流程工業組件化生產執行系統

《信息化與工業化兩化融合研究與應用》序

前言

第1章 緒論1
1.1流程工業企業的信息化1
1.1.1工業化與信息化「兩化」融合的需求1
1.1.2「兩化」融合的技術路線2
1.2MES發展歷程4
1.2.1MES的背景4
1.2.2MES的定義5
1.2.3ISA?95標准10
1.3MES的行業化應用11
1.3.1行業的需求差異12
1.3.2MES的行業應用特點14
1.4MES技術的現狀16
1.4.1MES采用的信息化技術16
1.4.2MES采用的體系架構和數據模型17
1.4.3互聯性和網絡18
1.4.4數據處理19
1.4.5集成模型20
1.5當前MES的缺陷和挑戰21
1.5.1架構21
1.5.2實時處理21
1.5.3集成21
1.5.4方法研究和技術開發的挑戰22
1.6本書的組織23

第2章 制造運營管理與過程優化25
2.1制造執行系統功能體系結構26
2.1.1MES功能層次的定位26
2.1.2制造執行層的主要活動27
2.1.3功能層次間的生產信息交互28
2.1.4MES功能體系結構30
2.2從MES到制造運行管理MOM36
2.2.1制造運行管理的提出與作用36
2.2.2制造運行管理的概念與功能層次定位36
2.2.3制造運行管理與制造執行系統的關系38
2.3制造運行管理系統構架39
2.3.1MOM整體框架合理性的分析39
2.3.2IEC／ISO 62264標准的主要貢獻40
2.4制造運行管理系統體系結構及其實現方式41
2.4.1工廠資源信息管理平台42
2.4.2制造運行管理子系統43
2.5MES與過程系統工程理論47
2.5.1MES與PSE領域研究的關系49
2.5.2全局生產物流模型的關鍵作用53
2.6理論與實踐結合的組件化MES55
2.6.1具備在線應用可行性的理論方法55
2.6.2面向全流程多功能集成與優化57
2.6.3兼具多種系統特征的系統設計方法論59
2.6.4流程工業組件化MES設計理念60

第3章 工廠多層次模型62
3.1多分辨率層次建模理論的研究現狀65
3.2模型形式化的基本方法68
3.2.1系統模型的形式化表達68
3.2.2系統模型特性的若干術語69
3.2.3系統模型的離散事件形式化表達70
3.3多節點結構模型的形式化71
3.3.1有向圖結構模型72
3.3.2分布式結構模型的有向圖描述72
3.3.3多節點結構模型形式化74
3.4MNSM的時間基75
3.4.1模型生命周期時間基75
3.4.2連續動態模型的時間基76
3.4.3離散動態模型的時間基76
3.4.4模型管控周期與時間基的關系77
3.5多分辨率層次結構模型78
3.5.1模型分辨率79
3.5.2多分辨率層次模型框架79
3.5.3多分辨率層次模型形式化表達80
3.5.4多分辨率層次模型的映射81
3.5.5幾種形式化模型的比較84
3.6多分辨率層次模型的評價指標85
3.6.1多分辨率層次模型的一致性88
3.6.2多分辨率層次模型I／O一致88
3.6.3多分辨率層次模型狀態一致89
3.6.4多分辨率層次模型結構一致90
3.6.5多分辨率層次模型描述一致90
3.7多分辨率層次模型的准確性91
3.7.1傳統模型的准確性91
3.7.2多分辨率層次模型的准確度92
3.8多分辨率層次模型完備性93
3.8.1復雜系統模型的信息需求93
3.8.2模型靜態屬性的完備性94
3.8.3單層次模型狀態可觀測性95
3.8.4多層次模型狀態可觀測性95

第4章 基於多層次工廠模型的MES設計97
4.1煉油生產過程及其建模需求98
4.1.1煉油生產物流過程98
4.1.2物流模型層次需求分析101
4.2層次物流模型架構及形式化描述103
4.3煉廠物流模型的建模策略107
4.3.1現有層次建模方法特點107
4.3.2需求擴展建模法108
4.3.3中間層優先建模方法108
4.4以物流加工為主線的MES模型設計109
4.4.1設備層物流模型110
4.4.2生產計划統計層物流模型119
4.4.3調度層物流模型120
4.5層次模型的一致化映射121
4.5.1模型的時間聚集121
4.5.2層次模型的空間映射122
4.6層次物流模型在組件化MES中的應用125
4.6.1MES對多層次物流模型的需求126
4.6.2石化MES工廠模型的設計和實現126

第5章 組件化MES設計130
5.1問題的提出130
5.2組件化MES架構設計131
5.2.1系統設計理念131
5.2.2系統設計原則131
5.2.3系統設計目標132
5.2.4系統設計架構132
5.2.5MES組件定義133
5.2.6組件化MES平台功能設計136
5.3組件化MES應用場景搭建157
5.4組件化MES工程應用實踐162

第6章 MES質量跟蹤與管理167
6.1質量跟蹤和管理的研究現狀167
6.2質量跟蹤和管理的工作流168
6.3質量跟蹤和管理的方法和應用169
6.3.1支持質量計划決策的優化169
6.3.2支持質量計划決策的模擬仿真170
6.3.3支持質量檢測標識的工具171
6.3.4支持質量管理的信息化系統172
6.4石化企業油品質量跟蹤模型172
6.4.1過程單元的質量傳遞模型172
6.4.2原油調和和原油的物性傳遞174
6.4.3常減壓切割原理和模型178
6.4.4二次加工裝置的工藝原理182
6.4.5催化裂化裝置的物性傳遞模型182
6.4.6其他二次加工裝置的物性建模183
6.4.7油品調和的質量跟蹤與物性傳遞模型184
6.5石化企業MES質量跟蹤和管理組件186
6.5.1組件功能設計189
6.5.2優化組件的設計和開發189
6.6帶質量約束的生產計划組件設計和實現191
6.6.1生產計划優化模型設計191
6.6.2運算功能模塊設計及實現193
6.6.3優化求解器194
6.6.4Access數據庫模塊196
6.7本章 符號說明197

第7章 產率評估組件與生產計划優化組件的集成199
7.1生產計划優化和MES產率評估組件199
7.1.1石化企業的生產計划優化199
7.1.2MES的生產計划優化199
7.1.3MES產率評估組件200
7.2MES生產優化的工作流201
7.3結合產率評估的生產計划優化研究203
7.3.1產率評估的生產計划模型和調度模型203
7.3.2調度仿真模型的建立204
7.3.3產率及其波動性的評估方法206
7.3.4調度仿真系統的配置208
7.3.5實驗案例210
7.4利用MES產率評估組件的生產計划優化215
7.4.1產率評估的需求分析215
7.4.2產率評估組件的應用216

第8章 流程工業信息可視化組件219
8.1信息可視化主要理論和技術成果220
8.1.1數據向可視化形式的映射220
8.1.2可視化結構組成221
8.1.3視圖變換221
8.1.4交互和變換控制222
8.2信息可視化的研究熱點和發展現狀222
8.3可視化任務的分類225
8.3.1分類定義介紹226
8.3.2用於生產管理的信息可視化228
8.3.3用於經營決策的信息可視化230
8.4可視化任務的解決方案232
8.4.1物流關系呈現232
8.4.2實現原理及效果展示 234
8.5生產過程呈現及指令處理237
8.5.1任務定義237
8.5.2實現原理及效果展示237
8.5.3生產報表的多層次可視化241
8.6MES平台信息綜合展示244
8.6.1綜合展示可視化設計器244
8.6.2 綜合展示關鍵技術246
8.6.3綜合展示應用效果248
8.7裝置數據校正組件信息可視化實例251
8.7.1裝置數據校正組件功能252
8.7.2工程應用實踐254

第9章 MES業務培訓組件258
9.1仿真培訓系統的發展歷程258
9.2MES培訓系統的需求分析260
9.2.1基礎培訓262
9.2.2操作培訓263
9.2.3石化MES培訓的特點264
9.3石化MES培訓組件的總體設計265
9.3.1培訓組件設計原則265
9.3.2培訓組件的運行方式265
9.3.3培訓組件的軟件結構266
9.4生產調度仿真平台與實際工廠的匹配270
9.4.1生產調度仿真平台的仿真策略270
9.4.2調度仿真結果與工廠數據的匹配271
9.5培訓測評系統的設計與實現273
9.5.1培訓測評原理274
9.5.2裝置校正培訓測評274
9.5.3調度平衡培訓測評281
9.5.4統計平衡培訓測評285
9.6操作培訓實例289
9.6.1裝置校正培訓實例289
9.6.2調度平衡培訓實例290
9.6.3統計平衡培訓實例291
9.7培訓系統應用效果292
9.7.1本科生應用效果292
9.7.2研究生應用效果294
9.7.3MES工程師應用效果296

參考文獻298
縮略語一覽表310
索引314