智能制造、MES、自动化是很好的商业意义

MES的见解

• 使用MES为物料清单(bom)、防错、QA测试和组件优化提供了其他任何方式都无法提供的显著优势。
• bom定义了制造产品所需的材料和数量。将这些信息从纸上取下来并输入MES可以极大地提高效率。
• 除了消除纸张和自动执行bom、配方和工作指令外，MES和自动化还允许整个制造过程防错。

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当谈到智能制造或工业4.0时，行业新闻往往集中在人工智能(AI)、数字双胞胎和数字线程、增强现实(AR)和虚拟现实(VR)、工业物联网(IIoT)、协作机器人和增材制造等技术上。但是自动化和控制系统在哪里适合呢?制造执行系统(MES)适合在哪里?这些系统在智能制造世界中扮演着什么样的关键角色?自动化和MES真的能成为智能制造和数字化转型的基础和第一步吗?

为了回答这些问题，让我们来看看智能制造，以及自动化和MES如何成为第一步。通过这样做，我们可以对智能制造的运作方式有一个实际的了解，并发现它为什么具有良好的商业意义。以下示例适用于广泛的过程、离散和混合行业，是使用自动化和MES作为基础开始智能制造和数字化转型的好方法。

bom，食谱和作业指导书

材料清单(bom)定义了制造产品所需的材料和数量。食谱定义了要使用的具体步骤和设定值。作业指导书提供制造过程中使用的规格、图纸、方法、程序等。总而言之，这是很多信息，如果写在纸上，那就是写在很多纸上。

把这些信息从纸上取下来，放到MES中是很有意义的。MES和自动化的紧密集成更有意义。这些系统使bom、食谱和作业指导书的管理、传播、使用和执行变得更加容易和快速，使正确的人在需要的时候和地方可以获得信息，同时消除了使用纸质文档常见的手动错误。

MES为自动化提供BOM和配方，自动化使用该信息执行配方并消耗指定的材料和数量。MES和自动化中的算法都允许根据需要进行材料调整、替代材料甚至手动添加材料。总之，MES和自动化消除了纸质文件和人工错误的可能性。

以MES和自动化为基础，与下一代智能制造技术的对接是下一步。工业物联网用于从整个工厂的设备中传播和收集信息。AR/VR工具用于为操作员提供基于增强现实的交互式工作指令。通过人工智能对采集到的数据进行分析，深入挖掘问题根源，优化操作和材料。它以MES和自动化为基础，随着智能制造的新技术而发展。

防错:MES，自动化，控制可以帮助

除了消除纸张和自动执行bom、配方和工作指令外，MES和自动化还允许整个制造过程防错。错误不仅发生在基于纸张的流程中，而且发生在任何手动执行的流程中。

食谱通常包含多个步骤，其中大多数必须按顺序执行，并且只有在前面的步骤成功完成后才能开始。MES和自动化和控制系统一起工作，以确保步骤在进入下一步之前正确和完整地执行。

当跳过步骤、不按顺序执行或根本没有完成时，就会出现错误。在生产操作中，当步骤由不同的人在不同的位置完成时，错误就特别容易发生。例如，称量位置的一个人执行材料的称量过程，而批处理槽中的另一个人执行添加和混合过程，而质量保证(QA)实验室中的另一个人执行质量分析。正确地按顺序执行这些步骤，确保在下一个步骤开始之前完成一个步骤是极其困难的。但这种同步执行正是MES的意义所在，也是MES和自动化协同工作如此有意义的原因。

现在让我们讨论与下一代智能制造技术的搭配。工业物联网是用于实时收集数据的关键技术，因此每个人都可以立即获得每个步骤的状态和结果。数字线程连接着整个工厂许多位置的各个步骤。数字双胞胎收集设备运行的详细信息。人工智能和高级分析被用于构建预测性和规范性分析，用于编排和优化整个制造操作。同样，它以MES和自动化为基础，随着智能制造的新技术而发展。

通过数据收集、认证、签名实现QA测试

为了进一步阐述QA测试方面，请考虑可能执行的所有不同类型的测试，以及这些测试通常是如何交织到制造过程的执行中的。对于许多类型的产品，在整个制造过程中使用在线、在线、近线和基于实验室的测试组合。这意味着需要几个不同的测试地点，每个地点都有许多不同类型的测试设备和几个不同的人执行测试。

与此同时，这些测试需要在制造过程中的不同位置进行，因此，除非完成前一步的测试，否则工艺不应该推进到下一步。直到所有的测试都成功完成，认证和签名都到位，整个制造过程才算完成。

与自动化一起，MES执行制造过程中的步骤，并从执行测试的各个位置和设备收集数据。MES与自动化联锁，以确保所有步骤都成功完成，直到前面的步骤完成后才开始下一步。其结果是，对质量控制至关重要的所有步骤都按顺序正确完成，收集了所有必需的数据，并按要求完整地完成了带有签名的产品认证。

在这种情况下，工业物联网在支持自动化和MES方面发挥了更大的作用。整个设施中有如此多的不同设备需要收集如此多的数据，工业物联网确实是唯一的答案。同样，这也是分析和人工智能发挥更大作用的地方，因为它们分析所有设备数据，提供快速和有洞察力的结果，直接指向问题，帮助在问题升级之前解决问题。

组件优化，智能制造，分析

组件优化将上述思想结合到一个非常先进和非常集成的功能中。根据QA测试结果对产品或批次进行物料调整。这个想法并不是简单地开始添加更多的材料，直到达到特定的水平，而是优化材料，以添加最少的材料——因此成本最低——来实现所需的结果。当在制造过程的不同阶段需要多级测试和多级材料添加时，优化变得更加复杂。

实现真正优化的唯一方法是通过MES和自动化的一些高级功能，结合人工智能和高级分析等智能制造工具。与MES相关联的人工智能算法用于执行最低成本计算，用于推荐要添加的特定材料。

为了实现这一目标，MES必须从流程的每个步骤中获得所需的QA测试结果，并且必须设置自动化以精确测量特定材料添加到非常严格的公差。这些人工智能算法、集成MES和自动化流程的构建必须使它们迅速收敛到成本最低的解决方案，因为大多数流程在主配方中都有有限数量的可能添加物。

必须使用高级分析来分析这些非常大的数据集及其相互关系，以了解潜在的趋势，看到根本原因，并在潜在问题成为问题之前就深入了解它们。但这里的回报是巨大的，知道每个产品或每批产品都是用最低成本的材料制造的，同时仍然符合规定的产品规格。

集成MES和自动化的好处

MES和自动化作为基础，与智能制造技术紧密结合，其好处是巨大的。使用MES、自动化和智能制造为bom和配方、防错、QA测试和组件优化提供了其他任何方式都无法实现的显著优势。降低材料成本，降低人工成本，提高生产率，提高批量成品率，减少材料浪费，减少报废和返工，提高首道质量。所有这些都是通过将MES、自动化和智能制造紧密集成，并使用它们提供专注于制造流程这些关键要素的新功能。

MES，自动化:显著和即时的回报

所有新的智能制造工业4.0技术都非常酷，做了一些很棒的事情。人工智能、工业物联网、AR/VR和许多其他技术都在现代制造运营中占有一席之地。但他们需要一个基础。MES和自动化是基础。MES和自动化是智能制造的起点。使用它们来专注于诸如bom和配方、防错、QA测试和组件优化等基础知识，具有很大的商业意义，并且具有显著和即时的回报，可以创建新的功能，并在您的制造运营中提供重大影响。

约翰·克莱蒙斯，罗克韦尔自动化， MES解决方案顾问。加勒特克莱蒙斯罗克韦尔自动化，MES顾问。内容经理大卫·米勒编辑，控制工程， CFE媒体与技术，dmiller@cfemedia.com．

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关键词:MES, BOM

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