MES（制造执行系统）的体系结构及功能简介
2009/1/8 18:45:00
[摘要]本文主要介绍了流程工业中MES的体系结构，常用的五层信息化架构，并说明了相关的协作关系，说明了体系结构的主要设计思想，及涉及的主要关键技术。并对MES的主要功能模块进行了分析。
[关键词]MES ERP 体系结构 功能
1、流程工业ＭＥＳ的体系结构
流程工业主要是指化工、炼油、冶金、造纸、电力等原材料加工和能源工业行业,其特点是对生产原料伴有化学、物理、相变等反应、变化过程的连续加工。作为描述构成ＣＩＭＳ的宏观框架MES/PCS已成为国外流程工业CIMS理论和产品的主流框架,大有替代五层结构(决策 管理 调度 监控 直接控制)的趋势。流程工业CIMS中,ＰＣＳ层的信息集成技术已相当成熟,ERP层的理论与技术与离散工业大同小异,下层生产过程的实时信息和上层企业资源管理等的各类信息都在MES层中融合与贯通,并通过信息集成形成优化控制、优化调度和优化决策等的判断或指令。可以说,流程工业企业生产过程的安全、稳定、均衡、优质、高产、低耗和少污染目标的实现,企业内部物流的控制与管理、生产过程成本的控制与管理等生产管理活动都在MES层完成,因此MES层的信息集成至关重要,它是流程工业CIMS研究与发展的关键,而实施MES的关键又在于体系结构和关键技术的解决。针对流程工业的特点和目前CIMS技术的发展,MES可采用开放性的、柔性的、可扩展的、模块化的、面向对象和应用的基于知识的体系结构。
常用五层架构如图1所示：
2、体系结构的完善思想：
(1) MES作为ERP/MES/PCS框架的流程工业CIMS体系中的关键层,其本身的体系必须体现它在CIMS中的重要性和纽带作用,包括与上下层的关系。
(2) MES的体系结构必须是合理性的模块化结构,如对象分布式模型,并体现出具有开放性、柔性以及能够与应用方便联接的集成平台的新思想,各模块通过信息集成形成优化控制、优化调度、优化决策等判断或指令。
(3) MES的体系结构必须以知识为主线,采用数据或信息驱动或执行驱动的思想,实现生产和管理等不同信息集成的功能,并可通过集成的数据提取提高生产效益的竞争能力所需的知识。
(4) MES的体系结构应适当与参考模型相联系,以指导设计与实施,建议采用CIMOSA的分解思想和PURDUE的阶段性设计思想,同时应适当体现管理环和控制环,并在不同的层次和模块上体现不同的时间尺度。
(5) MES的体系结构应采用面向对象的思想, 并考虑到人为因素的集成。
(6) MES的体系结构应体现流程工业的特色,如模块的设置、数据流、接口的设置与关键技术的呼应等。
3、流程工业ＭＥＳ的关键技术
MES是以知识为主线,对不同类型和属性的信息进行融合和贯通,为了实现上述MES体系结构中的各功能模块,下列关键技术的解决尤为重要。
(1) 生产过程数据挖掘与知识获取技术：包括统计分析方法、基于规则和决策树算法、基于人工神经元网络方法、基于ROUGHSET理论的方法、遗传算法、模糊逻辑方法等。
(2) 复杂工业系统的智能建模技术。
(3) 高级控制技术:包括多变量APC、状态推断控制、非定常状态控制等。
(4) 生产过程成本控制技术:包括成本指标与分解、监控、模型、预报等。
(5) 生产过程计划、调度、调优的流程模拟技术。
(6) 物流仿真、控制与管理技术。
(7) 基于知识的生产过程支持技术。
(8) 异常生产过程运行智能体技术:包括生产过程安全运行智能体、故障诊断与预报智能体、异常工况过程重组智能体等。
(9) 基于工艺目标和经济指标的在线智能优化技术。
(10)重大设备在线故障诊断、预报与维护支持技术。
(11)统计过程/质量控制(SPC/SQC)技术。
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