数字化工厂及五大核心系统

在我国迈向工业化、现代化的过程中，信息化是必经之路。对于生产制造这类传统企业来说，更应该积极地引入信息化技术，提高生产的数字化水平，确保整个生产活动安全可控。

“工业4.0”最显著的特征是智能工厂的广泛普及。而智能工厂是在数字化工厂的基础上发展而来的，没有数字化就没有智能化。

一、什么是数字化工厂？

数字化工厂（Digital Factory） 是指在虚拟环境中，对整个生产过程进行全面的建模、仿真和优化，并在现实物理世界中通过各类信息系统（如MES、WMS等）将数据与实体连接，实现高效、柔性、透明、精益生产的现代化工厂。

可视化：对整个生产流程一目了然。

透明化：实时追踪进度、质量、设备状态。

智能化：基于数据自动做出优化决策。

可追溯性：从原材料到成品，全程可查。

高效与柔性：快速响应市场变化和个性化定制需求。

二、五大核心系统详解

1. ERP - 企业资源计划系统

主要功能：ERP 关注的是企业的宏观资源规划和管理。它整合了财务、人力资源、供应链、采购、销售、生产计划等核心业务流程。它回答的是“要生产什么？什么时候生产？需要多少资源？”的战略性问题。

在工厂中的角色：ERP根据市场订单和预测，制定主生产计划（MPS），并向下游的MES系统下达“生产指令”，同时指挥WMS进行物料准备。它更关注计划和结果，而不是具体的执行过程。

2. PLM - 产品生命周期管理系统

主要功能：PLM 管理产品从概念、设计、工艺、制造、维护到报废退市的整个生命周期中的所有信息。其核心是产品数据管理（PDM），包括CAD图纸、BOM（物料清单）、工艺路线、设计文档等。

在工厂中的角色：PLM是产品数据的源头。它为ERP提供准确的BOM信息以进行物料采购和成本核算，为MES提供工艺路线和标准作业指导书（SOP），是确保“做正确的事”的基础。

3. MES - 制造执行系统

主要功能：万界星空科技MES 是连接“计划层”（ERP）和“控制层”（自动化设备）的桥梁。它负责接收ERP的生产计划，并将其分解为详细的、可执行的工序任务，调度人员、设备、物料进行生产。它管理着生产过程的实时执行。

核心价值：生产调度：优化排产，提高设备利用率（OEE）。

过程管理：跟踪每个工单的进度、工时、节拍。

数据采集：通过物联网（IoT）技术自动收集设备、质量数据。

追溯管理：实现人、机、料、法、环的全要素追溯。

4. WMS - 仓库管理系统

主要功能：WMS 对仓库的入库、出库、盘点、调拨、拣选、配送等所有作业进行精细化管理。它通过条码、二维码或RFID技术，实时跟踪每一件物料的位置、数量和状态。

在工厂中的角色：WMS确保“在正确的时间，将正确的物料，以正确的数量，配送到正确的地点（产线）”。它与ERP同步库存信息，与MES协同进行物料齐套检查和线边仓配送，是实现精益生产（JIT/精益制造） 的关键。

5. QMS - 质量管理系统

主要功能：QMS 贯穿于整个制造过程，致力于确保产品质量符合标准。它管理质量标准的制定、来料检验（IQC）、过程检验（IPQC）、成品检验（OQC）、不合格品控制（NCR）、质量分析（如SPC统计过程控制）和持续改进（如8D报告）。

在工厂中的角色：万界星空QMS与MES深度融合，在生产执行过程中实时进行质量数据采集和判断，实现“质量源于设计，重在预防”的理念。它也从PLM获取检验标准和规范。

三、五大系统如何协同工作？—— 以一个订单为例

1.概念与设计（PLM）：工程师在PLM中完成新产品的设计和工艺设计，生成最终的BOM和工艺路线。

2.计划与订单（ERP）：销售订单进入ERP。

ERP根据PLM提供的BOM和库存情况，计算所需物料，生成采购计划和主生产计划。

ERP向WMS发出备料指令，向MES下达生产工单。

3.物料准备（WMS）：WMS根据工单需求，安排物料拣选，并通过AGV或配送员将物料精准配送到指定产线。

4.生产执行（MES + QMS）：MES接收工单，将其排产到具体设备和班次。

工人根据MES终端显示的SOP（来自PLM）进行操作。

MES指挥自动化设备生产，并实时采集生产数据。

QMS在关键工序设置检验点，数据实时反馈至QMS和MES。若发现质量问题，QMS会触发警报，MES可自动暂停生产。

5.完工入库（WMS + ERP）：生产完成后，MES报工。

WMS接收成品，办理入库，更新库存记录。

ERP同步获取完工和库存信息，进行成本核算和财务过账。

6.全流程追溯：任何时候需要追溯某个产品的问题，都可以通过系统快速查询到：

用了什么材料？（ERP/WMS -> 批次号）

谁在什么时间、哪台设备上生产的？（MES）

当时的工艺参数和质量数据是怎样的？（MES/QMS）

依据的设计标准是什么？（PLM）

数字化工厂的成功，不仅在于单个系统的强大，更在于这些系统之间无缝的集成与数据流动，从而形成一个闭环的、持续优化的智能系统。