1.MES工藝目標(biāo)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的過(guò)程優(yōu)化

    MES建立過(guò)程參數(shù)與工藝目標(biāo)或技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間關(guān)系，提供以保證工藝目標(biāo)或技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)為前提的過(guò)程參數(shù)優(yōu)化支持，MES并通過(guò)接口向先進(jìn)控制層提供最優(yōu)操作條件。工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)常碰到的優(yōu)化問(wèn)題為穩(wěn)態(tài)操作工況優(yōu)化，包括：生產(chǎn)負(fù)荷，蒸餾的回流比，中間餾分組成，化學(xué)反應(yīng)器反應(yīng)溫度、壓力等。一般需要建立這些操作工況與工藝目標(biāo)或技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間關(guān)聯(lián)的數(shù)學(xué)模型，然后用最優(yōu)化計(jì)算工具求解。

2.MES先進(jìn)控制

    包括用于MES過(guò)程優(yōu)化控制的多變量先進(jìn)控制（MAPC)、智能控制方法和算法。先進(jìn)控制是對(duì)那些不同于常規(guī)單回路PID控制，并具有比常規(guī)PID控制更好控制效果的控制策略的統(tǒng)稱(chēng)，而非專(zhuān)指某種計(jì)算機(jī)控制算法。這些控制策略的先進(jìn)性在于它們目前在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中尚很少使用。先進(jìn)控制的任務(wù)是明確的，即用來(lái)處理那些采用常規(guī)控制效果不好，甚至無(wú)法控制的復(fù)雜工業(yè)過(guò)程控制的問(wèn)題。石油化工行業(yè)先進(jìn)控制應(yīng)用得當(dāng)可帶來(lái)顯著的經(jīng)濟(jì)效益。一個(gè)先進(jìn)控制項(xiàng)目的年經(jīng)濟(jì)效益在百萬(wàn)元以上，其投資回收期一般在一年以?xún)?nèi)。豐厚的回報(bào)是先進(jìn)控制引人矚目之處。先進(jìn)控制的主要特點(diǎn)在于，它是一種基于模型、基于知識(shí)的控制策略;通常用于處理復(fù)雜的多變量過(guò)程控制問(wèn)題，如大時(shí)滯、多變量耦合被控變量與控制變量存在著各種約束等；MES先進(jìn)控制的實(shí)現(xiàn)需要足夠的運(yùn)算資源作為支持平臺(tái)(DCS或其上位機(jī)）。工藝計(jì)算和軟測(cè)量技術(shù)用于估計(jì)難以直接測(cè)量的重要過(guò)程質(zhì)量參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量指標(biāo)先進(jìn)控制的重要配套技術(shù)。

3.MES實(shí)時(shí)調(diào)度

    MES包括基于模型、基于數(shù)據(jù)和基于知識(shí)的多種動(dòng)態(tài)調(diào)度算法，利用流程模擬模型，針對(duì)供需變動(dòng)、工藝切換、資源波動(dòng)、設(shè)備故障變化等裝置狀況，實(shí)時(shí)地作出生產(chǎn)方案、工藝路線(xiàn)、資源分配、進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃的優(yōu)化調(diào)度，MES以最少的能耗、最髙的安全性或最大的產(chǎn)品效益，確定各個(gè)生產(chǎn)裝置的負(fù)荷。實(shí)時(shí)調(diào)度其實(shí)是一類(lèi)特殊的在線(xiàn)、多段、多目標(biāo)、實(shí)時(shí)優(yōu)化問(wèn)題，由于流程企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的復(fù)雜性，目前實(shí)時(shí)調(diào)度尚未有廣泛的應(yīng)用。

4.MES質(zhì)量管理

    MES管理生產(chǎn)過(guò)程中所有與質(zhì)量有關(guān)的信息，包括從過(guò)程控制系統(tǒng)獲取的實(shí)時(shí)過(guò)程信息和質(zhì)檢部門(mén)的化驗(yàn)質(zhì)檢信息；對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的全程進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)。質(zhì)量監(jiān)控軟件需及時(shí)、準(zhǔn)確地獲取產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，建立質(zhì)量數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)計(jì)算工具分析評(píng)價(jià)系統(tǒng)運(yùn)行的情況，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化的原因。并針對(duì)質(zhì)量分析、跟蹤的評(píng)價(jià)結(jié)果作出質(zhì)量控制的決策，提供改進(jìn)質(zhì)量的建議。流程工業(yè)MES的特點(diǎn)就是化驗(yàn)質(zhì)檢的檢測(cè)成本高、周期長(zhǎng)，給在線(xiàn)質(zhì)量管理造成很大的困難。例如煉油工業(yè)的油品質(zhì)量控制，由于在線(xiàn)分析儀及實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)分析的成本髙，目前無(wú)法實(shí)現(xiàn)煉油加工生產(chǎn)全過(guò)程的油品質(zhì)量跟蹤，一般通過(guò)成品罐區(qū)的油品調(diào)和來(lái)控制質(zhì)量。

5.MES安全控制與管理

    MES提供基于數(shù)據(jù)、模型和知識(shí)的生產(chǎn)過(guò)程故障診斷和預(yù)報(bào)、過(guò)程故障狀態(tài)下運(yùn)行模式的調(diào)整組態(tài)以及基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)支持的安全事故處理等支持。MES故障診斷軟件用于生產(chǎn)過(guò)程及生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測(cè)、診斷和處理。安全管理軟件實(shí)現(xiàn)故障預(yù)測(cè)、裝置安全運(yùn)行約束條件判定和具有容錯(cuò)性的過(guò)程安全保護(hù)。

6.MES運(yùn)行操作支持

    MES提供智能料倉(cāng)系統(tǒng)流程生產(chǎn)過(guò)程中頻繁發(fā)生的設(shè)備、過(guò)程啟停操作支持，包括在線(xiàn)操作指導(dǎo)電子手冊(cè)、關(guān)鍵操作語(yǔ)音提示、操作結(jié)構(gòu)模擬預(yù)測(cè)、基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)咨詢(xún)等支持。

7.MES設(shè)備維護(hù)管理

    提供重要設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備故障預(yù)測(cè)、基于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備技術(shù)咨詢(xún)和備品采購(gòu)等支持，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備備件的庫(kù)存管理，在保證設(shè)備正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡量減少備件庫(kù)存，節(jié)約資金。MES為了確保設(shè)備管理的效果，要把與設(shè)備管理有關(guān)的各個(gè)環(huán)節(jié)嚴(yán)密地組織起來(lái)，以便對(duì)設(shè)備運(yùn)行的全過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)的管理。MES把設(shè)備的生命周期作為管理的對(duì)象，對(duì)設(shè)備生命周期中發(fā)生的費(fèi)用和設(shè)備的狀態(tài)統(tǒng)一進(jìn)行管理，把設(shè)備的技術(shù)管理和其他技術(shù)管理結(jié)合起來(lái)，將預(yù)防性維修同一般設(shè)備的事后修理結(jié)合起來(lái)。

8.MES生產(chǎn)流程模擬

    MES以生產(chǎn)過(guò)程各類(lèi)模塊化模型為基礎(chǔ)，提供MES中各個(gè)功能模塊運(yùn)行的可視化流程模擬支持。通過(guò)基于模型的“虛擬工廠(chǎng)”，模擬裝置開(kāi)工、停工和故障異常處理，驗(yàn)證生產(chǎn)過(guò)程中的物料、能量平衡，培訓(xùn)操作人員，MES改進(jìn)生產(chǎn)方案和設(shè)計(jì)方案。生產(chǎn)過(guò)程各類(lèi)模塊化模型一般采用工藝計(jì)算和模型辨識(shí)相結(jié)合的混合建模方法，包括靜態(tài)產(chǎn)率估計(jì)模型和關(guān)鍵裝置動(dòng)態(tài)模型。