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流程工业中MES的功能与特点

2019/11/15 15:39:50 标签:   流程工业       浏览:402

——“中国MES应用与发展大讨论”
 
  
  MES是ERP和DCS之间的信息纽带,是流程工业CIMS实施的核心。
 
  制造执行系统(MES,anufacturing Execution System)是处于计划层和控制层之间的执行层,主要负责生产管理和调度执行。它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力,提供了一种系统地在统一平台上集成诸如质量控制、文档管理、生产调度等功能的方式。MES首先在半导体和电子制造领域取得了成功应用。
 
  流程工业的生产方式受全球竞争和市场经济的影响,正经历着一些变革,对于多品种小批量的生产过程,生产方式逐渐由面向库存生产转为面向订单生产。企业资源计划(ERP)系统需要实时的生产信息辅助进行经营决策和订单管理。但是来自生产现场的状态信息和生产数据并不能直接反映经营者所关心的生产进度和质量变化等信息。因此,需要MES在企业资源计划和过程控制之间提供信息的转换。MES执行由ERP制定的计划,并根据实时生产信息调整生产作出调度,并将有关资源利用和库存情况的准确信息实时地提供给ERP系统。MES还能将生产目标及生产规范自动转化为过程设定值,并对应到阀门、泵等控制设备的参数设置。同时,MES将从DCS采集来的生产数据与质量指标进行对比和分析,可以提供闭环的质量控制。可见,MES是ERP和DCS之间的信息纽带,是流程工业CIMS实施的核心。
 
  流程CIMS中,MES软件系统的功能主要包括物料管理、资源管理、作业/订单管理、质量管理、操作管理及行业法规管理等。它在以下三方面具有区别于离散制造系统中MES的特点:
 
  ①流程工业生产环境苛刻,生产过程包含复杂的物理、化学过程,及各种突变和不确定性因素。特别是启动、停机和应急处理等暂态过程的各项操作,不仅影响生产效率,而且存在着安全隐患。因此,操作管理是流程CIMS中MES的一项重要任务。它负责监督在所执行的每一项操作中遵守操作步骤和规范,在连续、混合及间歇生产环境下为操作员提供流程启动、平稳运行及停机等过程的标准操作指令。
 
  ②流程工业CIMS不仅要集成信息流和物料流,还包括能源供应流。因此,流程CIMS中MES的调度决策功能需要对物料和能量提供最佳控制策略,同时决策不仅以提高生产效率和降低生产成本为目标,还应将节省能源、减少污染等目标考虑在内。
 
  ③流程工业中MES的决策具有混杂性,不仅包括连续过程变量,而且包含离散过程变量。 为了对生产过程及产品质量进行控制,必须建立反映连续过程主要物理、化学变化过程的过程模拟模型,并将过程模型与优化模型结合起来。
 
  以往MES通常是一个很大的整体软件系统,其定制和维护的成本很高。随着计算机支撑技术的发展,开发更加模块化、更具柔性的MES系统成为可能,实施和维护MES的成本大大降低。因此,MES作为流程CIMS的核心,在石油、化工、制药及制浆造纸等流程工业的综合自动化进程中有好的应用前景。