流程工业mes体系结构及模型设计_管理信息化_mes_2562

《流程工业mes体系结构及模型设计_管理信息化_mes_2562》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、流程工业MES体系结构及模型设计_管理信息化_MES1引言   流程工业生产过程是一个离散和连续混合的生产过程，产线长、工序多、设备复杂，是典型的复杂系统。由于系统的复杂性，传统的企业信息化系统建设在实践中暴露出很多问题，最典型的如由于企业资源计划系统ERP（EnterpirseResourcesPlanning）层与基础自动化PCS（ProcessControlSystem）层缺乏模型及信息的有效统一和沟通导致具体业务功能不能及时在控制层得到执行，生产信息如物料、设备、产品质量、定单信息等可视性差，信息沟通困难。   针对以上问题，以物流、资金流、信息流集成优化为目标

2、，以ERP、MES和PCS三层应用系统紧密结合的综合自动化整体解决方案应运而生，为企业的生产经营提供有效的支撑，其结构如图1所示。MES是处于ERP和PCS之间的执行层，将经营目标转化成生产过程中的操作目标，通过反馈执行结果，不断调整和优化，形成一个周期性的从生产经营到生产运行和过程控制的高效闭环系统，企业信息通过MES层实现了全集成。目前企业PCS层和ERP层的建设都已得到相当重视，而在MES研究方面则还处于起步阶段。图1流程工业CIM的三层体系结构   实施自动化整体解决方案的关键是企业级的信息集成，即业务过程总体集成和协同决策，而企业建模是企业信息集成的必要条件，

3、是帮助人们认识企业实质并快速作出决策的有效工具。企业建模将一直是过程工业控制领域的焦点。2流程企业MES建模   根据企业性质及建模目标的不同，企业模型可以分为多种不同层次水平和视角的模型形式。MES系统的建模目标是在对企业MES层内各种物理、功能实体间的功能关系和信息关系以及各种动静态依赖关系进行抽象描述基础上，完成对MES层的分析和综合，通过信息集成、过程优化及资源优化，实现物流、信息流、价值流的集成和优化运行。   2.1模型层次   复杂系统模型根据深度不同可以分为若干个模型层次，通常情况下可以分为三个层次：在系统行为水平上的模拟，即复现真实系统的行为；在系统状

4、态结构水平上的模拟，即与真实系统在状态上互相对应，通过模型可以对未来的行为作唯一预测；在系统分解结构水平上的模拟，即模型唯一地表示出真实系统内部的工作情况。上层模型可以以一种清晰的方式映射到下层模型中。对应MES系统模型可以分为MES系统总体概念模型，包括企业MES系统范围、业务流程、功能构件；MES系统设计模型，包括物流模型、信息流模型、价值流模型；MES系统功能模型，包括完成MES实施的各功能模块模型，如计划模型、调度模型、设备管理模型、物料跟踪模型、质量管理模型、资源管理模型等，如图2所示。图2模型层次结构   2.2模型特征   一个有效的MES系统模型必须具备

5、以下特征：动态可维护性、可分解性、精确度、可重构性、可互用性、专业性、上下延拓性等。   （1）动态可维护性。指系统模型在所有时候都可以与系统保持一致。支持模型维护操作，如矫正维护、完善维护、适应性维护、预防性维护等功能。   （2）可分解性。基于复杂模型的多层次性和多粒度性，根据业务需求不同在构成集成企业模型的各个粒度和层次上应该都可以支持对系统的动态决策和控制，并且对不同时间尺度和空间尺度的模型能确保一致性。   （3）精确度。指模型与原形系统相一致的程度。在复杂系统建模过程中由于系统的复杂性必然存在一定的简化和不完整性，在此情况下模型是否能如实反映原形系统的本质规

6、律，即保证模型能满足系统允许误差要求。   （4）可重构性。模型的可重构性可分为三个层次：基于动态企业模型的系统级软件重构，满足业务流程重组的需求；基于中间件技术的系统重构，满足跨平台的信息处理需求；面向对象的软件重用，实现软件开发中的底层模块的重用。在模型设计时为了增强系统的柔性和可配置性，系统的基础结构应该基于企业组件库，企业业务功能和组件之间存在映射关系，通过捆绑定义实现系统模型与系统组件之间映射关系。   （5）可互用性。根据ISO/IEC16100标准的定义，可互用性指两个或两个以上的软件系统通过共同的接口共享或交换信息的能力。在企业CIMS实施过程中，它可以

7、用来解决企业内部信息系统之间的数据和信息的交互问题，消除由于模型异构引起的系统间冲突和不一致性，提高整体协同运行的有效性。   （6）专业性。在MES系统建模过程中融入了一些流程行业的专有关键技术，如物料平衡技术、数据校正技术、全面质量管理技术、动态成本控制技术、设备故障监测与分析等，以满足解决生产现场各种复杂问题的需要。   （7）上下功能延拓性。MES与ERP和PCS之间有部分功能重叠的关系，虽然各个层次系统中同一类模块的侧重点有所不同，但建模过程中应增强与管理系统和操作设备的功能集成，形成流程工业企业自动化综合系统的完整解决方案。