流程工业组件化生产执行系统PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 流程工业企业的信息化 1

1.1.1 工业化与信息化“两化”融合的需求 1

1.1.2 “两化”融合的技术路线 2

1.2 MES发展历程 4

1.2.1 MES的背景 4

1.2.2 MES的定义 5

1.2.3 ISA-95标准 10

1.3 MES的行业化应用 11

1.3.1 行业的需求差异 12

1.3.2 MES的行业应用特点 14

1.4 MES技术的现状 16

1.4.1 MES采用的信息化技术 16

1.4.2 MES采用的体系架构和数据模型 17

1.4.3 互联性和网络 18

1.4.4 数据处理 19

1.4.5 集成模型 20

1.5 当前MES的缺陷和挑战 21

1.5.1 架构 21

1.5.2 实时处理 21

1.5.3 集成 21

1.5.4 方法研究和技术开发的挑战 22

1.6 本书的组织 23

第2章 制造运营管理与过程优化 25

2.1 制造执行系统功能体系结构 26

2.1.1 MES功能层次的定位 26

2.1.2 制造执行层的主要活动 27

2.1.3 功能层次间的生产信息交互 28

2.1.4 MES功能体系结构 30

2.2 从MES到制造运行管理MOM 36

2.2.1 制造运行管理的提出与作用 36

2.2.2 制造运行管理的概念与功能层次定位 36

2.2.3 制造运行管理与制造执行系统的关系 38

2.3 制造运行管理系统构架 39

2.3.1 MOM整体框架合理性的分析 39

2.3.2 IEC／ISO 62264标准的主要贡献 40

2.4 制造运行管理系统体系结构及其实现方式 41

2.4.1 工厂资源信息管理平台 42

2.4.2 制造运行管理子系统 43

2.5 MES与过程系统工程理论 47

2.5.1 MES与PSE领域研究的关系 49

2.5.2 全局生产物流模型的关键作用 53

2.6 理论与实践结合的组件化MES 55

2.6.1 具备在线应用可行性的理论方法 55

2.6.2 面向全流程多功能集成与优化 57

2.6.3 兼具多种系统特征的系统设计方法论 59

2.6.4 流程工业组件化MES设计理念 60

第3章 工厂多层次模型 62

3.1 多分辨率层次建模理论的研究现状 65

3.2 模型形式化的基本方法 68

3.2.1 系统模型的形式化表达 68

3.2.2 系统模型特性的若干术语 69

3.2.3 系统模型的离散事件形式化表达 70

3.3 多节点结构模型的形式化 71

3.3.1 有向图结构模型 72

3.3.2 分布式结构模型的有向图描述 72

3.3.3 多节点结构模型形式化 74

3.4 MNSM的时间基 75

3.4.1 模型生命周期时间基 75

3.4.2 连续动态模型的时间基 76

3.4.3 离散动态模型的时间基 76

3.4.4 模型管控周期与时间基的关系 77

3.5 多分辨率层次结构模型 78

3.5.1 模型分辨率 79

3.5.2 多分辨率层次模型框架 79

3.5.3 多分辨率层次模型形式化表达 80

3.5.4 多分辨率层次模型的映射 81

3.5.5 几种形式化模型的比较 84

3.6 多分辨率层次模型的评价指标 85

3.6.1 多分辨率层次模型的一致性 88

3.6.2 多分辨率层次模型I／O一致 88

3.6.3 多分辨率层次模型状态一致 89

3.6.4 多分辨率层次模型结构一致 90

3.6.5 多分辨率层次模型描述一致 90

3.7 多分辨率层次模型的准确性 91

3.7.1 传统模型的准确性 91

3.7.2 多分辨率层次模型的准确度 92

3.8 多分辨率层次模型完备性 93

3.8.1 复杂系统模型的信息需求 93

3.8.2 模型静态属性的完备性 94

3.8.3 单层次模型状态可观测性 95

3.8.4 多层次模型状态可观测性 95

第4章 基于多层次工厂模型的MES设计 97

4.1 炼油生产过程及其建模需求 98

4.1.1 炼油生产物流过程 98

4.1.2 物流模型层次需求分析 101

4.2 层次物流模型架构及形式化描述 103

4.3 炼厂物流模型的建模策略 107

4.3.1 现有层次建模方法特点 107

4.3.2 需求扩展建模法 108

4.3.3 中间层优先建模方法 108

4.4 以物流加工为主线的MES模型设计 109

4.4.1 设备层物流模型 110

4.4.2 生产计划统计层物流模型 119

4.4.3 调度层物流模型 120

4.5 层次模型的一致化映射 121

4.5.1 模型的时间聚集 121

4.5.2 层次模型的空间映射 122

4.6 层次物流模型在组件化MES中的应用 125

4.6.1 MES对多层次物流模型的需求 126

4.6.2 石化MES工厂模型的设计和实现 126

第5章 组件化MES设计 130

5.1 问题的提出 130

5.2 组件化MES架构设计 131

5.2.1 系统设计理念 131

5.2.2 系统设计原则 131

5.2.3 系统设计目标 132

5.2.4 系统设计架构 132

5.2.5 MES组件定义 133

5.2.6 组件化MES平台功能设计 136

5.3 组件化MES应用场景搭建 157

5.4 组件化MES工程应用实践 162

第6章 MES质量跟踪与管理 167

6.1 质量跟踪和管理的研究现状 167

6.2 质量跟踪和管理的工作流 168

6.3 质量跟踪和管理的方法和应用 169

6.3.1 支持质量计划决策的优化 169

6.3.2 支持质量计划决策的模拟仿真 170

6.3.3 支持质量检测标识的工具 171

6.3.4 支持质量管理的信息化系统 172

6.4 石化企业油品质量跟踪模型 172

6.4.1 过程单元的质量传递模型 172

6.4.2 原油调和和原油的物性传递 174

6.4.3 常减压切割原理和模型 178

6.4.4 二次加工装置的工艺原理 182

6.4.5 催化裂化装置的物性传递模型 182

6.4.6 其他二次加工装置的物性建模 183

6.4.7 油品调和的质量跟踪与物性传递模型 184

6.5 石化企业MES质量跟踪和管理组件 186

6.5.1 组件功能设计 189

6.5.2 优化组件的设计和开发 189

6.6 带质量约束的生产计划组件设计和实现 191

6.6.1 生产计划优化模型设计 191

6.6.2 运算功能模块设计及实现 193

6.6.3 优化求解器 194

6.6.4 Access数据库模块 196

6.7 本章符号说明 197

第7章 产率评估组件与生产计划优化组件的集成 199

7.1 生产计划优化和MES产率评估组件 199

7.1.1 石化企业的生产计划优化 199

7.1.2 MES的生产计划优化 199

7.1.3 MES产率评估组件 200

7.2 MES生产优化的工作流 201

7.3 结合产率评估的生产计划优化研究 203

7.3.1 产率评估的生产计划模型和调度模型 203

7.3.2 调度仿真模型的建立 204

7.3.3 产率及其波动性的评估方法 206

7.3.4 调度仿真系统的配置 208

7.3.5 实验案例 210

7.4 利用MES产率评估组件的生产计划优化 215

7.4.1 产率评估的需求分析 215

7.4.2 产率评估组件的应用 216

第8章 流程工业信息可视化组件 219

8.1 信息可视化主要理论和技术成果 220

8.1.1 数据向可视化形式的映射 220

8.1.2 可视化结构组成 221

8.1.3 视图变换 221

8.1.4 交互和变换控制 222

8.2 信息可视化的研究热点和发展现状 222

8.3 可视化任务的分类 225

8.3.1 分类定义介绍 226

8.3.2 用于生产管理的信息可视化 228

8.3.3 用于经营决策的信息可视化 230

8.4 可视化任务的解决方案 232

8.4.1 物流关系呈现 232

8.4.2 实现原理及效果展示 234

8.5 生产过程呈现及指令处理 237

8.5.1 任务定义 237

8.5.2 实现原理及效果展示 237

8.5.3 生产报表的多层次可视化 241

8.6 MES平台信息综合展示 244

8.6.1 综合展示可视化设计器 244

8.6.2 综合展示关键技术 246

8.6.3 综合展示应用效果 248

8.7 装置数据校正组件信息可视化实例 251

8.7.1 装置数据校正组件功能 252

8.7.2 工程应用实践 254

第9章 MES业务培训组件 258

9.1 仿真培训系统的发展历程 258

9.2 MES培训系统的需求分析 260

9.2.1 基础培训 262

9.2.2 操作培训 263

9.2.3 石化MES培训的特点 264

9.3 石化MES培训组件的总体设计 265

9.3.1 培训组件设计原则 265

9.3.2 培训组件的运行方式 265

9.3.3 培训组件的软件结构 266

9.4 生产调度仿真平台与实际工厂的匹配 270

9.4.1 生产调度仿真平台的仿真策略 270

9.4.2 调度仿真结果与工厂数据的匹配 271

9.5 培训测评系统的设计与实现 273

9.5.1 培训测评原理 274

9.5.2 装置校正培训测评 274

9.5.3 调度平衡培训测评 281

9.5.4 统计平衡培训测评 285

9.6 操作培训实例 289

9.6.1 装置校正培训实例 289

9.6.2 调度平衡培训实例 290

9.6.3 统计平衡培训实例 291

9.7 培训系统应用效果 292

9.7.1 本科生应用效果 292

9.7.2 研究生应用效果 294

9.7.3 MES工程师应用效果 296

参考文献 298

缩略语一览表 310

索引 314