榮岡

浙江大學(xué)博士、教授、博導(dǎo)?，F(xiàn)任浙江大學(xué)控制科學(xué)與工程學(xué)系主任，中國儀器儀表學(xué)會生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)分會(MES學(xué)會)常務(wù)理事，中國微生物學(xué)會過程模型化與控制委員會常務(wù)理事。主要從事生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)(MES)、企業(yè)綜合自動化、先進(jìn)控制、數(shù)據(jù)校正與數(shù)據(jù)挖掘的理論與應(yīng)用研究。主持國家科技攻關(guān)、863等項目10多項，獲省部級科技進(jìn)步一等獎2項、二等獎3項。發(fā)表論文100余篇，著書《流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)》和《化工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)MES》等。

摘要：本文詳細(xì)介紹了生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System簡稱MES）的定義，發(fā)展歷史，同時從MES的國家產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)會議、國內(nèi)外主要MES供應(yīng)商的行業(yè)解決方案等方面出發(fā)詳細(xì)分析了MES技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：流程工業(yè)；生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）；解決方案；企業(yè)綜合自動化

1 前言

    流程工業(yè)企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)研究的核心技術(shù)問題是企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)的定義以及如何設(shè)計構(gòu)架企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)。

    自動化在20世紀(jì)90年代以前仍是自動化孤島模式，進(jìn)入20世紀(jì)90年代以后，國內(nèi)外企業(yè)在國際市場劇烈競爭的刺激下，特別過程工業(yè)還受到環(huán)境保護(hù)的巨大社會壓力。節(jié)能降耗，少投入多產(chǎn)出的高效生產(chǎn)和減少污染的潔凈生產(chǎn)成為企業(yè)的生產(chǎn)模式，企業(yè)把提高綜合自動化水平作為挖潛增效、提高競爭能力的重要途徑。集常規(guī)控制、先進(jìn)控制、過程優(yōu)化、生產(chǎn)調(diào)度、企業(yè)管理、經(jīng)營決策等功能于一體的CIPS成了當(dāng)前自動化技術(shù)發(fā)展的趨勢。

    從1973年計算機(jī)集成制造的概念提出開始，經(jīng)過30多年的研究與發(fā)展，CIPS開始在石化、化工、食品、制藥、煉鋼和造紙等行業(yè)得到了實施與應(yīng)用，并已逐步由五層Purdue模型演變?yōu)閮蓭?實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫)三層(ERP、MES、PCS)的體系結(jié)構(gòu)，如圖 1所示，該三層架構(gòu)已成為西方先進(jìn)工業(yè)國家流程工業(yè)CIPS理論和產(chǎn)品的主流框架。也就是說CIPS的主流框架為：以實時數(shù)據(jù)庫、關(guān)系數(shù)據(jù)庫為核心，由過程控制系統(tǒng)層(Process Control System－PCS)、生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)層(Manufacturing Execution System－MES)和企業(yè)資源規(guī)劃層(Enterprise Resource Planning－ERP)組成的兩庫三層體系架構(gòu)。
 

圖1   企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)架構(gòu)模型

2 MES的定義

    MES是英文Manufacturing Execution System的縮寫，它所對應(yīng)的中文名稱一般有兩種翻譯方式，在制造行業(yè)，MES翻譯成“制造執(zhí)行系統(tǒng)”，俗稱生產(chǎn)管理系統(tǒng)。在流程工業(yè)，MES翻譯成“生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)”。對于MES的定義，不同的機(jī)構(gòu)有自己不同的定義。

    國際MES聯(lián)合會MESA(Manufacturing Execution System Association International)對MES給出的定義：MES提供從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的生產(chǎn)活動實現(xiàn)優(yōu)化的信息。它采用當(dāng)前的和精確的數(shù)據(jù)，對生產(chǎn)活動進(jìn)行初始化，及時引導(dǎo)、響應(yīng)和報告工廠的活動，對隨時可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件作出快速反應(yīng)，重點(diǎn)削減不會產(chǎn)生附加值的活動，從而推動有效的工廠運(yùn)行和過程。

    美國的咨詢調(diào)查公司AMR(Advanced Manufacturing Research)對MES給出的定義：MES是一個常駐工廠層的信息系統(tǒng)，介于企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)層的計劃系統(tǒng)與主生產(chǎn)過程的直接工業(yè)控制系統(tǒng)之間。它以當(dāng)前視角向操作人員/管理人員提供生產(chǎn)過程的全部資源(人員、設(shè)備、材料、工具和客戶要求)的數(shù)據(jù)和信息。其著重點(diǎn)是將信息技術(shù)運(yùn)用于改善制造過程。

    美國的國家標(biāo)準(zhǔn)研究所NIST(National Institute of Standard and Technology)對MES給出的定義：為使從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的管理活動得以優(yōu)化，采集硬件/軟件的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息。

    雖然不同機(jī)構(gòu)對MES的定義存在一些不同的描述，但是有幾點(diǎn)共識是普遍認(rèn)可：

    （1） MES在整個企業(yè)信息集成系統(tǒng)中承上啟下，是生產(chǎn)活動與管理活動信息溝通的橋梁。 

    （2） MES采集從接受訂貨到制成最終產(chǎn)品全過程的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動。它強(qiáng)調(diào)是當(dāng)前視角，即精確的實時數(shù)據(jù)。

    （3） 從對實時的要求而言，如果說控制層要求的實時時間系數(shù)為1，那么，MES的時間系數(shù)為10，ERP的時間系數(shù)為100。

3 MES的發(fā)展歷史

20世紀(jì)70年代

    各企業(yè)開始開發(fā)或引入單一功能的軟件產(chǎn)品和軟件系統(tǒng)，如設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)、質(zhì)量管理系統(tǒng)、生產(chǎn)管理系統(tǒng)等，所有這些系統(tǒng)可以理解為單一功能的MES系統(tǒng)。

20世紀(jì)80年代

    為了解決底層各集散控制系統(tǒng)DCS(Distributed Control System)之間沒有聯(lián)系的信息孤島(island of information)問題和管理層的物料需求計劃MRP(Material Requirements Planning)、制造資源計劃MRPII(MRPII: Manufacturing Resources Planning)與底層DCS系統(tǒng)之間沒有聯(lián)系問題，而出現(xiàn)了MES原型，即傳統(tǒng)的MES(Traditional MES)。傳統(tǒng)的MES的主要功能是生產(chǎn)現(xiàn)場管理POP(Point of Production)和車間級控制系統(tǒng)SFC(Shop Floor Control)。

20世紀(jì)90年代

    1990年，AMR公司第一次提出并使用了MES概念,AMR倡導(dǎo)用三層模型(3rd layer model)表示制造業(yè)信息化。將位于中間位置的執(zhí)行層叫做MES，MES處于企業(yè)信息系統(tǒng)ERP/SCM和過程控制系統(tǒng)DCS/PLC的中間位置。
1993年AMR公司提出了MES集成模型，該模型可以概括為實時數(shù)據(jù)庫支持下的4個主要功能：

    （1） 工廠管理（資源管理、調(diào)度管理、維護(hù)管理）；

    （2） 工廠工藝設(shè)計（文檔管理、標(biāo)準(zhǔn)管理、過程優(yōu)化）；

    （3） 過程管理（回路監(jiān)督控制、數(shù)據(jù)采集）；

    （4） 質(zhì)量管理（SQC-統(tǒng)計質(zhì)量管理、LIMS-實驗室信息管理系統(tǒng)）。

    1997年MESA提出的MES功能組件和集成模型,包括11個功能，如圖2所示，同時規(guī)定，只要具備11個功能之中的某一個或幾個，也屬M(fèi)ES系列的單一功能產(chǎn)品。MES的11個功能主要如下：

    （1） 資源分配與狀態(tài)；

    （2） 作業(yè)計劃和排產(chǎn)；

    （3） 工藝規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)管理；

    （4） 數(shù)據(jù)采集（裝置在線連接采集實時數(shù)據(jù)和各種參數(shù)信息，控制系統(tǒng)接口，生成生數(shù)據(jù)記錄、質(zhì)量數(shù)據(jù)、績效信息、臺帳累計）；

    （5） 人力管理；

    （6） 質(zhì)量管理；

    （7） 過程管理（過程控制、APC、基于模型的分析與模擬、與外部解析系統(tǒng)接口）；

    （8） 設(shè)備維護(hù)；

    （9） 績效分析；

    （10） 生產(chǎn)單元調(diào)度；

    （11） 產(chǎn)品跟蹤。

    1997年美國儀表學(xué)會ISA（The Instrumentation, Systems, and Automation Society）啟動編制ISA SP95企業(yè)控制系統(tǒng)集成標(biāo)準(zhǔn)和ISA SP98批量控制標(biāo)準(zhǔn)。

圖2   MESA提出的MES功能模塊圖

21世紀(jì)

    從2000年開始，以圖1所示的Purdue模型為基礎(chǔ)，美國儀表協(xié)會(ISA)啟動編制了第95個標(biāo)準(zhǔn)，即ISA 95標(biāo)準(zhǔn)，也就是現(xiàn)在所說的MES標(biāo)準(zhǔn)，具體時間進(jìn)程如下：

    2000年美國儀表學(xué)會(ISA)發(fā)布了SP95.01模型與術(shù)語標(biāo)準(zhǔn)；

    2001年美國儀表學(xué)會(ISA)發(fā)布了SP95.02對象模型屬性標(biāo)準(zhǔn)；

    2002年美國儀表學(xué)會(ISA)發(fā)布了SP95.03制造信息活動模型(Activity Models)標(biāo)準(zhǔn)；

    2003年美國儀表學(xué)會(ISA)發(fā)布了SP95.04制造操作對象模型標(biāo)準(zhǔn)。
ISA 95標(biāo)準(zhǔn)逐漸成為指導(dǎo)MES開發(fā)、實施及解決ERP與MES接口問題的一個重要參考依據(jù)，并先后被法國、德國、意大利、日本、英國、肯尼亞等接受為國家標(biāo)準(zhǔn)。從2003年開始，ISA 95標(biāo)準(zhǔn)正式被IEC采用，分別在2003年、2004年和2007年作為IEC62264標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。分別為：

    （1）2003年的模型與術(shù)語（IEC 62264-1:2003  Enterprise Control System Integration - Part 1 : Models and Terminology）；

    （2）2004年的對象模型屬性（IEC 62264-2:2004  Enterprise Control System Integration - Part 2 : Object Model Attributes）；

    （3）2007年的制造操作管理活動模式（IEC 62264-3:2007 Enterprise Control System Integration - Part 3 : Activity Models of Manufacturing Operations Management）。

4 MES的現(xiàn)狀

4.1 MES產(chǎn)業(yè)政策

    中共十六大明確提出“建設(shè)節(jié)約型社會，走新型工業(yè)化道路”，信息化作為節(jié)能減排的重要手段得到了快速發(fā)展，而MES作為信息化的重要組成部分，也在此背景下得到了前所未有的重視與關(guān)注。

    國家科技部目前主要依靠實施國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域“面向行業(yè)應(yīng)用的可配置MES平臺及產(chǎn)品”項目計劃達(dá)到以下目標(biāo)[6]：

    （1） 開發(fā)一批面向典型行業(yè)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的MES工具集及軟硬件系統(tǒng)平臺。

    （2）在航空、航天、汽車、船舶、裝備、冶金、石化、煙草等典型行業(yè)的超過25家企業(yè)推廣應(yīng)用（其中在離散行業(yè)應(yīng)用12家以上，在流程行業(yè)應(yīng)用8家以上，在混合型行業(yè)應(yīng)用5家以上）；

    （3） 在MES平臺開發(fā)與實施的基礎(chǔ)上，形成3－6個具有自主知識產(chǎn)權(quán)、符合ISO-95標(biāo)準(zhǔn)、相關(guān)指標(biāo)達(dá)到國外同類水平、具有市場活力的MES軟件產(chǎn)品（其中面向離散行業(yè)的軟件產(chǎn)品1－3個，面向流程行業(yè)的軟件產(chǎn)品1－2個，面向混合型行業(yè)的軟件產(chǎn)品1個）；取得不少于10項具有原始創(chuàng)新的多項代表性成果（發(fā)明專利、軟件著作版權(quán)等）。

    （4） 培育5家以上盈利模式清晰的MES軟件供應(yīng)商，促進(jìn)MES產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化（其中面向離散行業(yè)與流程行業(yè)的軟件產(chǎn)品各2家以上，面向混合型行業(yè)的軟件產(chǎn)品1家以上）。

4.2 行業(yè)會議

    每年國內(nèi)有關(guān)主題涉及MES技術(shù)的會議不計其數(shù)，主要的會議有：由中國儀器儀表學(xué)會生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)分會(MES分會)主辦的“中國MES年會”和863計劃先進(jìn)制造系統(tǒng)技術(shù)主題專家組主辦的“中國制造業(yè)信息化MES產(chǎn)業(yè)技術(shù)論壇”。

    （1） 中國MES年會

    中國MES年會由中國儀器儀表學(xué)會生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)分會(MES分會)主辦，每年舉辦一次，已舉辦了兩屆。

    第一屆(2006)中國MES年會暨2006中國(杭州)MES技術(shù)高峰論壇于2006年11月18日在杭州舉辦。年會由浙江大學(xué)褚健教授和蘇宏業(yè)教授主持，并由9位行業(yè)專家做了9個精彩的大會報告，分別為：國際自動控制聯(lián)合會前主席呂勇哉的《二十一世紀(jì)自動化產(chǎn)業(yè)的機(jī)遇和創(chuàng)新技術(shù)》；中國工程院孫優(yōu)賢院士的《我國節(jié)能降耗的現(xiàn)狀和工業(yè)控制面臨的任務(wù)》；北京機(jī)械工業(yè)自動化所軟件工程中心首席專家蔣明煒教授的《離散制造業(yè)的MES與ERP》；中石化信息系統(tǒng)管理部李德芳主任的《石化MES應(yīng)用研究》；石化盈科MES事業(yè)部蔣白樺總經(jīng)理的《石化物料平衡系統(tǒng)應(yīng)用研究》；浙江大學(xué)榮岡教授的《企業(yè)多分辨率建模理論與應(yīng)用》；中國石油規(guī)劃總院王華副處長的《中國石油MES框架與實施策略》；華北制藥集團(tuán)劉文富總經(jīng)理的《醫(yī)藥行業(yè)MES的應(yīng)用研究》和寶信軟件股份有限公司畢英杰的《冶金工業(yè)MES的現(xiàn)狀與發(fā)展》。

    第二屆(2007)中國MES年會于2007年10月25日-10月27日在北京舉辦，共有來自石化、化工、鋼鐵、煙草等行業(yè)的50余家企業(yè)、10余家高校及科研院所的150余位會議代表參加了此屆年會。

    以“優(yōu)化操作，疏導(dǎo)流程，實現(xiàn)節(jié)能減排、精細(xì)化管理”為主題的第二屆(2007)中國MES年會邀請了業(yè)內(nèi)權(quán)威嘉賓并做主題報告，包括中石化信息系統(tǒng)管理部副主任齊學(xué)忠先生的《制造業(yè)MES發(fā)展與展望》；浙江大學(xué)王樹青教授的《節(jié)能減排與MES技術(shù)》；石化盈科MES事業(yè)部總經(jīng)理蔣白樺先生的《石化行業(yè)MES系統(tǒng)解決方案》；浙江大學(xué)榮岡教授的《MES系統(tǒng)與智能工廠》；首鋼集團(tuán)強(qiáng)偉先生的《鋼鐵制造業(yè)信息化建設(shè)的實踐與思考》；中國科學(xué)院軟件研究所王宏安先生的《實時數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)及應(yīng)用》；中國科學(xué)院沈陽自動化研究所史海波研究員的《卷煙企業(yè)MES技術(shù)與應(yīng)用研討》；華中科技大學(xué)張國軍教授的《離散制造業(yè)MES關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化對策》。八個主題報告雖然涉及不同的行業(yè)及背景，但是各位專家對MES的前景都同樣充滿信心，對MES能幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗等作用都有一致的認(rèn)識，同時也都意識到MES的任重道遠(yuǎn)。業(yè)內(nèi)專家的權(quán)威講述、聽眾的積極參與，熱烈的會場氣氛貫穿始終。大會最后由中國儀器儀表學(xué)會生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)分會副理事長、中石化信息系統(tǒng)管理部主任李德芳先生作會議總結(jié)報告。

    （2）中國制造業(yè)信息化MES產(chǎn)業(yè)技術(shù)論壇

    2005年7月23日，由科技部高技術(shù)中心和863計劃先進(jìn)制造系統(tǒng)技術(shù)主題專家組聯(lián)合主辦的“2005中國制造業(yè)信息化MES產(chǎn)業(yè)技術(shù)論壇”在北京成功召開?？萍疾扛咝滤抉T記春司長出席論壇并致辭，柴天佑院士、褚健教授分別結(jié)合國內(nèi)外MES技術(shù)、產(chǎn)品與應(yīng)用的發(fā)展需求和現(xiàn)狀和趨勢做了主題演講；“十五”863計劃重點(diǎn)支持的鋼鐵和石化MES課題承擔(dān)單位介紹了研究開發(fā)及應(yīng)用示范成果，來自西門子、HP、IBM、美國埃施朗、英國博納冶金系統(tǒng)公司的代表也分別從不同方面介紹了MES研究開發(fā)與應(yīng)用實施的技術(shù)與經(jīng)驗。

    2007年8月25日，第二屆中國制造業(yè)信息化MES產(chǎn)業(yè)技術(shù)論壇在北京舉行，業(yè)內(nèi)專家分析了MES在我國制造業(yè)，特別是離散制造業(yè)應(yīng)用中存在的難題及應(yīng)對辦法，提出了加強(qiáng)國內(nèi)制造領(lǐng)域自主研發(fā)與使用MES系統(tǒng)對行業(yè)節(jié)能與產(chǎn)業(yè)升級的重要性。

4.3 MES解決方案

4.3.1 Honeywell的Business.FLEX  MES

    （1）系統(tǒng)特點(diǎn)

    Honeywell針對煉油化工行業(yè)推出了MES解決方案Business.FLEX MES系統(tǒng)。系統(tǒng)的主要特點(diǎn)為：

    * 一體化的數(shù)據(jù)集成平臺

    基于ORACLE關(guān)系數(shù)據(jù)庫和PHD實時數(shù)據(jù)庫，Honeywell的MES系統(tǒng)構(gòu)架了數(shù)據(jù)集成平臺，為全廠范圍數(shù)據(jù)采集、存儲和管理建立了一體化的應(yīng)用平臺；數(shù)據(jù)集成平臺集成工廠的過程數(shù)據(jù)、商業(yè)管理數(shù)據(jù)并支持相關(guān)應(yīng)用，可保障工廠的管理部門使用一致的數(shù)據(jù)，從而用戶可方便地建立MES應(yīng)用的全廠參考數(shù)據(jù)模型。

    * 統(tǒng)一的用戶交互及信息發(fā)布界面

    在用戶界面呈現(xiàn)方面，Honeywell的MES產(chǎn)品提供了一個全廠統(tǒng)一的信息界面WorkCenter PKS。WPKS是一個可組態(tài)的、基于WEB服務(wù)的企業(yè)信息瀏覽中心，無論是工廠底層操作人員還是高層管理者，都可以使用WEB頁面進(jìn)行MES應(yīng)用信息的交互及瀏覽：輸入生產(chǎn)數(shù)據(jù)或監(jiān)視生產(chǎn)狀況。

    （2）系統(tǒng)的主要功能

    Honeywell的Business.FLEX MES主要功能包括五大塊內(nèi)容，分別為：

    * 實時數(shù)據(jù)采集（Uniformance）

    * 先進(jìn)計劃及調(diào)度優(yōu)化套件(Advanced Planning & Scheduling Suit)

    * 裝置的操作管理套件（Operation Management Suit）

    * 油品調(diào)合及儲運(yùn)自動化套件（Blending & Movement Automation Suit）

    * 生產(chǎn)管理套件（Production Management Suit）

    （3）系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀

    Honeywell的MES系統(tǒng)在全球近100個國家得到了廣泛的應(yīng)用，許多國際知名的石油、化工等大公司都采用此解決方案。目前，中國石油下屬的10多家企業(yè)正在實施Honeywell的MES系統(tǒng)。

4.3.2 西門子的SIMATIC IT MES解決方案

    西門子的SIMATIC IT MES解決方案主要特點(diǎn)如下：

    （1）圖形化建模（SIMATIC IT Framework）
SIMATIC IT Framework是所有產(chǎn)品組合的核心組件，它提供了一個建模環(huán)境，通過圖形化方式將不同的SIMATIC IT 組件（不同于產(chǎn)品組合）的功能組合在一起定義執(zhí)行邏輯（顯式規(guī)則法，explicit rules approach）。SIMATIC IT Framework是根據(jù)物理對象（實際的裝置和設(shè)備）和邏輯對象（產(chǎn)品組合及應(yīng)用程序）來完成對工廠模型的創(chuàng)建。這些對生產(chǎn)執(zhí)行邏輯的顯式定義，以及對工廠模型中不同對象之間相互作用的定義，都是根據(jù)實際的生產(chǎn)作業(yè)來實現(xiàn)的。

    （2）全集成自動化（TIA）

    SIMATIC IT作為西門子TIA體系中的MES解決方案部分，充分利用了TIA體系的開放性，SIMATIC IT 能與西門子其他產(chǎn)品進(jìn)行集成。

    （3）通用行業(yè)庫

    SIMATIC IT通用行業(yè)庫是在通用的產(chǎn)品平臺上開發(fā)的，它提供了一組基礎(chǔ)構(gòu)件，包括圖形界面、WEB方式界面以及報表，這些構(gòu)件可以在真實環(huán)境中快速開發(fā)出符合用戶需求的解決方案，以及更準(zhǔn)確的估算項目事件和成本。

4.3.3 中控軟件的MES-Suite流程工業(yè)MES解決方案

    中控軟件憑借多年流程工業(yè)MES項目的開發(fā)與實施經(jīng)驗以及對流程工業(yè)的深刻理解，為石化、化工、冶金、造紙等流程工業(yè)企業(yè)提供了完整的流程工業(yè)MES解決方案——MES-Suite。MES-Suite，采用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)、軟件技術(shù)和監(jiān)控技術(shù)，幫助用戶實現(xiàn)對企業(yè)“人、機(jī)、料、法、環(huán)”的跟蹤、計量、調(diào)度、分析、核算管理，通過建立物料流、信息流、資金流“三流合一”的信息集成平臺，做到現(xiàn)場監(jiān)控可視化、業(yè)務(wù)調(diào)度最優(yōu)化、能量使用有序化的目標(biāo)。MES-Suite對提高企業(yè)生產(chǎn)效率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低消耗具有重要的作用。

    作為遵循ISA-95標(biāo)準(zhǔn)的MES供應(yīng)商之一，中控軟件分別針對石化、化工、煉鋼、造紙這四個行業(yè)開發(fā)了行業(yè)應(yīng)用組件包，使得MES-Suite可以滿足不同行業(yè)的需求。

    （1）石化行業(yè)應(yīng)用組件包

    石化行業(yè)應(yīng)用組件包主要內(nèi)容包括：操作指令管理、進(jìn)出廠管理、罐區(qū)管理、物流平衡、油品移動、調(diào)度優(yōu)化、公用工程管理及統(tǒng)計報表等功能模塊。

    （2）化工行業(yè)應(yīng)用組件包

    化工行業(yè)應(yīng)用組件包主要內(nèi)容包括：生產(chǎn)操作監(jiān)控、生產(chǎn)工藝管理、班組考核、質(zhì)量統(tǒng)計分析、流程模擬、能源管理、設(shè)備管理及領(lǐng)導(dǎo)輔助決策等功能模塊。

    （3）冶金行業(yè)應(yīng)用組件包

    冶金行業(yè)應(yīng)用組件包主要內(nèi)容包括：優(yōu)化排產(chǎn)、產(chǎn)線排序、物流與工藝跟蹤、生產(chǎn)調(diào)度、質(zhì)量一貫設(shè)計、能源管理、設(shè)備資產(chǎn)管理、倉庫管理、爐料與合金計算及數(shù)據(jù)挖掘等功能模塊。

    （4）造紙行業(yè)應(yīng)用組件包

    造紙行業(yè)應(yīng)用組件包主要內(nèi)容包括：生產(chǎn)操作監(jiān)控、漿紙平衡、堿平衡、白水平衡、生產(chǎn)方案管理、切紙優(yōu)化、卡帕值軟測量、倉庫管理、化驗室信息管理及運(yùn)行績效管理等功能模塊。 

    目前中控軟件與中石化、中石油建立了MES建設(shè)的長期策略聯(lián)盟，并承擔(dān)了其旗下近百余家分子公司的MES建設(shè)項目。同時MES-Suite在石化、化工、冶金、造紙、化纖、水泥、制藥、電力等行業(yè)中得到了120多個成功的應(yīng)用，主要客戶包括：中石化、中石油、山東?；煞萦邢薰?、天脊煤化工集團(tuán)有限公司、柳州化工股份有限公司、宜賓天原股份有限公司、湖南泰格林紙集團(tuán)有限責(zé)任公司、廣西柳州鋼鐵(集團(tuán))公司、山西新臨鋼鋼鐵有限公司等。

4.3.4石化盈科的石化企業(yè)生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）解決方案

    2003年，石化盈科、中控軟件、中科院軟件所、北京時林等單位聯(lián)合承擔(dān)了“863”計劃主題“石化企業(yè)MES關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及應(yīng)用研究”課題。其研究目標(biāo)是以大型石化、化工企業(yè)為背景，突破制約綜合自動化的重大關(guān)鍵技術(shù)，形成適合石油、化工行業(yè)的石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（SMES）關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)。SMES系統(tǒng)為石油化工行業(yè)提供了一套面向生產(chǎn)過程實時和智能管理MES解決方案。

    SMES建立以生產(chǎn)物流管理為核心，以數(shù)據(jù)集成平臺和核心數(shù)據(jù)庫為支撐，集物料移動信息管理、罐區(qū)及倉儲操作信息管理、物料平衡、生產(chǎn)調(diào)度、統(tǒng)計信息管理和公用工程信息管理等業(yè)務(wù)功能為一體的煉化企業(yè)SMES系統(tǒng)。SMES主要內(nèi)容包括：操作指令管理、進(jìn)出廠管理、物料移動、罐區(qū)管理、倉儲管理、裝置校正、調(diào)度平衡、統(tǒng)計平衡、化工輔料、公用工程管理等的11個主要業(yè)務(wù)功能模塊。

    目前SMES系統(tǒng)在茂名石化、安慶石化、荊門石化等9家企業(yè)得到了成功應(yīng)用，并正在中國石化進(jìn)行全面推廣。SMES系統(tǒng)的實施為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

    SMES 系統(tǒng)在茂名、安慶、荊門分公司3 家示范企業(yè)應(yīng)用以來，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過MES 系統(tǒng)物料跟蹤及物料平衡，監(jiān)控物料數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，做到“及時發(fā)現(xiàn)問題、及時處理”，降低了加工損失率；通過MES 公用工程平衡，監(jiān)控能耗數(shù)據(jù)，以準(zhǔn)確的能耗平衡數(shù)據(jù)為依據(jù)，在滿足生產(chǎn)需求的情況下，調(diào)整蒸汽等能耗的產(chǎn)量，降低自用率，實現(xiàn)了節(jié)能；依據(jù)MES 提供的及時準(zhǔn)確的平衡數(shù)據(jù)，及時調(diào)整原料及加工方案，優(yōu)化裝置的運(yùn)行，提升了精細(xì)化管理，降低加工損失率和自用率，增加了商品產(chǎn)量，提高綜合商品率；通過MES 為煉油的PIMS 計劃優(yōu)化、調(diào)度優(yōu)化系統(tǒng)提供及時準(zhǔn)確的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了資源優(yōu)化利用，提高了高附加值產(chǎn)品。[4]

    通過以上途徑，SMES 為3 家企業(yè)共實現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)效益約4755 萬元，間接經(jīng)濟(jì)效益約3897 萬元。 [4]

4.3.5寶信軟件的MES解決方案

    寶信軟件的MES的設(shè)計基于國外現(xiàn)有的信息系統(tǒng)軟件的分析，采用了中間件技術(shù)、三層結(jié)構(gòu)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，同時，又兼顧了目前我國冶金企業(yè)信息化水平發(fā)展的現(xiàn)狀和業(yè)務(wù)特點(diǎn)以及對企業(yè)信息系統(tǒng)的具體需求所開發(fā)的系統(tǒng)。

    寶信軟件的MES解決方案主要功能模塊包括：訂單管理、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管理、作業(yè)計劃管理、物料跟蹤與實績管理、工器具與軋輥管理、倉庫管理、發(fā)貨管理、歷史數(shù)據(jù)管理。

    寶信軟件的MES解決方案的主要客戶包括：寶鋼、上海益昌薄板公司、馬鋼、漣鋼、邯鄲鋼鐵、包頭鋼鐵、吉林通鋼及梅山公司等。

5 總結(jié)

    本文對MES的定義、發(fā)展歷史、MES的現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的描述與分析，從中可以看出：以Honeywell、西門子等企業(yè)為代表的國外企業(yè)提供的MES解決方案在國內(nèi)外處于領(lǐng)先地位。以中控軟件、石化盈科、寶信軟件等企業(yè)為代表的少數(shù)幾家國產(chǎn)企業(yè)所推出有特色的MES行業(yè)解決方案已經(jīng)在國內(nèi)取得了一定的業(yè)績，但沒有形成完整的、通用的和權(quán)威的MES實施方法論，但隨著人們對MES認(rèn)識的逐步加深，MES在企業(yè)中的應(yīng)用必將會逐步深入，廣泛推廣。

參考文獻(xiàn)

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    [2] 張志檁. 國內(nèi)外制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 自動化博覽. 2004. 21(5):5~11,14.

    [3] 李文輝. 制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）的應(yīng)用與發(fā)展[J]. 蘭州理工大學(xué)學(xué)報. 2006.32(2):50~54.

    [4] 蔣白樺. 創(chuàng)新帶來希望曙光——中國石化生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)SMES 研發(fā)紀(jì)實[J]. 中國科技成果. 2007(7):26~286.

    [5] 褚健,榮岡. 流程工業(yè)綜合自動化技術(shù)[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社. 2004.7.

    [6] http://www.863.org.cn/863_105/applyguide/guide_manuf/200707190003.html

    [7] http://www.mesa.com

    [8] http://www.mes.org.cn

    [9] http://www.soft.supcon.com

    [10] http://www.pcitc.com/jj04.htm

    [11] http://www.baosight.com/cn/zy/mainbiz.doflag=submainbizdetail&bizid =2&subbizid=1

作者信息：

    浙江大學(xué)先進(jìn)控制研究所  榮岡，張泉靈