【特別策劃】預(yù)拌混凝土攪拌站MES生產(chǎn)控制系統(tǒng)未來的趨勢(shì)

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本文選自《商品混凝土》雜志2024年第3期

編者按：在這個(gè)變革的時(shí)代，混凝土行業(yè)的發(fā)展形勢(shì)也發(fā)生了急劇變化，企業(yè)需要積極利用數(shù)字化先進(jìn)的技術(shù)手段，提高生產(chǎn)效率，降低能耗，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。綠色低碳技術(shù)的交流與合作，將為混凝土行業(yè)帶來更多的創(chuàng)新和機(jī)遇，推動(dòng)行業(yè)向綠色、低碳、智能化的方向發(fā)展。本期將相關(guān)文章匯編成特別策劃，分享給讀者。

特別策劃 ：混凝土行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型與綠色低碳技術(shù)交流

預(yù)拌混凝土攪拌站MES生產(chǎn)控制系統(tǒng)未來的趨勢(shì)

李峰博，劉志強(qiáng)，王駿，李玉平，鄧瑞

［摘 要］本文詳細(xì)介紹了 MES 生產(chǎn)控制系統(tǒng)的主要功能、發(fā)展歷程及未來的發(fā)展趨勢(shì)。

［關(guān)鍵詞］預(yù)拌混凝土攪拌站；MES 生產(chǎn)控制系統(tǒng)；發(fā)展趨勢(shì)

0 引言

隨著預(yù)拌混凝土市場(chǎng)需求的不斷變化，綠色低碳發(fā)展已經(jīng)是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。傳統(tǒng)攪拌站的MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)）生產(chǎn)控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集技術(shù)無法跟上市場(chǎng)變化的需求，無法采集到生產(chǎn)能耗數(shù)據(jù)，無法進(jìn)行生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)分散無法共享，容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄滯后、實(shí)時(shí)監(jiān)控困難、智能化有待提升等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了攪拌站的生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量波動(dòng)大、單位產(chǎn)品能耗無從得知等問題。在全球信息化、數(shù)字化的時(shí)代發(fā)展背景下，預(yù)拌混凝土企業(yè)內(nèi)的信息化、數(shù)字化改造可有效促進(jìn)企業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、管理模式的轉(zhuǎn)變，為客戶提供更加優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。傳統(tǒng)的攪拌站MES生產(chǎn)控制系統(tǒng)無法適應(yīng)時(shí)代的變化，那么研究一種新的數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實(shí)時(shí)記錄生產(chǎn)信息，靈活應(yīng)對(duì)生產(chǎn)需求，迫在眉睫。MES生產(chǎn)控制系統(tǒng)作為攪拌站管理不可或缺的工具，協(xié)助企業(yè)進(jìn)行流程規(guī)范、數(shù)據(jù)分析，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。通過與不斷變化的需求相匹配，攪拌站MES生產(chǎn)控制系統(tǒng)正朝著更智能、更靈活、更輕量的發(fā)展路徑前進(jìn)，以適應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)軟件發(fā)展培養(yǎng)起來的用戶習(xí)慣。以下通過幾個(gè)方面分析 MES 系統(tǒng)未來可能的發(fā)展方向，供探討。

1 MES系統(tǒng)概述

MES是一種集成管理軟件系統(tǒng)，用于協(xié)調(diào)和監(jiān)控制造過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)全面生產(chǎn)過程的控制和數(shù)據(jù)分析。它的目標(biāo)是提高生產(chǎn)效率、降低成本。MES是一種基于軟件的解決方案，可作為管理和控制生產(chǎn)線制造運(yùn)營(yíng)的中心樞紐。攪拌站MES系統(tǒng)就是生產(chǎn)部門使用的生產(chǎn)控制系統(tǒng)，提供對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)可見性，使攪拌站能夠有效地監(jiān)控和優(yōu)化生產(chǎn)流程。圖1為MES網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)支撐平臺(tái)構(gòu)架圖。

2 MES系統(tǒng)的主要功能

（1）實(shí)時(shí)監(jiān)控和追蹤生產(chǎn)的監(jiān)控功能。MES系統(tǒng)讓攪拌站隨時(shí)了解生產(chǎn)線上的實(shí)時(shí)情況，包括調(diào)度任務(wù)進(jìn)度、生產(chǎn)任務(wù)狀態(tài)、生產(chǎn)配比消耗明細(xì)等，從而能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)生產(chǎn)延誤或質(zhì)量問題。

（2）生產(chǎn)線級(jí)的協(xié)同功能。調(diào)度、技術(shù)、操作、司機(jī)等各類人員可以提前獲知相關(guān)生產(chǎn)任務(wù)，各業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)有效協(xié)同，并實(shí)現(xiàn)過程可追溯管理。

（3）提供數(shù)據(jù)分析和報(bào)表功能。MES支持多種數(shù)據(jù)分析和報(bào)表功能，幫助企業(yè)快速了解生產(chǎn)進(jìn)度、生產(chǎn)效率、生產(chǎn)能耗、生產(chǎn)庫(kù)存、生產(chǎn)質(zhì)量等關(guān)鍵指標(biāo)。及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)中的問題，采取措施進(jìn)行改進(jìn)，提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本。

（4）移動(dòng)化協(xié)同生產(chǎn)。支持移動(dòng)端，可以在手機(jī)或平板電腦上使用。同時(shí)，系統(tǒng)還支持微信登錄，方便用戶進(jìn)行快速登錄和操作。

3 攪拌站MES系統(tǒng)的發(fā)展歷程

第一階段：生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集。最早期的攪拌站MES系統(tǒng)主要關(guān)注生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和記錄。通過使用傳感器、儀表和數(shù)據(jù)采集設(shè)備，攪拌站可以獲取關(guān)鍵的生產(chǎn)配方消耗數(shù)據(jù)。然而，在這個(gè)階段，數(shù)據(jù)的應(yīng)用還比較有限，主要用于攪拌站各個(gè)材料消耗的查詢，無法按照客戶要求進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，無法根據(jù)客戶要求進(jìn)行快速排單，無法根據(jù)技術(shù)人員進(jìn)行生產(chǎn)配合比分類，也無法記錄手動(dòng)生產(chǎn)數(shù)據(jù)等。

第二階段：生產(chǎn)過程控制。隨著技術(shù)的進(jìn)步，攪拌MES系統(tǒng)開始向生產(chǎn)過程控制方向發(fā)展。它不僅能夠跟蹤和記錄數(shù)據(jù)，還能通過與設(shè)備的接口實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的控制，沒有距離和設(shè)備數(shù)量的限制。這樣一來，攪拌站調(diào)度人員、生產(chǎn)操作人員就可以更加靈活地調(diào)整生產(chǎn)流程，并及時(shí)處理生產(chǎn)過程中的問題。

第三階段集成與優(yōu)化。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，MES逐漸與其他系統(tǒng)進(jìn)行集成，如ERP（企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)）、QMS（質(zhì)量管理系統(tǒng)）、SCM（供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)）、APS（調(diào)度計(jì)劃排程系統(tǒng)）等。這種集成可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同工作，提高整個(gè)供應(yīng)鏈的效率和響應(yīng)能力。此外，攪拌站MES系統(tǒng)還開始提供更加高級(jí)的功能，如配比分析、生產(chǎn)消耗報(bào)警、故障能耗預(yù)警等，幫助企業(yè)進(jìn)行全面的生產(chǎn)優(yōu)化。

第四階段：智能制造。當(dāng)前攪拌MES已經(jīng)進(jìn)入了智能制造時(shí)代。通過引入大數(shù)據(jù)分析、人工AI和智能物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等技術(shù)，攪拌MES實(shí)現(xiàn)了更高級(jí)的自動(dòng)化和智能化。它可以根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)情況進(jìn)行配比及生產(chǎn)排單預(yù)測(cè)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的生產(chǎn)計(jì)劃和資源配置。同時(shí)，攪拌站MES系統(tǒng)還可以與車輛定位北斗系統(tǒng)、智能AI識(shí)別技術(shù)、4G/5G物聯(lián)網(wǎng)智能設(shè)備進(jìn)行無縫連接，實(shí)現(xiàn)更加靈活和高效的物流生產(chǎn)。

4 MES系統(tǒng)在數(shù)字化工廠的應(yīng)用

在攪拌站數(shù)字化工廠中，MES被視為制造執(zhí)行系統(tǒng)的核心組成部分，位于整個(gè)信息架構(gòu)的中心位置。它連接了生產(chǎn)線上的各種設(shè)備和系統(tǒng)，并負(fù)責(zé)收集、處理和傳輸生產(chǎn)數(shù)據(jù)。同時(shí)，MES也與企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)（ERP）、供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）等其他管理軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和協(xié)同工作。

4.1 MES 與 ERP

MES與ERP之間存在密切的關(guān)系。ERP系統(tǒng)主要關(guān)注企業(yè)管理層面的資源規(guī)劃和財(cái)務(wù)管理等方面，而MES則專注于生產(chǎn)過程的監(jiān)控和優(yōu)化。兩者之間的集成能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，以及生產(chǎn)數(shù)據(jù)與企業(yè)資源的無縫對(duì)接。例如，當(dāng)ERP系統(tǒng)接收到施工的單位新的訂單時(shí)，通過與MES的集成，可以自動(dòng)將相應(yīng)的生產(chǎn)訂單發(fā)送給MES系統(tǒng)，轉(zhuǎn)化為MES系統(tǒng)的生產(chǎn)任務(wù)單，并在生產(chǎn)過程中獲取實(shí)時(shí)配合比數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤和記錄。

4.2 MES 與 SCM

MES與SCM之間的集成可以實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈的可視化和協(xié)同，從而提高整個(gè)供應(yīng)鏈的效率和響應(yīng)能力。通過與MES的集成，SCM系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)了解到攪拌樓生產(chǎn)線上的情況，包括設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)量和領(lǐng)用原材料數(shù)量等數(shù)據(jù)。這使得供應(yīng)鏈管理者能夠更好地預(yù)測(cè)和規(guī)劃物料采購(gòu)計(jì)劃，確保供應(yīng)鏈的流暢性和準(zhǔn)時(shí)交貨。

4.3 MES 與其他管理軟件系統(tǒng)的關(guān)系

除了ERP和SCM系統(tǒng)之外，還可以與其他輔助管理軟件系統(tǒng)進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn)更全面的數(shù)字化工廠管理。例如，MES可以與QMS集成，實(shí)現(xiàn)對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和追溯性分析。同時(shí)，MES也可以與APS集成，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃的自動(dòng)化和優(yōu)化。

圖3為MES與其他管理系統(tǒng)集成的工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)。

5 MES未來發(fā)展趨勢(shì)

隨著數(shù)字化、智能化等技術(shù)走向成熟，攪拌站的MES已經(jīng)開始向MOM（制造運(yùn)營(yíng)管理）的方向發(fā)展。目前的攪拌站MES系統(tǒng)主要以執(zhí)行控制為核心，其主要功能包括混凝土工藝流程控制、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制和數(shù)據(jù)分析管理等。攪拌站MES系統(tǒng)通過實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制混凝土生產(chǎn)過程，確保調(diào)度生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確性和實(shí)時(shí)性，并提供混凝土生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和耗料分析，以幫助企業(yè)優(yōu)化生產(chǎn)效率。然而，隨著行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型和智能化發(fā)展，攪拌站MES面臨著一些挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的攪拌站MES系統(tǒng)通常是獨(dú)立部署的，與其他管理軟件系統(tǒng)的集成較為復(fù)雜，導(dǎo)致信息孤島的問題。這時(shí)MOM的概念也隨之產(chǎn)生。MOM是MES的進(jìn)一步擴(kuò)展，它將更全面地整合制造業(yè)中的各個(gè)環(huán)節(jié)，包括計(jì)劃排程、物料管理、產(chǎn)品質(zhì)量管理、能源管理、設(shè)備維護(hù)管理和數(shù)據(jù)分析等。MOM的目標(biāo)是通過全面的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，實(shí)現(xiàn)攪拌站的智能化運(yùn)營(yíng)。

以下是MOM制造運(yùn)營(yíng)管理的發(fā)展趨勢(shì)：

5.1 數(shù)據(jù)整合與實(shí)時(shí)性

MOM系統(tǒng)將強(qiáng)調(diào)數(shù)據(jù)的整合和實(shí)時(shí)性。它將整合來自不同部門和環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，并提供實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)分析和決策支持。這樣可以減少信息孤島，MOM系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)攪拌站自動(dòng)化的生產(chǎn)調(diào)度和自動(dòng)化配比簽發(fā)。

5.2 智能化和自動(dòng)化

MOM系統(tǒng)將推動(dòng)制造業(yè)的智能化和自動(dòng)化發(fā)展。通過集成先進(jìn)的技術(shù)，如物聯(lián)網(wǎng)（IoT）傳感設(shè)備、人工智能（AI）學(xué)習(xí)系統(tǒng)，MOM系統(tǒng)就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的物料儲(chǔ)存、數(shù)據(jù)化的能耗分析、智能化的混凝土卸料等。這將提高生產(chǎn)效率、降低成本，并減少人為錯(cuò)誤。

5.3 靈活性和可拓展性

未來的MOM系統(tǒng)將更加靈活和可拓展。它將允許企業(yè)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行定制和配置，并能夠適應(yīng)不同規(guī)模和復(fù)雜度的生產(chǎn)環(huán)境，中小型攪拌站可以選擇無需硬件投入要求的SaaS平臺(tái)，大型集團(tuán)化的攪拌站可以選擇自己組建高性能硬件的PaaS平臺(tái)。此外，MOM系統(tǒng)也將更加開放和易于集成，通過數(shù)據(jù)庫(kù)開放、WEB API接口與其他管理軟件系統(tǒng)和生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行無縫對(duì)接。

5.4 整體優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn)

MOM系統(tǒng)將致力于整體生產(chǎn)過程的優(yōu)化和持續(xù)改進(jìn)。通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)分析和預(yù)測(cè)能力，MOM系統(tǒng)可以幫助企業(yè)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)瓶頸，并提供相應(yīng)的優(yōu)化建議。它將支持企業(yè)實(shí)現(xiàn)持續(xù)改進(jìn)和精益生產(chǎn)，以提高質(zhì)量、降低成本并增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力。

6 結(jié)論

一個(gè)企業(yè)要想在同行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)，就必須適應(yīng)市場(chǎng)的應(yīng)用需求，掌握最先進(jìn)的技術(shù)，生產(chǎn)高質(zhì)量的產(chǎn)品。MES向MOM的發(fā)展趨勢(shì)是必然的，是全面集成物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化賦能驅(qū)動(dòng)、實(shí)時(shí)可視化分析。這將使企業(yè)能夠更好地應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)壓力，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，并在日益復(fù)雜的制造環(huán)境中保持競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

供稿人：李峰博，劉志強(qiáng)

編輯員：李海亮

審核人：孫繼成，寧夏

【標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范】

《建筑固廢再生砂粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)范》行標(biāo)

《建筑物綠色拆除與建筑垃圾綜合利用技術(shù)規(guī)程》CECS

《預(yù)拌混凝土使用說明書》團(tuán)標(biāo)

《砂漿和混凝土用石屑》團(tuán)標(biāo)

《預(yù)拌混凝土產(chǎn)品質(zhì)量追溯規(guī)范》團(tuán)標(biāo)

【會(huì)議培訓(xùn)】

2025全國(guó)混凝土行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展與廢棄物資源再生技術(shù)交流大會(huì)

第十屆全國(guó)建筑固廢和余泥渣土處理及資源化利用大會(huì)暨中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)年會(huì)

2025第二十一屆全國(guó)商品混凝土可持續(xù)發(fā)展論壇暨2025中國(guó)商品混凝土年會(huì)

預(yù)拌（商品）混凝土應(yīng)用技術(shù)和工藝技能線上培訓(xùn)

混凝土（砂漿）試驗(yàn)檢測(cè)方法實(shí)操教學(xué)線上培訓(xùn)

【咨詢服務(wù)】

科技成果評(píng)價(jià)

預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯研究

高速公路及橋涵高性能混凝土技術(shù)咨詢

課題研究

研發(fā)中心建設(shè)

產(chǎn)品檢測(cè)

綠色建材產(chǎn)品認(rèn)證

[綠滿庭院]《HJ建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)自保溫技術(shù)體系》推廣等

【建材“雙碳”業(yè)務(wù)】

低碳膠凝材料研發(fā)與制備

復(fù)合摻合料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)與制備

建筑垃圾處置與資源化利用

建筑垃圾再生砂粉應(yīng)用技術(shù)

建筑垃圾再生輕粗骨料技術(shù)

碳化再生骨料制備技術(shù)

【期刊著作】

《新技術(shù)在混凝土中的應(yīng)用》圖書

《常見預(yù)拌混凝土質(zhì)量事故分析百例》圖書

《預(yù)拌混凝土企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化試驗(yàn)室建設(shè)指南》圖書

混凝土技術(shù)發(fā)展中心（以下簡(jiǎn)稱“中心”）隸屬建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所，主要職能是跟蹤分析和研究國(guó)內(nèi)外混凝土行業(yè)科技前沿動(dòng)態(tài)，為全國(guó)混凝土行業(yè)開展技術(shù)服務(wù)工作，包括出版技術(shù)期刊、研究制定標(biāo)準(zhǔn)、開展技術(shù)咨詢、舉辦技術(shù)會(huì)議、承擔(dān)行業(yè)培訓(xùn)、從事認(rèn)證評(píng)價(jià)和開發(fā)研究等，中心是建材情報(bào)所主要業(yè)務(wù)部門之一。中心擁有員工10人，其中博士3人，正高職稱3人，副高職稱4人。中心掛靠的行業(yè)協(xié)會(huì)分支機(jī)構(gòu)包括中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)混凝土專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)散裝水泥推廣發(fā)展協(xié)會(huì)預(yù)制建筑產(chǎn)業(yè)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)砂石協(xié)會(huì)建筑固廢利用分會(huì)、建筑材料工業(yè)技術(shù)情報(bào)研究所雙碳研究中心。依托中心成立的平臺(tái)有預(yù)拌混凝土質(zhì)量追溯公共服務(wù)平臺(tái)、混凝土行業(yè)數(shù)字化服務(wù)平臺(tái)、中國(guó)商品混凝土行業(yè)企業(yè)專家委員會(huì)（擁有200余名行業(yè)一線專家）、北京砼享未來工程技術(shù)研究院（會(huì)員制技術(shù)和管理服務(wù)）。

中心每年參與多個(gè)混凝土技術(shù)咨詢和技術(shù)服務(wù)項(xiàng)目，包括雄安新區(qū)混凝土項(xiàng)目咨詢、河北省多個(gè)高速公路高性能混凝土技術(shù)咨詢、固廢基膠凝材料和再生復(fù)合摻合料研發(fā)和制備技術(shù)，以及數(shù)十個(gè)混凝土企業(yè)的技術(shù)服務(wù)工作。開展預(yù)拌混凝土綠色產(chǎn)品認(rèn)證和科技成果評(píng)價(jià)工作。

咨詢電話：孫繼成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915

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