节[7]。

通过MES系统的质量管理系统，可以保证从产品原材料、生产过程到最后的产成品检验过程都做好质量控制与管理，只有这样，才能保证一个合格产品的输出。智能制造过程其实就是数据技术的充分利用，对每一个加工产品进行身份标识，产品检验更加准确，系统会自动提示不合格产品的数据信息，方便加工人员及时返厂维修与重新加工。

4 MES系统在化纤行业智能制造中的应用

4.1 化纤智能制造车间MES系统结构及特点

MES系统被应用于我国多个领域，不同的行业、不同的企业设定的参数值不同，虽然应用的侧重点不同，但是总体架构是一致的，即对生产过程实行信息化管理模式，对生产过程实行信息采集、信息分析、信息判断，结合企业当前的实际经营状况下达生产指令，达到智能制造的目的。

在化纤制造行业应用MES系统，该系统的组成结构主要包括CIMS、MES、ERP、FCS、FMS各个系统。化纤行业中产品的质量问题至关重要，数据信息化的机械生产可以最大程度保证产品质量，生产过程都是按照系统设定好的参数数据加工生产，同时保证提供的原料均符合产品生产质量要求。应用MES系统，能够对原料、设备等进行质量审核，保证产品的源头符合质量要求。

MES系统能够监控化纤制造企业整个生产过程，帮助企业打造可视信息化工厂，使生产过程透明化。化纤智能制造企业应用MES系统，从原材料进厂到产品入库，记录产品生产全过程，使用的材料、设备、产品检测的数据及结果，以及在每个生产工序上工作人员的信息、生产时间等，无论何时何地，通过网络监控系统就可以了解生产车间目前的加工状态和生产数量。

应用MES系统，优化化纤制造企业的管理模式，实现精细化管理，实现控制系统与管理系统的有效结合，加强了各部门之间的协同合作能力，最重要的是保证化纤产品的质量安全[8]。

4.2 化纤智能制造车间中MES的主要功能

MES系统的应用涉及化纤制造工厂的各个方面，原材料入厂、接收人是谁以及原材料数量、规格、厂家等信息都会录入系统，同时会根据客户的生产信息结合企业目前的库存状态合理安排每个生产车间的生产制造数量，避免生产设备及加工人员的闲置，结合客户生产工艺要求自动安排调配物料与设备，实现设备资源最大化利用和高效的生产。

MES系统实现了对化纤企业物料清单管理以及物料需求计划等的管理，可以保证生产原料数据的准确性和及时性。在该系统的应用下，能够有效管理生产报表，主要包括生产报表模板、生产日报、月报、季报以及年度生产计划情况等统计工作，监控整个生产过程。该系统对生产过程实施严格的监控体系，对于不符合质量检验或者生产过程出错的产品，都会自动筛选出来，标记生产过程出现偏差的位置，再次投入加工生产。同时，对于员工的管理实现了智能化管理，会監督管理每个岗位的工作人员每日出勤情况、工作情况等，并在每月末自动生成报表反馈给企业人力资源管理部门。

MES系统的最大特征在于所有生产设备都实现了信息数据化的管理模式，系统能够对故障采用报警系统。在运行过程中，如果系统出现了故障无法工作，会自动启动报警装置，同时提示故障部位信息，并能记录每次故障的部位及原因，为维修部门维修提供参考，便于后期检查工作的查询[9]。

4.3 化纤智能制造车间中MES系统工作流程

MES系统整体的工作架构是一致的，但是各企业设定的参数值是不同的，化纤智能制造车间MES系统的工作流程为：原材料的采购、结合企业库存情况和客户的数量要求，MES系统实行调度，实时监控生产过程及设备的正常运行，产品完成后对产品的检验、设备维修管理以及能源管理等。

5 结语

MES系统就是执行制造系统，顾名思义，是执行总控制中心下达的制造任务，能够帮助企业决策者对生产车间进行精细化管理，实现智能化、数字化管理，同时，应用MES系统，降低了企业人力资源成本的投入，提高了生产效率。

目前，很多大型制造类企业都在应用MES系统，企业也会朝着智能化、数据化的方向发展，通过数据量化采集、管理与分析，使企业的管理逐渐趋向于数字化的管理模式。但是，企业也要逐步克服MES系统应用过程中出现的很多问题，结合企业发展实际逐渐改进系统的运行[10]。

MES系统是集数据化、智能化、信息化为一体的应用系统，企业管理者能随时借助互联网技术获得车间的生产情况，便于管理生产车间，节省了很多人力成本资源。同时，设备的维修与检查工作目前都是处于半自动化状态，但是应用MES系统，企业需要聘用掌握该设备技术的高精尖人才，同时还要聘用专业维修人员负责设备的日常维护与检修工作。在激烈的市场竞争环境下，推广和应用MES系统将有助于促进企业的技术创新以及机器设备的革新研发，掌握先进的技术，占有更多的市场份额，实现可持续发展。

参考文献

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[3] 牛长胜.智能制造技术在化纤企业转型升级中的应用研究[J].智能制造，2021（2）：57-62.

[4] 马德光.MES在智能制造中应用的研究[J].科技世界，2020（7）：222-224.

[5] 哈峥，吴玺，曹瑞超.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].河北农机，2019（12）：62.

[6] 冯竞慧.机电一体化技术在智能制造中的应用研究[J].南方农机，2019，50（19）：110，116.

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[9] 金辉.涤纶短纤维生产过程管理优化方法研究[D].沈阳：东北大学，2008.

[10] 程继革，裴连东.化纤企业制造执行系统的应用[J].聚酯工业，2007，20（3）：7-10.