【特别策划】预拌混凝土搅拌站MES生产控制系统未来的趋势
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本文选自《商品混凝土》杂志2024年第3期
编者按：在这个变革的时代，混凝土行业的发展形势也发生了急剧变化，企业需要积极利用数字化先进的技术手段，提高生产效率，降低能耗，实现可持续发展。绿色低碳技术的交流与合作，将为混凝土行业带来更多的创新和机遇，推动行业向绿色、低碳、智能化的方向发展。本期将相关文章汇编成特别策划，分享给读者。
特别策划 ：混凝土行业数字化转型与绿色低碳技术交流
预拌混凝土搅拌站MES生产控制系统未来的趋势
李峰博，刘志强，王骏，李玉平，邓瑞
［摘 要］本文详细介绍了 MES 生产控制系统的主要功能、发展历程及未来的发展趋势。
［关键词］预拌混凝土搅拌站；MES 生产控制系统；发展趋势
0 引言
随着预拌混凝土市场需求的不断变化，绿色低碳发展已经是行业发展的必然趋势。传统搅拌站的MES（Manufacturing Execution System，制造执行系统）生产控制系统的数据采集技术无法跟上市场变化的需求，无法采集到生产能耗数据，无法进行生产数据分析，数据分散无法共享，容易出现数据记录滞后、实时监控困难、智能化有待提升等现象，从而导致了搅拌站的生产效率低、产品质量波动大、单位产品能耗无从得知等问题。在全球信息化、数字化的时代发展背景下，预拌混凝土企业内的信息化、数字化改造可有效促进企业经济的发展、管理模式的转变，为客户提供更加优质的服务。传统的搅拌站MES生产控制系统无法适应时代的变化，那么研究一种新的数据采集技术，实时记录生产信息，灵活应对生产需求，迫在眉睫。MES生产控制系统作为搅拌站管理不可或缺的工具，协助企业进行流程规范、数据分析，从而提高企业的生产效率。通过与不断变化的需求相匹配，搅拌站MES生产控制系统正朝着更智能、更灵活、更轻量的发展路径前进，以适应互联网软件发展培养起来的用户习惯。以下通过几个方面分析 MES 系统未来可能的发展方向，供探讨。
1 MES系统概述
MES是一种集成管理软件系统，用于协调和监控制造过程中的各个环节，实现对全面生产过程的控制和数据分析。它的目标是提高生产效率、降低成本。MES是一种基于软件的解决方案，可作为管理和控制生产线制造运营的中心枢纽。搅拌站MES系统就是生产部门使用的生产控制系统，提供对生产过程的实时可见性，使搅拌站能够有效地监控和优化生产流程。图1为MES网络基础支撑平台构架图。
2 MES系统的主要功能
（1）实时监控和追踪生产的监控功能。MES系统让搅拌站随时了解生产线上的实时情况，包括调度任务进度、生产任务状态、生产配比消耗明细等，从而能够及时发现问题并进行调整，避免出现生产延误或质量问题。
（2）生产线级的协同功能。调度、技术、操作、司机等各类人员可以提前获知相关生产任务，各业务环节有效协同，并实现过程可追溯管理。
（3）提供数据分析和报表功能。MES支持多种数据分析和报表功能，帮助企业快速了解生产进度、生产效率、生产能耗、生产库存、生产质量等关键指标。及时发现生产中的问题，采取措施进行改进，提高生产效率和降低生产成本。
（4）移动化协同生产。支持移动端，可以在手机或平板电脑上使用。同时，系统还支持微信登录，方便用户进行快速登录和操作。
3 搅拌站MES系统的发展历程
第一阶段：生产数据采集。最早期的搅拌站MES系统主要关注生产数据的采集和记录。通过使用传感器、仪表和数据采集设备，搅拌站可以获取关键的生产配方消耗数据。然而，在这个阶段，数据的应用还比较有限，主要用于搅拌站各个材料消耗的查询，无法按照客户要求进行统计，无法根据客户要求进行快速排单，无法根据技术人员进行生产配合比分类，也无法记录手动生产数据等。
第二阶段：生产过程控制。随着技术的进步，搅拌MES系统开始向生产过程控制方向发展。它不仅能够跟踪和记录数据，还能通过与设备的接口实现对生产过程的控制，没有距离和设备数量的限制。这样一来，搅拌站调度人员、生产操作人员就可以更加灵活地调整生产流程，并及时处理生产过程中的问题。
第三阶段集成与优化。随着信息技术的飞速发展，MES逐渐与其他系统进行集成，如ERP（企业资源计划系统）、QMS（质量管理系统）、SCM（供应链管理系统）、APS（调度计划排程系统）等。这种集成可以实现数据的共享和协同工作，提高整个供应链的效率和响应能力。此外，搅拌站MES系统还开始提供更加高级的功能，如配比分析、生产消耗报警、故障能耗预警等，帮助企业进行全面的生产优化。
第四阶段：智能制造。当前搅拌MES已经进入了智能制造时代。通过引入大数据分析、人工AI和智能物联网设备等技术，搅拌MES实现了更高级的自动化和智能化。它可以根据历史数据和实时情况进行配比及生产排单预测和优化，实现更精准的生产计划和资源配置。同时，搅拌站MES系统还可以与车辆定位北斗系统、智能AI识别技术、4G/5G物联网智能设备进行无缝连接，实现更加灵活和高效的物流生产。
4 MES系统在数字化工厂的应用
在搅拌站数字化工厂中，MES被视为制造执行系统的核心组成部分，位于整个信息架构的中心位置。它连接了生产线上的各种设备和系统，并负责收集、处理和传输生产数据。同时，MES也与企业资源计划系统（ERP）、供应链管理系统（SCM）等其他管理软件系统进行集成，实现数据的共享和协同工作。
4.1 MES 与 ERP
MES与ERP之间存在密切的关系。ERP系统主要关注企业管理层面的资源规划和财务管理等方面，而MES则专注于生产过程的监控和优化。两者之间的集成能够实现生产计划的准确性和实时性，以及生产数据与企业资源的无缝对接。例如，当ERP系统接收到施工的单位新的订单时，通过与MES的集成，可以自动将相应的生产订单发送给MES系统，转化为MES系统的生产任务单，并在生产过程中获取实时配合比数据进行跟踪和记录。
4.2 MES 与 SCM
MES与SCM之间的集成可以实现供应链的可视化和协同，从而提高整个供应链的效率和响应能力。通过与MES的集成，SCM系统可以实时了解到搅拌楼生产线上的情况，包括设备状态、产量和领用原材料数量等数据。这使得供应链管理者能够更好地预测和规划物料采购计划，确保供应链的流畅性和准时交货。
4.3 MES 与其他管理软件系统的关系
除了ERP和SCM系统之外，还可以与其他辅助管理软件系统进行集成，以实现更全面的数字化工厂管理。例如，MES可以与QMS集成，实现对质量数据的实时监控和追溯性分析。同时，MES也可以与APS集成，实现生产计划的自动化和优化。
图3为MES与其他管理系统集成的工业以太网平台。
5 MES未来发展趋势
随着数字化、智能化等技术走向成熟，搅拌站的MES已经开始向MOM（制造运营管理）的方向发展。目前的搅拌站MES系统主要以执行控制为核心，其主要功能包括混凝土工艺流程控制、生产数据采集、设备控制和数据分析管理等。搅拌站MES系统通过实时监控和控制混凝土生产过程，确保调度生产计划的准确性和实时性，并提供混凝土生产数据的采集和耗料分析，以帮助企业优化生产效率。然而，随着行业数字化转型和智能化发展，搅拌站MES面临着一些挑战。传统的搅拌站MES系统通常是独立部署的，与其他管理软件系统的集成较为复杂，导致信息孤岛的问题。这时MOM的概念也随之产生。MOM是MES的进一步扩展，它将更全面地整合制造业中的各个环节，包括计划排程、物料管理、产品质量管理、能源管理、设备维护管理和数据分析等。MOM的目标是通过全面的数字化转型，实现搅拌站的智能化运营。
以下是MOM制造运营管理的发展趋势：
5.1 数据整合与实时性
MOM系统将强调数据的整合和实时性。它将整合来自不同部门和环节的数据，并提供实时的数据分析和决策支持。这样可以减少信息孤岛，MOM系统就可以实现搅拌站自动化的生产调度和自动化配比签发。
5.2 智能化和自动化
MOM系统将推动制造业的智能化和自动化发展。通过集成先进的技术，如物联网（IoT）传感设备、人工智能（AI）学习系统，MOM系统就可以实现数字化的物料储存、数据化的能耗分析、智能化的混凝土卸料等。这将提高生产效率、降低成本，并减少人为错误。
5.3 灵活性和可拓展性
未来的MOM系统将更加灵活和可拓展。它将允许企业根据实际需求进行定制和配置，并能够适应不同规模和复杂度的生产环境，中小型搅拌站可以选择无需硬件投入要求的SaaS平台，大型集团化的搅拌站可以选择自己组建高性能硬件的PaaS平台。此外，MOM系统也将更加开放和易于集成，通过数据库开放、WEB API接口与其他管理软件系统和生产设备进行无缝对接。
5.4 整体优化和持续改进
MOM系统将致力于整体生产过程的优化和持续改进。通过实时数据分析和预测能力，MOM系统可以帮助企业发现生产瓶颈，并提供相应的优化建议。它将支持企业实现持续改进和精益生产，以提高质量、降低成本并增强竞争力。
6 结论
一个企业要想在同行业的竞争中取得优势，就必须适应市场的应用需求，掌握最先进的技术，生产高质量的产品。MES向MOM的发展趋势是必然的，是全面集成物联网、数字化赋能驱动、实时可视化分析。这将使企业能够更好地应对竞争压力，提高生产效率和质量，并在日益复杂的制造环境中保持竞争优势。
供稿人：李峰博，刘志强
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
咨询电话：孙继成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
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