榮岡

浙江大學(xué)博士、教授、博導?，F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(huì )生產(chǎn)執行系統分會(huì )(MES學(xué)會(huì ))常務(wù)理事，中國微生物學(xué)會(huì )過(guò)程模型化與控制委員會(huì )常務(wù)理事。主要從事生產(chǎn)執行系統(MES)、企業(yè)綜合自動(dòng)化、先進(jìn)控制、數據校正與數據挖掘的理論與應用研究。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(zhù)書(shū)《流程工業(yè)綜合自動(dòng)化技術(shù)》和《化工生產(chǎn)執行系統MES》等。

摘要：本文詳細介紹了生產(chǎn)執行系統（Manufacturing Execution System簡(jiǎn)稱(chēng)MES）的定義，發(fā)展歷史，同時(shí)從MES的國家產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)會(huì )議、國內外主要MES供應商的行業(yè)解決方案等方面出發(fā)詳細分析了MES技術(shù)的現狀與發(fā)展趨勢。

關(guān)鍵詞：流程工業(yè)；生產(chǎn)執行系統（MES）；解決方案；企業(yè)綜合自動(dòng)化

1 前言

    流程工業(yè)企業(yè)綜合自動(dòng)化系統研究的核心技術(shù)問(wèn)題是企業(yè)綜合自動(dòng)化系統的定義以及如何設計構架企業(yè)綜合自動(dòng)化系統。

    自動(dòng)化在20世紀90年代以前仍是自動(dòng)化孤島模式，進(jìn)入20世紀90年代以后，國內外企業(yè)在國際市場(chǎng)劇烈競爭的刺激下，特別過(guò)程工業(yè)還受到環(huán)境保護的巨大社會(huì )壓力。節能降耗，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(dòng)化水平作為挖潛增效、提高競爭能力的重要途徑。集常規控制、先進(jìn)控制、過(guò)程優(yōu)化、生產(chǎn)調度、企業(yè)管理、經(jīng)營(yíng)決策等功能于一體的CIPS成了當前自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的趨勢。

    從1973年計算機集成制造的概念提出開(kāi)始，經(jīng)過(guò)30多年的研究與發(fā)展，CIPS開(kāi)始在石化、化工、食品、制藥、煉鋼和造紙等行業(yè)得到了實(shí)施與應用，并已逐步由五層Purdue模型演變?yōu)閮蓭?實(shí)時(shí)數據庫、關(guān)系數據庫)三層(ERP、MES、PCS)的體系結構，如圖 1所示，該三層架構已成為西方先進(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(shuō)CIPS的主流框架為：以實(shí)時(shí)數據庫、關(guān)系數據庫為核心，由過(guò)程控制系統層(Process Control System－PCS)、生產(chǎn)執行系統層(Manufacturing Execution System－MES)和企業(yè)資源規劃層(Enterprise Resource Planning－ERP)組成的兩庫三層體系架構。
 

圖1   企業(yè)綜合自動(dòng)化系統架構模型

2 MES的定義

    MES是英文Manufacturing Execution System的縮寫(xiě)，它所對應的中文名稱(chēng)一般有兩種翻譯方式，在制造行業(yè)，MES翻譯成“制造執行系統”，俗稱(chēng)生產(chǎn)管理系統。在流程工業(yè)，MES翻譯成“生產(chǎn)執行系統”。對于MES的定義，不同的機構有自己不同的定義。

    國際MES聯(lián)合會(huì )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(guò)程的生產(chǎn)活動(dòng)實(shí)現優(yōu)化的信息。它采用當前的和精確的數據，對生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行初始化，及時(shí)引導、響應和報告工廠(chǎng)的活動(dòng)，對隨時(shí)可能發(fā)生變化的生產(chǎn)狀態(tài)和條件作出快速反應，重點(diǎn)削減不會(huì )產(chǎn)生附加值的活動(dòng)，從而推動(dòng)有效的工廠(chǎng)運行和過(guò)程。

    美國的咨詢(xún)調查公司AMR(Advanced Manufacturing Research)對MES給出的定義：MES是一個(gè)常駐工廠(chǎng)層的信息系統，介于企業(yè)領(lǐng)導層的計劃系統與主生產(chǎn)過(guò)程的直接工業(yè)控制系統之間。它以當前視角向操作人員/管理人員提供生產(chǎn)過(guò)程的全部資源(人員、設備、材料、工具和客戶(hù)要求)的數據和信息。其著(zhù)重點(diǎn)是將信息技術(shù)運用于改善制造過(guò)程。

    美國的國家標準研究所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(guò)程的管理活動(dòng)得以?xún)?yōu)化，采集硬件/軟件的各種數據和狀態(tài)信息。

    雖然不同機構對MES的定義存在一些不同的描述，但是有幾點(diǎn)共識是普遍認可：

    （1） MES在整個(gè)企業(yè)信息集成系統中承上啟下，是生產(chǎn)活動(dòng)與管理活動(dòng)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(guò)程的各種數據和狀態(tài)信息，目的在于優(yōu)化管理活動(dòng)。它強調是當前視角，即精確的實(shí)時(shí)數據。

    （3） 從對實(shí)時(shí)的要求而言，如果說(shuō)控制層要求的實(shí)時(shí)時(shí)間系數為1，那么，MES的時(shí)間系數為10，ERP的時(shí)間系數為100。

3 MES的發(fā)展歷史

20世紀70年代

    各企業(yè)開(kāi)始開(kāi)發(fā)或引入單一功能的軟件產(chǎn)品和軟件系統，如設備狀態(tài)監控系統、質(zhì)量管理系統、生產(chǎn)管理系統等，所有這些系統可以理解為單一功能的MES系統。

20世紀80年代

    為了解決底層各集散控制系統DCS(Distributed Control System)之間沒(méi)有聯(lián)系的信息孤島(island of information)問(wèn)題和管理層的物料需求計劃M(mǎn)RP(Material Requirements Planning)、制造資源計劃M(mǎn)RPII(MRPII: Manufacturing Resources Planning)與底層DCS系統之間沒(méi)有聯(lián)系問(wèn)題，而出現了MES原型，即傳統的MES(Traditional MES)。傳統的MES的主要功能是生產(chǎn)現場(chǎng)管理POP(Point of Production)和車(chē)間級控制系統SFC(Shop Floor Control)。

20世紀90年代

    1990年，AMR公司第一次提出并使用了MES概念,AMR倡導用三層模型(3rd layer model)表示制造業(yè)信息化。將位于中間位置的執行層叫做MES，MES處于企業(yè)信息系統ERP/SCM和過(guò)程控制系統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(shí)時(shí)數據庫支持下的4個(gè)主要功能：

    （1） 工廠(chǎng)管理（資源管理、調度管理、維護管理）；

    （2） 工廠(chǎng)工藝設計（文檔管理、標準管理、過(guò)程優(yōu)化）；

    （3） 過(guò)程管理（回路監督控制、數據采集）；

    （4） 質(zhì)量管理（SQC-統計質(zhì)量管理、LIMS-實(shí)驗室信息管理系統）。

    1997年MESA提出的MES功能組件和集成模型,包括11個(gè)功能，如圖2所示，同時(shí)規定，只要具備11個(gè)功能之中的某一個(gè)或幾個(gè)，也屬MES系列的單一功能產(chǎn)品。MES的11個(gè)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） 工藝規格標準管理；

    （4） 數據采集（裝置在線(xiàn)連接采集實(shí)時(shí)數據和各種參數信息，控制系統接口，生成生數據記錄、質(zhì)量數據、績(jì)效信息、臺帳累計）；

    （5） 人力管理；

    （6） 質(zhì)量管理；

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

    （8） 設備維護；

    （9） 績(jì)效分析；

    （10） 生產(chǎn)單元調度；

    （11） 產(chǎn)品跟蹤。

    1997年美國儀表學(xué)會(huì )ISA（The Instrumentation, Systems, and Automation Society）啟動(dòng)編制ISA SP95企業(yè)控制系統集成標準和ISA SP98批量控制標準。

圖2   MESA提出的MES功能模塊圖

21世紀

    從2000年開(kāi)始，以圖1所示的Purdue模型為基礎，美國儀表協(xié)會(huì )(ISA)啟動(dòng)編制了第95個(gè)標準，即ISA 95標準，也就是現在所說(shuō)的MES標準，具體時(shí)間進(jìn)程如下：

    2000年美國儀表學(xué)會(huì )(ISA)發(fā)布了SP95.01模型與術(shù)語(yǔ)標準；

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

    2002年美國儀表學(xué)會(huì )(ISA)發(fā)布了SP95.03制造信息活動(dòng)模型(Activity Models)標準；

    2003年美國儀表學(xué)會(huì )(ISA)發(fā)布了SP95.04制造操作對象模型標準。
ISA 95標準逐漸成為指導MES開(kāi)發(fā)、實(shí)施及解決ERP與MES接口問(wèn)題的一個(gè)重要參考依據，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準。從2003年開(kāi)始，ISA 95標準正式被IEC采用，分別在2003年、2004年和2007年作為IEC62264標準發(fā)布。分別為：

    （1）2003年的模型與術(shù)語(yǔ)（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(dòng)模式（IEC 62264-3:2007 Enterprise Control System Integration - Part 3 : Activity Models of Manufacturing Operations Management）。

4 MES的現狀

4.1 MES產(chǎn)業(yè)政策

    中共十六大明確提出“建設節約型社會(huì )，走新型工業(yè)化道路”，信息化作為節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(shí)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)應用的可配置MES平臺及產(chǎn)品”項目計劃達到以下目標[6]：

    （1） 開(kāi)發(fā)一批面向典型行業(yè)、具有自主知識產(chǎn)權的MES工具集及軟硬件系統平臺。

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

    （3） 在MES平臺開(kāi)發(fā)與實(shí)施的基礎上，形成3－6個(gè)具有自主知識產(chǎn)權、符合ISO-95標準、相關(guān)指標達到國外同類(lèi)水平、具有市場(chǎng)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(gè)，面向流程行業(yè)的軟件產(chǎn)品1－2個(gè)，面向混合型行業(yè)的軟件產(chǎn)品1個(gè)）；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(zhuān)利、軟件著(zhù)作版權等）。

    （4） 培育5家以上盈利模式清晰的MES軟件供應商，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(huì )議

    每年國內有關(guān)主題涉及MES技術(shù)的會(huì )議不計其數，主要的會(huì )議有：由中國儀器儀表學(xué)會(huì )生產(chǎn)執行系統分會(huì )(MES分會(huì ))主辦的“中國MES年會(huì )”和863計劃先進(jìn)制造系統技術(shù)主題專(zhuān)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(huì )

    中國MES年會(huì )由中國儀器儀表學(xué)會(huì )生產(chǎn)執行系統分會(huì )(MES分會(huì ))主辦，每年舉辦一次，已舉辦了兩屆。

    第一屆(2006)中國MES年會(huì )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(huì )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(zhuān)家做了9個(gè)精彩的大會(huì )報告，分別為：國際自動(dòng)控制聯(lián)合會(huì )前主席呂勇哉的《二十一世紀自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)的機遇和創(chuàng )新技術(shù)》；中國工程院孫優(yōu)賢院士的《我國節能降耗的現狀和工業(yè)控制面臨的任務(wù)》；北京機械工業(yè)自動(dòng)化所軟件工程中心首席專(zhuān)家蔣明煒教授的《離散制造業(yè)的MES與ERP》；中石化信息系統管理部李德芳主任的《石化MES應用研究》；石化盈科MES事業(yè)部蔣白樺總經(jīng)理的《石化物料平衡系統應用研究》；浙江大學(xué)榮岡教授的《企業(yè)多分辨率建模理論與應用》；中國石油規劃總院王華副處長(cháng)的《中國石油MES框架與實(shí)施策略》；華北制藥集團劉文富總經(jīng)理的《醫藥行業(yè)MES的應用研究》和寶信軟件股份有限公司畢英杰的《冶金工業(yè)MES的現狀與發(fā)展》。

    第二屆(2007)中國MES年會(huì )于2007年10月25日-10月27日在北京舉辦，共有來(lái)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(huì )議代表參加了此屆年會(huì )。

    以“優(yōu)化操作，疏導流程，實(shí)現節能減排、精細化管理”為主題的第二屆(2007)中國MES年會(huì )邀請了業(yè)內權威嘉賓并做主題報告，包括中石化信息系統管理部副主任齊學(xué)忠先生的《制造業(yè)MES發(fā)展與展望》；浙江大學(xué)王樹(shù)青教授的《節能減排與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系統解決方案》；浙江大學(xué)榮岡教授的《MES系統與智能工廠(chǎng)》；首鋼集團強偉先生的《鋼鐵制造業(yè)信息化建設的實(shí)踐與思考》；中國科學(xué)院軟件研究所王宏安先生的《實(shí)時(shí)數據庫系統及應用》；中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所史海波研究員的《卷煙企業(yè)MES技術(shù)與應用研討》；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(gè)主題報告雖然涉及不同的行業(yè)及背景，但是各位專(zhuān)家對MES的前景都同樣充滿(mǎn)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識，同時(shí)也都意識到MES的任重道遠。業(yè)內專(zhuān)家的權威講述、聽(tīng)眾的積極參與，熱烈的會(huì )場(chǎng)氣氛貫穿始終。大會(huì )最后由中國儀器儀表學(xué)會(huì )生產(chǎn)執行系統分會(huì )副理事長(cháng)、中石化信息系統管理部主任李德芳先生作會(huì )議總結報告。

    （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)制造系統技術(shù)主題專(zhuān)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(kāi)?？萍疾扛咝滤抉T記春司長(cháng)出席論壇并致辭，柴天佑院士、褚健教授分別結合國內外MES技術(shù)、產(chǎn)品與應用的發(fā)展需求和現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課題承擔單位介紹了研究開(kāi)發(fā)及應用示范成果，來(lái)自西門(mén)子、HP、IBM、美國埃施朗、英國博納冶金系統公司的代表也分別從不同方面介紹了MES研究開(kāi)發(fā)與應用實(shí)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)內專(zhuān)家分析了MES在我國制造業(yè)，特別是離散制造業(yè)應用中存在的難題及應對辦法，提出了加強國內制造領(lǐng)域自主研發(fā)與使用MES系統對行業(yè)節能與產(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。系統的主要特點(diǎn)為：

    * 一體化的數據集成平臺

    基于ORACLE關(guān)系數據庫和PHD實(shí)時(shí)數據庫，Honeywell的MES系統構架了數據集成平臺，為全廠(chǎng)范圍數據采集、存儲和管理建立了一體化的應用平臺；數據集成平臺集成工廠(chǎng)的過(guò)程數據、商業(yè)管理數據并支持相關(guān)應用，可保障工廠(chǎng)的管理部門(mén)使用一致的數據，從而用戶(hù)可方便地建立MES應用的全廠(chǎng)參考數據模型。

    * 統一的用戶(hù)交互及信息發(fā)布界面

    在用戶(hù)界面呈現方面，Honeywell的MES產(chǎn)品提供了一個(gè)全廠(chǎng)統一的信息界面WorkCenter PKS。WPKS是一個(gè)可組態(tài)的、基于WEB服務(wù)的企業(yè)信息瀏覽中心，無(wú)論是工廠(chǎng)底層操作人員還是高層管理者，都可以使用WEB頁(yè)面進(jìn)行MES應用信息的交互及瀏覽：輸入生產(chǎn)數據或監視生產(chǎn)狀況。

    （2）系統的主要功能

    Honeywell的Business.FLEX MES主要功能包括五大塊內容，分別為：

    * 實(shí)時(shí)數據采集（Uniformance）

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

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

    * 油品調合及儲運自動(dòng)化套件（Blending & Movement Automation Suit）

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

    （3）系統應用現狀

    Honeywell的MES系統在全球近100個(gè)國家得到了廣泛的應用，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(shí)施Honeywell的MES系統。

4.3.2 西門(mén)子的SIMATIC IT MES解決方案

    西門(mén)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(gè)建模環(huán)境，通過(guò)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行邏輯（顯式規則法，explicit rules approach）。SIMATIC IT Framework是根據物理對象（實(shí)際的裝置和設備）和邏輯對象（產(chǎn)品組合及應用程序）來(lái)完成對工廠(chǎng)模型的創(chuàng )建。這些對生產(chǎn)執行邏輯的顯式定義，以及對工廠(chǎng)模型中不同對象之間相互作用的定義，都是根據實(shí)際的生產(chǎn)作業(yè)來(lái)實(shí)現的。

    （2）全集成自動(dòng)化（TIA）

    SIMATIC IT作為西門(mén)子TIA體系中的MES解決方案部分，充分利用了TIA體系的開(kāi)放性，SIMATIC IT 能與西門(mén)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(kāi)發(fā)的，它提供了一組基礎構件，包括圖形界面、WEB方式界面以及報表，這些構件可以在真實(shí)環(huán)境中快速開(kāi)發(fā)出符合用戶(hù)需求的解決方案，以及更準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(kāi)發(fā)與實(shí)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)的計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)、信息技術(shù)、軟件技術(shù)和監控技術(shù)，幫助用戶(hù)實(shí)現對企業(yè)“人、機、料、法、環(huán)”的跟蹤、計量、調度、分析、核算管理，通過(guò)建立物料流、信息流、資金流“三流合一”的信息集成平臺，做到現場(chǎng)監控可視化、業(yè)務(wù)調度最優(yōu)化、能量使用有序化的目標。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標準的MES供應商之一，中控軟件分別針對石化、化工、煉鋼、造紙這四個(gè)行業(yè)開(kāi)發(fā)了行業(yè)應用組件包，使得MES-Suite可以滿(mǎn)足不同行業(yè)的需求。

    （1）石化行業(yè)應用組件包

    石化行業(yè)應用組件包主要內容包括：操作指令管理、進(jìn)出廠(chǎng)管理、罐區管理、物流平衡、油品移動(dòng)、調度優(yōu)化、公用工程管理及統計報表等功能模塊。

    （2）化工行業(yè)應用組件包

    化工行業(yè)應用組件包主要內容包括：生產(chǎn)操作監控、生產(chǎn)工藝管理、班組考核、質(zhì)量統計分析、流程模擬、能源管理、設備管理及領(lǐng)導輔助決策等功能模塊。

    （3）冶金行業(yè)應用組件包

    冶金行業(yè)應用組件包主要內容包括：優(yōu)化排產(chǎn)、產(chǎn)線(xiàn)排序、物流與工藝跟蹤、生產(chǎn)調度、質(zhì)量一貫設計、能源管理、設備資產(chǎn)管理、倉庫管理、爐料與合金計算及數據挖掘等功能模塊。

    （4）造紙行業(yè)應用組件包

    造紙行業(yè)應用組件包主要內容包括：生產(chǎn)操作監控、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行績(jì)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建設的長(cháng)期策略聯(lián)盟，并承擔了其旗下近百余家分子公司的MES建設項目。同時(shí)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(gè)成功的應用，主要客戶(hù)包括：中石化、中石油、山東?；煞萦邢薰?、天脊煤化工集團有限公司、柳州化工股份有限公司、宜賓天原股份有限公司、湖南泰格林紙集團有限責任公司、廣西柳州鋼鐵(集團)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)執行系統（MES）解決方案

    2003年，石化盈科、中控軟件、中科院軟件所、北京時(shí)林等單位聯(lián)合承擔了“863”計劃主題“石化企業(yè)MES關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)及應用研究”課題。其研究目標是以大型石化、化工企業(yè)為背景，突破制約綜合自動(dòng)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)執行系統（SMES）關(guān)鍵技術(shù)及應用系統。SMES系統為石油化工行業(yè)提供了一套面向生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)和智能管理MES解決方案。

    SMES建立以生產(chǎn)物流管理為核心，以數據集成平臺和核心數據庫為支撐，集物料移動(dòng)信息管理、罐區及倉儲操作信息管理、物料平衡、生產(chǎn)調度、統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。SMES主要內容包括：操作指令管理、進(jìn)出廠(chǎng)管理、物料移動(dòng)、罐區管理、倉儲管理、裝置校正、調度平衡、統計平衡、化工輔料、公用工程管理等的11個(gè)主要業(yè)務(wù)功能模塊。

    目前SMES系統在茂名石化、安慶石化、荊門(mén)石化等9家企業(yè)得到了成功應用，并正在中國石化進(jìn)行全面推廣。SMES系統的實(shí)施為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。

    SMES 系統在茂名、安慶、荊門(mén)分公司3 家示范企業(yè)應用以來(lái)，取得了良好的經(jīng)濟效益。通過(guò)MES 系統物料跟蹤及物料平衡，監控物料數據的準確性，做到“及時(shí)發(fā)現問(wèn)題、及時(shí)處理”，降低了加工損失率；通過(guò)MES 公用工程平衡，監控能耗數據，以準確的能耗平衡數據為依據，在滿(mǎn)足生產(chǎn)需求的情況下，調整蒸汽等能耗的產(chǎn)量，降低自用率，實(shí)現了節能；依據MES 提供的及時(shí)準確的平衡數據，及時(shí)調整原料及加工方案，優(yōu)化裝置的運行，提升了精細化管理，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(guò)MES 為煉油的PIMS 計劃優(yōu)化、調度優(yōu)化系統提供及時(shí)準確的生產(chǎn)數據，實(shí)現了資源優(yōu)化利用，提高了高附加值產(chǎn)品。[4]

    通過(guò)以上途徑，SMES 為3 家企業(yè)共實(shí)現直接經(jīng)濟效益約4755 萬(wàn)元，間接經(jīng)濟效益約3897 萬(wàn)元。 [4]

4.3.5寶信軟件的MES解決方案

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

    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(shí)績(jì)管理、工器具與軋輥管理、倉庫管理、發(fā)貨管理、歷史數據管理。

    寶信軟件的MES解決方案的主要客戶(hù)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

    本文對MES的定義、發(fā)展歷史、MES的現狀進(jìn)行了詳細的描述與分析，從中可以看出：以Honeywell、西門(mén)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)在國內取得了一定的業(yè)績(jì)，但沒(méi)有形成完整的、通用的和權威的MES實(shí)施方法論，但隨著(zhù)人們對MES認識的逐步加深，MES在企業(yè)中的應用必將會(huì )逐步深入，廣泛推廣。

參考文獻

    [1] 彭  瑜. 制造執行系統(MES)的發(fā)展和挑戰[C]. 工業(yè)儀表與自動(dòng)化在中國學(xué)術(shù)會(huì )議論文集. 北京. 2002:35~47.

    [2] 張志檁. 國內外制造執行系統（MES）的應用與發(fā)展[J]. 自動(dòng)化博覽. 2004. 21(5):5~11,14.

    [3] 李文輝. 制造執行系統（MES）的應用與發(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(lái)希望曙光——中國石化生產(chǎn)執行系統SMES 研發(fā)紀實(shí)[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(dòng)化技術(shù)[M]. 機械工業(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