Tederic注塑机与MES/MOM和ERP集成——2025数字工厂

MES/MOM 集成入门

注塑机 与 MES/MOM 和 ERP 系统的集成已不再是大企业的奢侈品。

2025年的要求：

• 可追溯性 (Traceability)
• ESG报告
• 缩短交货周期

这些要求使得即使中型工厂也必须实时查看生产数据。

OT-IT集成成果（ARC Advisory Group）：

• +18% OEE提升
• -22% 投诉响应时间

在塑料加工行业，这些数字更高，因为复杂模具和短批量生产需要快速决策。

借助 Tederic Smart Monitoring 与 MES/MOM 层的集成，可以将机器、机器人、温控、原材料仓库和质量控制的数据整合到一个业务逻辑中。效果？无需“奔波于车间”，即可监控生产；自动生成汽车或医疗客户的报告；并优化生产计划，以最大化利用关键模具的可用性。本指南将一步步展示如何设计集成架构、选择通信标准并掌控网络安全。

需要记住的是，良好集成的系统不仅是工作便利，还能带来显著成本降低。将 OT 层与 ERP 连接可消除数十个电子表格，将生产报告错误率降低 90%，并优化模具折旧核算。与组件供应商的合作透明度也会提升——许多 OEM 客户如今要求通过供应链门户共享数据。没有高效集成，这几乎不可能实现。

什么是注塑领域的 MES/MOM？

MES（制造执行系统） 以及 MOM（制造运营管理） 是填补 ERP 计划与机器控制之间空白的系统。它们负责订单调度、模具分配、生产进度监控、质量控制、物料批次可追溯性以及 KPI 报告。在注塑车间，MES 集成注塑机、冷却系统、外围机器人、装配站和质量实验室，形成统一的生产视图。

MES 相较传统 SCADA 的关键优势在于业务上下文。系统了解当前订单、适用公差、已发放原材料以及发货截止时间剩余时间。因此，它能自动响应：通过终端向操作员发送指令、在产量下降时向计划员发送警报，甚至建议更改订单顺序。MOM 则扩展这一逻辑至资源管理、人员能力和质量程序管理，这在 IATF 16949 或 ISO 13485 审核中必不可少。

在实践中，MES 成为部门间协作平台。技术人员记录配方，质量部门添加检验计划，维护部门规划检修，物流部门查看物料状态。一切在同一环境中进行，消除“数据孤岛”。与 ERP 的集成确保批次编号一致性和自动成本入账，大幅简化项目和框架合同结算。

通信标准演进史

注塑机自动数据采集的首次尝试可追溯至 90 年代，当时制造商采用专有的封闭协议。2000 年诞生了 Euromap 63 标准，定义了串行接口的数据交换。尽管有限，但它开启了周期和报警的首批报告。2016 年后革命性变革到来，Euromap 推出基于 OPC-UA 的 Euromap 77，符合 Plug&Produce 理念。从那时起，机器无需专用驱动即可连接 MES，数据还具备统一语义描述。

同时，开源标准也快速发展：

• OPC-UA
• MQTT Sparkplug
• REST

MES 供应商开始开发连接器，能在几分钟内接入新注塑机，并自动加载变量列表而无需手动映射。

Euromap 标准配置文件：

• Euromap 83 - 温控
• Euromap 84 - 机器人
• Euromap 85 - 热流道
• Euromap 86 - 能源管理

这些配置文件将集成扩展至整个生产线。这至关重要，因为可追溯性不止于机器——涵盖所有影响零件质量的设备。

过去两年，基于 5G 和边缘计算的服务流行起来。OPC-UA Pub/Sub 和 MQTT 标准允许以毫秒级延迟将数据传输至企业云，同时保障 OT 网络安全。企业由此构建中央支持团队，从一处位置监控多国机器群。这提升了流程标准化，并便利全球优化项目。

集成架构类型

根据实施经验，主要有三种集成架构：

• 点对点集成 – MES 直接与每台注塑机或控制器通信。简单，但设备增多时维护困难。
• 通过中间层（Edge/Middleware）集成 – 机器数据进入边缘服务器，进行过滤、标准化后发送至 MES/ERP。2025 年最常用架构。
• 云集成 – 注塑机将数据发送至云平台（例如 Tederic Smart Monitoring Cloud），平台为 MES/MOM 提供 API 接口。适用于多厂企业。

架构选择取决于机器数量、安全要求、IT 能力以及是否计划在集团中使用共享仪表板。关键还在于明确哪些决策自动化（例如检测不合格批次后锁机），哪些留给操作员。

Euromap 63 集成

Euromap 63 在老旧机器中仍常见。它基于 RS232/RS485 通信和简单报文，描述机器状态、周期数、温度和报警。尽管有限，在机器群升级时往往是唯一选择。良好方案是使用串口转 Ethernet 转换器和适配器，将数据转换为 OPC-UA 协议。Tederic 提供即插即用网关，不仅实现转换，还能在与 MES 连接丢失时缓冲数据。

实施 Euromap 63 时值得补充额外传感器和物料批次记录。例如，可将吨袋秤与 MES 终端集成，实现原材料变更自动记录。尽管有限，该标准仍提供基本可追溯性，并支持 OEE 报告。

更高级项目采用混合方式：基本参数从 Euromap 63 获取，质量数据（模具温度、冷却流量）通过额外 IO-Link 模块传输。这种方法支持渐进升级，无需更换整机，并为后续 Euromap 77 实施奠基。

Euromap 77 和 OPC-UA 集成

Euromap 77 是当前配备 OPC-UA 注塑机的黄金标准。它提供完整变量列表：周期状态、配置文件参数、报警、配方、工作小时计数。因此，MES 可自动获取任务列表，并向机器分发配方同时锁定未授权变更。

Euromap 77 工作流程：

1. ERP 发送订单
2. MES 分配参数（模具和物料）
3. Tederic 控制器执行任务
4. 数据返回至 MES
5. 向 ERP 报告

操作员仅确认就绪并启动生产。

Euromap 77 还包含安全机制，如 OPC-UA 加密和用户授权。建议启用角色和审计日志——客户审核时至关重要。得益于语义模型，集成商无需编写专用映射；系统自动识别温度、压力和计数器等变量。

Euromap 的扩展包括 Profile 83 和 84。它们允许将温控器、冷水机、零件取出机器人和视觉系统纳入同一数据流。MES 获得完整生产线视图，从而判断停机是冷却等待还是机器人故障所致。因此，OEE 分析更精确，改进措施直击瓶颈。

API、中间件和云

工厂日益通过中间件平台连接注塑机。这可以是专用边缘服务器（例如配备 Docker 的工业 PC），运行容器：OPC-UA 采集器、MQTT 代理、时序数据库和 API 应用。优势包括快速扩展、AI 分析应用，以及 OT 与 IT 网络隔离。在多站点场景中，边缘数据上传企业云，中央部门分析 KPI 并规划服务。

API 在与 ERP 集成中也至关重要。在现代实施中，订单执行数据不再通过 CSV 文件传输，而是采用 REST/GraphQL。因此，生产确认、原材料消耗、废品和质量状态在周期结束后立即出现在 ERP 中。使用 SAP S/4HANA、IFS Cloud 或 Microsoft Dynamics 365 的企业可在 Power Platform 配置流程，缩短开发时间。

解决方案构建与核心要素

完整集成包括五大支柱： OT 层（机器、控制器、传感器）， 边缘/中间件层， MES/MOM 层， ERP 系统 以及 分析报告区。每个支柱均需考虑可扩展性和安全性。例如：边缘层采用带 RAID 和 UPS 的冗余服务器；MES 定义换模标准工作流；ERP 构建物料和模具索引词典；BI 创建管理层可访问的 KPI 仪表板。

项目阶段值得绘制数据流图：数据来源、缓冲位置、消费者以及决策点。这可避免逻辑重复，例如多处计算 OEE。良好实践是为每个 KPI 确立单一“真相来源”——通常为 MES 数据库，随后向数据仓库提供聚合数据。

OT 层与机器接口

该层关键为 Tederic 注塑机、机器人、温控器、冷水机和料斗控制器。每台设备应配备认证的 OPC-UA/Euromap 接口。老旧机器采用翻新网关，采集模拟和数字信号，以 OPC 标签形式提供。确保电源质量也重要——无稳定供电和 Ethernet 网络，集成将产生虚假报警。

实施前需审计布线、检查屏蔽和接地，并准备 IP 地址规划。日益采用 VLAN 细分（例如隔离机器人与质量系统）以及时间同步协议（PTP），确保报告和测量数据具有一致时间戳。

IT层、MES/MOM 与 ERP

IT层包括MES服务器、数据库、网络应用、报告模块以及与ERP的集成。在注塑车间，MES/MOM的关键功能包括：订单管理、模具调度、eDHR（电子设备历史记录）、andon/报警系统、SPC控制、物料批次跟踪以及操作员工作时间登记。ERP负责需求计划、物料订单、财务和生产记账。集成实现了从订单接收到发货的全自动数据流转。

现代MES提供低代码模块，用户可自行配置质量控制表单、安全检查清单和换模指令。这样，工艺工程师无需程序员介入即可修改流程。还需注意离线工作能力——如果与ERP连接中断，MES应继续采集数据，并在连接恢复后自动同步。

架构的重要组成部分是数据仓库或lakehouse，用于存储生产历史数据。这里汇集来自MES、ERP、LIMS、CMMS和财务系统的数据。在此基础上生成管理报告、成本分析、需求预测以及ESG仪表板。越来越多地采用数据治理工具，确保数据质量并符合GDPR要求。

关键技术参数

设计集成时需确定：数据读取频率（关键参数≤1 s）、传输可接受延迟（例如报警 2 s，KPI 60 s）、系统可用性（SLA 99.5%或更高）以及数据保留期（通常 3-5年 全数据+归档）。业务指标同样重要：OEE、MTTR、换模时间、traceability completeness（具有完整数据追踪的订单百分比）以及ESG报告时间。

需特别关注网络安全。IEC 62443和ISO 27001标准推荐网络隔离、多因素认证、固件更新以及SOC监控。与云集成时需确保VPN加密、密码策略和基于角色的访问控制。许多项目还采用配方和质量协议的数字签名，防止数据篡改。

实施时可补充软性指标：登录MES的操作员比例、警报响应时间、工作流修改次数。这些指标有助于管理变革并评估员工是否实际使用新工具。如果指标偏离计划，则需开展额外培训或简化界面。

应用场景与业务案例

MES/MOM与ERP集成开启数十种业务场景：

• 自动生产报告 – 每个周期后系统记录零件数量、废品、周期时间和能耗。
• 物料批次追溯 – MES将每卷颗粒料分配到具体订单，便于处理投诉。
• 动态调度 – 基于实际进度、模具和操作员可用性重新计算计划。
• 质量实验室集成 – CMM测量或功能测试结果自动进入eDHR。
• 能源管理 – 每件产品kWh消耗数据进入ESG模块，支持CSRD报告。
• 预测性维护 – 机器事件自动生成CMMS工单，并附带参数历史。

实际案例中，一家汽车厂将20台Tederic DE注塑机与MES及SAP集成后，实现换模时间缩短12%、废品率降低1.8个百分点、PPAP 3级全批次可追溯，以及审计准备时间从一周减至一天。医疗企业则赞赏电子DHR卡片和SPC超限自动生产锁定功能。

越来越流行的场景是与客户平台集成。OEM提供API接口，供应商实时传输订单状态和质量数据，从而实现供应链透明化，并快速获取预测变更反馈。内部集成因此成为参与高端供应链项目的敲门砖。

如何选择集成策略？

关键问题：希望提升哪些KPI？需满足哪些法规？当前IT/OT基础设施如何？据此绘制优先级地图，决定是从单条生产线（试点）起步，还是直接集成全厂。建议采用Value Stream Mapping方法，识别信息丢失点，然后选择MES模块以实现最快投资回报。

选择供应商时关注：Euromap/OPC-UA支持、ERP现成连接器、工作流配置能力、许可模式（订阅vs永久）、24/7服务支持及行业案例。不必总是更换整个系统——有时只需在现有SCADA上扩展MES模块即可满足客户需求。长期策略应基于技术路线图，规划数字孪生、AI质量控制和ESG报告。集成需足够灵活，无需昂贵基础重构即可支持这些项目。

维护与变更管理

集成是一个动态过程，需要维护硬件和技能。最佳实践是组建OT/IT团队，监控连接器运行、更新Euromap/OPC版本、备份数据并响应事件。日程中需预留灾难恢复测试、员工演练以及角色权限定期审查。

不能忽略人文因素。每个集成项目应包含培训计划：操作员（MES终端操作和警报响应）、工艺师（数据分析和配方创建）、计划员（订单队列管理）以及质量部门（报告生成）。还需推行改进建议系统——车间人员最清楚哪些表单可简化、哪些数据值得添加。此外，确保沟通顺畅——定期站会有助于发现实施障碍并保持员工参与度。

总结

Tederic注塑机与MES/MOM及ERP的集成是数字工厂的基础。提供全过程可见性、满足客户和规范要求，同时开启高级分析、数字孪生和AI应用。关键在于精心设计的架构、分阶段实施和持续变更管理。即使是中等规模注塑厂，也可在数月内从Excel表格转型为全自动化数据流，并在竞争激烈的市场中获得优势。