通过对以下资料的学习，了解了MES、 WMS、ERP系统的原理与应用，对智能制造有了全面而深刻的认识。

学习资料：

1、书：《数字规划与实战：15大企业数字化系统选型指南》、《仓储管理实战指南（实战图解版）》、《汽车智能生产执行系统实务》；

2、视频：《智能制造与数字化工厂 - 陕西工业职业技术学院 - 学堂在线》。

智能制造是以信息化、自动化和智能化三化合一的一个渐进过程，其中生产过程的合理化与标准化是前提。

一、ERP系统

见另一篇ERP原理设计实施-读书笔记

精益生产的原则和实践可以概括为快速应变与制造，按需求拉动生产，供应链精益，达成质量、成本、速度三者均衡。

二、MES系统

智能制造的核心体系包括ERP、MES和PCS。PCS是控制系统的执行层，实现设备和生产线的自动控制。ERP是业务管理系统的计划层，负责完成从销售订单到生产订单的转化。MES是ERP的数据基础和保证。

生产执行系统(MES)：MES即生产执行系统(Manufacturing Execution System)，其是一套针对制造行业企业车间执行层的生产信息化管理系统。

• MES以订单数据管理为核心，实现如下业务流程：

①生产线现场数据采集。

②现场生产流程操作与监控。

③车间物料与物流操控。

④车间管理报表统计。

⑤车间质量（缺陷）管理。

⑥外围系统/设备的实时数据交互。

MES的11大功能模块

• 1.数据采集
  

• 2.文档管理

• 3.资源分配和状态管理

• 4.维护管理

• 5.劳务管理

• 6.运作/详细调度

• 7.生产分配单元

该功能模块具备调整车间已制定的生产计划的能力，可以通过缓冲的方式控制任意位置的在制品数量等。

• 8.质量管理

该功能模块还需包括统计过程控制(SPC)和统计质量控制(SQC)的跟踪。

• 9.过程管理

  对生产过程进行监控管理，通过给用户提供决策依据或自动纠偏的方式对生产过程进行优化和提升。该模块还需包含报警功能，使生产人员能够及时发现作业误差并进行纠正。

• 10.产品跟踪与系谱

  实时统计工件、产品的位置信息、状态信息等。

• 11.性能/绩效分析

  MES的建设要完全以“需求为导向”，从需求出发。

  找出生产过程中的关键痛点，再明确近中远期目标，分阶段搭建MES，避免盲目地追求大而全，导致项目失败。

  注：对于流程型的生产模式，通常选择数据采集、质量管理、产品质量管理、设备维护、产品追溯等模块；对于离散型的生产模式，则通常关注生产调度、生产资源分配与监控、作业计划与排产等功能模块。

MES的垂直行业应用

流程制造VS.离散制造

在流程制造业中，MES系统，需基于各种不同的自控系统联网，自动采集生产过程中的数据，实现企业生产信息的自动化集成。

在离散制造业中，既有按库存生产，也有按订单生产；既有批量生产，也有多次小批量生产。离散行业的MES更关注生产快速响应。 汽车、电子、航空、机械等属于典型的离散制造企业。

MES赋能企业生产

• 生产透明化

• 生产敏捷化

• 生产能溯源

• 质量可控制

• 预警更及时

• 绩效可分析

三、WMS系统

相比传统制造业，新制造能够更合理地分配闲置生产资源，提高生产效率，能够更准确地把握用户特性与偏好，以便满足不同客户的需求，扩大盈利规模。传统制造业的多个环节都可以进行智能升级，比如工业机器人可以被应用于制造业生产环节，辅助完成复杂工作；智能仓储、智慧物流可以高效、低成本地完成仓储和运输环节。

仓储管理的阶段

仓储管理包括物品入库、保管和出库三个阶段。物品入库是基础、保管是中心、出库是关键。

智能仓储的定义

智能仓储是一种仓储管理理念，是通过信息化、物联网和机电一体化共同实现的智慧物流，从而降低仓储成本、提高运营效率、提升仓储管理能力。智能仓储是物流过程的一个环节，智能仓储的应用，保证了货物仓库管理各个环节数据输入的速度和准确性，确保企业及时准确地掌握库存的真实数据，合理保持和控制企业库存。利用WMS系统的管理功能，更可以及时掌握所有库存货物当前所在位置，有利于提高仓库管理的工作效率。

智能仓储的优势

1.高架存储，节约土地

与普通仓库相比，一般智能立体仓库可以节省60%以上的土地面积。

2.无人作业，节省人工

3.机器管理，避免损失

能够做到“先进先出”“自动盘点”，避免货物自然老化、变质，也能减少货物破损或丢失造成的损失。

4.账实同步，节约资金

5.自动控制，提高效率

6.系统管理，提升形象

智能仓储的劣势

1.投资大、建设周期长

智能仓储装备建设是个系统工程，货架安装精度要求高，需要配套的设备多，设备间的连接和软件管理系统都非常复杂，安装调试难度大，需要投入资金多，建设周期较长。

2.一旦建设完成不易更改

3.保养维护依赖度大

4.业务培训技术性强

5.事故一旦发生危害严重

智能仓储的构成要素

一.RFID

射频识别技术的基本特点是采用无线电技术实现对静止的或移动的物体进行识别，达到确定待识别物体的身份、提取待识别物体的特征信息（或标识信息）的目的。

二.AGV

AGV（Automated Guided Vehicle，意即自动导引运输车）

三.托盘码垛机器人

能将不同外形尺寸的包装货物，整齐地、自动地码（或拆）在托盘上的机器人。为充分利用托盘的面积和码堆物料的稳定性，机器人具有物料码垛顺序、排列设定器。

四.立体化仓库

立体化仓库又称高层货架仓库、自动存取系统（Automatic Storage& Retrieval System，AS/RS）。

自动化立体仓库能充分利用存储空间，通过WMS可实现设备的联机控制，以先入先出的原则，迅速准确地处理货品，合理地进行库存数据管理。

仓储管理系统是对订单、需求、出入库、货位、不合格品、库存状态等各类仓储管理信息的分析和管理。该系统是自动化立体仓库系统的核心，是保证立体库更好使用的关键。

• 自动化立体仓库的设计

1. 主要设计原则

   ① 系统高性能、低造价（高性价比）；

   ② 尽量使用简单合适的设备，使用设备最少，简化整个物流系统；

   ③ 物品处理次数最少，整体运行效率最高；

   ④ 充分考虑人员和系统的安全；

   ⑤ 无人化程度高，尽量减少人工干预；

   ⑥ 满足国家和行业有关标准，尽量采用标准的零部件和系统；

   ⑦ 操作、维护简单、方便；

   ⑧ 降低使用和维护成本；

   ⑨ 系统集成商较高的服务质量；

   ⑩ 灵活性高，系统易于改进、扩充和升级。

2. 主要性能参数

   ① 库存容量

   ② 系统工作能力：立体仓库物流系统出库、入库和操作的能力。

   ③ 信息处理：立体仓库信息处理的能力，包括信息采集、信息加工、信息查询、信息通信甚至业务信息处理等方面的能力。

   ④ 周边物流处理：如何将货物卸车、检验、组盘、运送到高层货架的巷道口，货物从高层货架取出后拆盘、合并、拣选、搬运、装车等处理。

   ⑤ 人机衔接能力：操作人员与该系统的衔接、人机界面、信息录入、检验不合格品的处理、进入自动搬运线等。

五.WMS仓库管理系统

仓库管理系统（Warehouse Management System，WMS）是通过入库业务、出库业务、仓库调拨、库存调拨和虚仓管理等功能，综合批次管理、物料对应、库存盘点、质检管理、虚仓管理和即时库存管理等功能综合运用的信息化管理系统，WMS有效控制并跟踪仓库业务的物流和成本管理全过程，实现完善的仓储信息管理。

（一）WMS系统的优势

WMS系统可以独立执行库存操作，也可以实现物流仓储与企业运营、生产、采购、销售智能化集成，可为企业提供更为完整的物流管理流程和财务管理信息。

（二）WMS系统可实现的功能

WMS一般具有以下几个功能模块：管理单独订单处理及库存控制、基本信息管理、货物流管理、信息报表、收货管理、拣选管理、盘点管理、移库管理、打印管理和后台服务系统。

六.WCS仓储控制系统

仓储控制系统（Warehouse Control System，WCS）位于仓储管理系统（WMS）与物流设备之间的中间层，负责协调、调度底层的各种物流设备，使底层物流设备可以执行仓储系统的业务流程，并且这个过程完全按照程序预先设定的流程执行，是保证整个物流仓储系统正常运转的核心系统。

• WCS系统的功能

1.与仓库内系统对接，实现仓库内信息交互

WCS系统在整个企业信息流中属于最底层的执行层系统，它需要向上获取上层系统的指令，指导仓库作业。

2.流程平稳对接现场自动化设备

WCS系统不是直接同硬件设备进行对接，而是通过通信协议和硬件设备的底层PLC进行对接，进而控制设备的前进、后退等动作。

3.仓库现场监控，反馈设备状态

4.WCS系统安全功能

自动分拣系统

自动分拣系统（Automatic Sorting System，ASS）一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。

精益智能制造

模块化是低成本满足用户个性化需求的一种重要途径，降低了从设计、采购到生产的复杂程度。模块化生产进一步聚焦于满足个性化需求的柔性生产模式。对于个性化定制生产，制造企业最大的挑战是如何平衡个性化与规模化，实现高效定制化生产和快速响应。

精益生产是智能制造的基础;精益生产的本质是消除生产过程中非增值的活动，而智能制造是使增值活动柔性化、智能化。 智能制造以技术应用为主，而精益生产以管理手段为主。

生产管理的先进理念

• 高品质的保证

质量是产品与企业的生命线，而高标准是质量的保证。

（1）产品研发阶段的质量保证

（2）零部件的质量保证

（3）产品制造阶段的质量保证

（4）售后阶段的质量保证

• 供应链协同

（1）上游客户与服务协同

（2）下游供应商协同

• 柔性生产

  柔性生产是实现大批量定制生产的关键。柔性生产包括产品柔性和生产柔性。产品柔性主要通过产品模块化设计技术实现，生产柔性又分为工艺柔性与设备柔性。生产柔性主要通过自动化设备、成组技术与先进的制造系统实现。

精益生产的核心思想是在企业生产经营全过程中，产品及时生产，消除设备故障，避免并消除生产中的各种浪费，追求零缺陷、高效率、零库存、高效益，以降低成本、提高产品竞争力为目标。

生产自动化

• 过程控制

  过程控制通过及时采集检测数据，按最佳值迅速地对控制对象进行自动控制和自动调节。

  过程控制的主要作用是确保产品质量、提高生产效率、发挥设备能力、防止事故发生、降低资源消耗、减轻劳动强度等。

• 现场总线技术

  现场总线是一种工业数据总线技术，主要用于数字化仪器仪表、控制器、执行机构等工厂底层设备之间以及与上层控制系统之间的数字通信与信息传递。

生产信息化

通过各种数据采集、信息系统、网络系统形成生产过程数据，提供给与生产相关的各个部门，便于企业生产资源要素配置的优化决策，帮助企业应对动态的内部波动以及外部市场的不确定性。

信息化是以先进的生产管理思想为基础，以信息技术和信息系统为工具手段，对生产运作流程进行优化、标准化与固化的过程。

智能制造利用互联网，将机器人、设备和人连在一起组成一个系统，再利用传感器技术，读取其中的数据，通过计算机分析并反馈到终端。

数字生命周期——数字项目“四步走”

一、需求评估

该阶段的工作包括以下几个方面：业务需求分析与评估 ; 数字系统分析与评估; 研究系统升级和迭代的方法与路径; 流程分析与评估; 判断数字化需要优化和改进哪些业务流程、系统流程; 技术分析与评估 ; 资源分析与评估; 可行性分析与评估 ; 风险分析与评估 。

二、规划设计

1.业务规划

2.系统规划

3.组织与人员规划

4.制度流程规划

5.资源规划

三、部署实施

部署实施是数字生命周期的最重要环节，部署实施包含实施准备、系统开发、系统测试、系统上线、系统培训等。

四、运维改进

数字选型方法

• 数字系统选型原则：实用性原则；成熟型原则 ；发展性原则 ；安全性原则；开放性原则

• 数字系统选型流程

  1. 厘清业务，明确需求

  2. 调研与明确系统需求

  3. 评估系统建设的必要性与可行性

  4. 制定选型评价方案

  5. 供应商筛选、招标与评价

高级计划与排程系统(APS)

APS即高级计划与排程系统(Advanced Planning and Scheduling)，其作为ERP与MES之间的枢纽，重点解决“在有限产能条件下，交期产能精准预测、工序生产与物料供应最优详细计划”的问题。

APS是企业实现JIT（Just In Time，准时制生产）精益制造系统的最有效工具。

• APS对于生产企业的意义和价值主要体现在以下几个方面：

准确的订单承诺 ； 快速的响应需求； 减少交货期延误； 合理采购控库存 。

• APS选型的准备工作

  1. 明确企业是否需要APS

  2. 明确企业的制造模式

  3. 全面梳理业务实体与规则

  4. 提炼准确、切实的业务约束

  5. 归纳合理的排产优化目标

  6. 定义评价APS输出结果质量的KPI

结合实际生产需求，APS计划与排程应该包括以下八大环节：资源数据导入—订单数据导入—计划与排程—派工反馈—紧急插单—滚动排程—交期评估—计划可视化。

数字供给·好中求快

供给与配送环节重点有以下三大数字化工程：

• 数字化采购管理

• 数字化仓库管理 以WMS（仓库管理系统）为核心，推动仓库管理模式从以往的依靠经验管理转变为精细化的数字管理，从事后管理转变为事中管理和实时管理，从而提升供应链响应速度。

• 数字化运输管理 以TMS（运输管理系统）为核心，通过数智化的手段提升运输过程透明性、降低运输成本、实现全局统一控制，保证运输效率和一致性。

数字常青·在乎运维

• IT运维管理的特征

安全保障要求； 连续运行要求； 系统冗余要求； 应急预案准备 ； 项目时间跨度； 运维衍生需求； 持续循环改进。