流程工業(yè)中MES的功能與特點

MES是ERP和DCS之間的信息紐帶，是流程工業(yè)CIMS實施的核心。

制造執(zhí)行系統(tǒng)(MES，anufacturing Execution System)是處于計劃層和控制層之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。它通過控制包括物料、設(shè)備、人員、流程指令和設(shè)施在內(nèi)的所有工廠資源來提高制造競爭力，提供了一種系統(tǒng)地在統(tǒng)一平臺上集成諸如質(zhì)量控制、文檔管理、生產(chǎn)調(diào)度等功能的方式。MES首先在半導(dǎo)體和電子制造領(lǐng)域取得了成功應(yīng)用。

流程工業(yè)的生產(chǎn)方式受全球競爭和市場經(jīng)濟的影響，正經(jīng)歷著一些變革，對于多品種小批量的生產(chǎn)過程，生產(chǎn)方式逐漸由面向庫存生產(chǎn)轉(zhuǎn)為面向訂單生產(chǎn)。企業(yè)資源計劃(ERP)系統(tǒng)需要實時的生產(chǎn)信息輔助進(jìn)行經(jīng)營決策和訂單管理。但是來自生產(chǎn)現(xiàn)場的狀態(tài)信息和生產(chǎn)數(shù)據(jù)并不能直接反映經(jīng)營者所關(guān)心的生產(chǎn)進(jìn)度和質(zhì)量變化等信息。因此，需要MES在企業(yè)資源計劃和過程控制之間提供信息的轉(zhuǎn)換。MES執(zhí)行由ERP制定的計劃，并根據(jù)實時生產(chǎn)信息調(diào)整生產(chǎn)作出調(diào)度，并將有關(guān)資源利用和庫存情況的準(zhǔn)確信息實時地提供給ERP系統(tǒng)。MES還能將生產(chǎn)目標(biāo)及生產(chǎn)規(guī)范自動轉(zhuǎn)化為過程設(shè)定值，并對應(yīng)到閥門、泵等控制設(shè)備的參數(shù)設(shè)置。同時，MES將從DCS采集來的生產(chǎn)數(shù)據(jù)與質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行對比和分析，可以提供閉環(huán)的質(zhì)量控制。可見，MES是ERP和DCS之間的信息紐帶，是流程工業(yè)CIMS實施的核心。

流程CIMS中，MES軟件系統(tǒng)的功能主要包括物料管理、資源管理、作業(yè)/訂單管理、質(zhì)量管理、操作管理及行業(yè)法規(guī)管理等。它在以下三方面具有區(qū)別于離散制造系統(tǒng)中MES的特點：

① 流程工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境苛刻，生產(chǎn)過程包含復(fù)雜的物理、化學(xué)過程，及各種突變和不確定性因素。特別是啟動、停機和應(yīng)急處理等暫態(tài)過程的各項操作，不僅影響生產(chǎn)效率，而且存在著安全隱患。因此，操作管理是流程CIMS中MES的一項重要任務(wù)。它負(fù)責(zé)監(jiān)督在所執(zhí)行的每一項操作中遵守操作步驟和規(guī)范，在連續(xù)、混合及間歇生產(chǎn)環(huán)境下為操作員提供流程啟動、平穩(wěn)運行及停機等過程的標(biāo)準(zhǔn)操作指令。

② 流程工業(yè)CIMS不僅要集成信息流和物料流，還包括能源供應(yīng)流。因此，流程CIMS中MES的調(diào)度決策功能需要對物料和能量提供最佳控制策略，同時決策不僅以提高生產(chǎn)效率和降低生產(chǎn)成本為目標(biāo)，還應(yīng)將節(jié)省能源、減少污染等目標(biāo)考慮在內(nèi)。

③ 流程工業(yè)中MES的決策具有混雜性，不僅包括連續(xù)過程變量，而且包含離散過程變量。 為了對生產(chǎn)過程及產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行控制，必須建立反映連續(xù)過程主要物理、化學(xué)變化過程的過程模擬模型，并將過程模型與優(yōu)化模型結(jié)合起來。

以往MES通常是一個很大的整體軟件系統(tǒng)，其定制和維護(hù)的成本很高。隨著計算機支撐技術(shù)的發(fā)展，開發(fā)更加模塊化、更具柔性的MES系統(tǒng)成為可能，實施和維護(hù)MES的成本大大降低。因此，MES作為流程CIMS的核心，在石油、化工、制藥及制漿造紙等流程工業(yè)的綜合自動化進(jìn)程中有好的應(yīng)用前景。 

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