“十五五”数字工厂、MES、SCADA、SRM、APS、WMS、EMS等规划建设方案

“十五五”的数字工厂建设，不再是单一系统的堆砌，而是以价值流为导向、以数据为驱动、以平台为支撑的系统性工程。本方案提供了一个从顶层设计到落地实施的框架。企业需结合自身行业特点、现有基础和战略目标，进行细化与调整，分步稳走，持续迭代，最终建成具备世界级竞争力的智能、绿色、韧性数字工厂。

一、序言：规划背景与愿景

背景分析：“十四五”期间，中国制造业数字化转型进入深水区。面向“十五五”，新一代信息技术（5G、AI、大数据、数字孪生）与先进制造技术深度融合，智能制造从“点状应用”迈向“系统集成”和“生态协同”。数字工厂作为智能制造的核心载体，其成熟度直接决定企业竞争力。
核心挑战：系统孤岛、数据断层、业务协同困难、柔性生产能力不足、能源与资源管理粗放、供应链韧性脆弱等。
总体愿景：建设一个“全感知、全互联、全智能、全协同、可持续”的现代化数字工厂。实现生产运营的透明化、决策的智能化、供应链的弹性化、资源利用的最优化。
核心目标（到2030年）：
- 运营效率：整体设备效率（OEE）提升15%-25%，制造成本降低10%-20%。
- 质量与柔性：产品不良率降低30%，订单交付周期缩短30%，支持大规模个性化定制。
- 数据驱动：关键业务数据自动采集率≥95%，数据利用率≥90%，基于数据的决策成为常态。
- 绿色可持续：单位产值能耗降低15%，碳排放可精准计量与优化。
- 生态协同：与核心供应商、客户实现数据互通与业务协同。

二、核心系统规划定位与协同关系

构建以数字孪生为统一表达、工业互联网平台为神经中枢、数据治理为血液的集成化系统生态。

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制造执行系统（MES）：数字工厂的“运营核心”。负责生产订单管理、工序调度、物料追溯、质量管理、绩效分析。是连接计划层（ERP/APS）与控制层（SCADA/设备）的桥梁。
数据采集与监控系统（SCADA）：数字工厂的“感官神经”。实时采集设备、工艺、能耗等数据，进行监控与报警。为MES、EMS等提供实时数据源，是物联网接入的关键。
高级计划与排程系统（APS）：数字工厂的“智能大脑”。基于有限产能、物料约束等多重因素，进行精准、可执行的生产计划和动态排程。连接ERP、SRM、MES，优化供应链与生产资源。
仓库管理系统（WMS）：数字工厂的“物流枢纽”。实现原材料、在制品、成品的精细化、自动化仓储管理。与MES、APS、SRM协同，实现物料准时配送和库存最优化。
供应商关系管理（SRM）：数字工厂的“供应链延伸”。管理采购寻源、订单协同、交付跟踪、供应商绩效。与APS、WMS集成，增强供应链可视性与韧性。
能源管理系统（EMS）：数字工厂的“可持续发展仪表盘”。对水、电、气等能源进行实时监测、分析、预测与优化。与SCADA、MES集成，实现基于生产状态的能源精细化管理。
工业互联网平台/数据中台：数字工厂的“统一底座”。实现各系统数据集成、模型沉淀、应用开发。消除信息孤岛，赋能上层应用创新。
数字孪生：数字工厂的“虚拟镜像”。整合以上所有系统数据，在虚拟空间构建工厂全要素、全流程、全生命期的动态映射，用于仿真、预测、优化和远程操控。

三、分阶段实施路径（2026-2030）

第一阶段：夯实基础与试点（2026-2027）
- 重点：完成工业网络升级（5G+TSN）、物联网平台部署、关键数据自动采集（SCADA扩展）。
- 建设：升级或新建WMS、深化MES在核心产线的应用（覆盖率达到60%）、部署EMS一期（重点能耗设备）。
- 目标：实现车间可视化，消除主要信息盲点，库存准确率>99%，关键能耗可监测。
第二阶段：集成深化与推广（2028-2029）
- 重点：引入APS进行多工厂/多车间协同排程，SRM与核心供应商实现订单与库存协同，全面推广MES。
- 建设：构建企业数据中台，打通MES-APS-WMS-SRM数据流，部署EMS二期（全厂区），启动数字孪生试点（重点产线）。
- 目标：实现计划-生产-物流一体化协同，供应链响应速度提升，排程效率大幅提高，能源使用效率初步优化。
第三阶段：智能优化与生态创新（2030及以后）
- 重点：全面应用数字孪生进行仿真优化和预测性维护，基于AI的工艺参数优化、质量预测、动态排程。
- 建设：深化SRM生态协同，探索与客户订单系统（CRM）的直连，形成C2M柔性制造能力。
- 目标：实现自适应、自优化、自组织的智能生产，形成开放协同的制造生态，达成绿色低碳目标。