计算机集成生产系统(CIPS)实现体系结构向ERP/MES/PCS过渡，强调MES的重要性

　　流程工业是一类高度复杂的工业系统，不仅伴随着物理、化学反应过程和生化反应过程，还要物质与能量的传递、转换过程，其过程特征多表现在大范围连续性和不确定性、高度非线性和强耦合性，加上流程工业的企业决策、经营销售、计划调度、物资供应、库存运输、产品开发的连锁关系，给流程工业实现企业综合管理、调度、优化和控制带来了超大的难度，仅靠基于精确数据模型和解析数学方法的控制与优化理论或某种孤立的自动化技术是不能解决好问题的，应用智能制造技术和系统将是解决流程工业复杂综合自动化的一种途径。

　　CIPS是过程工业自动化发展的必然趋势。CIPS体系结构一般分为五层，自下而上依次是控制级、监控级、调度级、管理级、决策级，各级功能概述如下:

　　控制级：实现直接对生产对象进行过程控制和生产设备工艺参数的检测，主要由分布式控制系统(DCS)及PLC(可编程逻辑控制器)和一般PC完成，同时要完成装置工况异常的报警安全连锁，这一级现在大部分工厂已基本实现。

　　监控级：主要负责对生产状况进行监控、工艺参数的管理，还完成相应生产装置的先进控制(如预测控制、推断控制、解耦、自适应控制和不可预测输出的估计等)。这一级对各工序进行高一级的控制，它运行在上位计算机上，作用于DCS。

　　调度级：以全场各车间为对象，根据决策层、管理层及物料流、能量流的信息，确定生产负荷，完成生产状况的预测和计划工作并下达作业调度，组织日常均衡生产，对系统可能发生的故障进行预报和诊断，负责生产的指挥和处理异常的事件。

　　管理级：按部门落实综合计划的内容，负责以经营管理、生产管理、人文管理为内容的日常管理，主要涉及计划、统计、财务、人事、劳资、设备、质量、供应、销售、物质、能力、环保。

　　决策级：根据各种信息(自身经营状况、市场信息、国家郑策)制定全厂的长远发展规划，新产品的开发规划、年度综合计划等宏观性的生产经营策略，以全厂为对象，寻求全厂的整体优化，以取得最大经济效益。

　　CIPS实现体系结构向 ERP(企业资源计划)/MES(制造执行系统)/PCS(过程控制系统)过渡，强调MES的重要性。

　　MES将生产活动和管理活动的信息集成并集中于MES，诸如汽车、半导体、电子、航空等行业。MES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。

　　MES注重知识的提取和相关信息的集成，目的是缩短生产周期、改善产品质量、缩短WIP(work-in-progress)、减少或消除移动中的纸上工作、缩短订货至交货的时间、提高操作人员能力，从而提高企业效益和竞争力。可以说，CIPS发展的关键就是MES。目前，ERP/MES/PCS已成为国外CIPS理论和产品的主流框架，大有替代Purdue五层结构(决策一管理一调度一监控一直接控制)的趋势。

　　CIPS中，PCS层的信息集成技术已相当成熟，ERP层的理论与技术与离散工业大同小异，下层生产过程的实时信息和上层企业资源管理等的各类信息都在MES层中融合与贯通，并通过信息集成形成优化控制、优化调度和优化决策等的判断或指令。

　　可以说，流程企业生产过程的安全、稳定、均衡、优质、高产、低耗和少污染目标的实现，企业内部物流的控制与管理、生产过程成本的控制与管理等生产管理活动都在MES层完成，因此MES层的信息集成至关重要，它是CIPS研究与发展的关键，而实施MES的关键又在于体系结构和关键技术的解决。另外，必须强调知识的重要性，MES应该以知识为主线，体现知识驱动。