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黃至輝 （1964-）
男，工學博士，MBA，高級經濟師，現任職于福州冠翔電子有限公司，主要從事復雜系統可靠性領域的研究，同時致力于MES在企業的推廣與應用。

摘要：本文基于Honeywell的MES功能模塊研究企業生產計劃及調度模塊實現可靠性增長、提高產品質量等關鍵技術方案結合可靠性工程的定量評價和分析方法，把組成整個系統的眾多資源實體和功能模塊進行分析。形成一個對制造執行系統的可靠性增長相關理論進行研究的課題，這個案例的研究對準備實施制造執行系統的企業有一定的指導作用。

關鍵詞：制造執行系統；可靠性增長；生產計劃調度；產品質量

Abstract: This paper has investigated on the enterprise production plan and scheduler 
module to achieve the reliability growth and the product quality improvement as well as 
some key technical strategies. Combined with the quantitative evaluation and analysis 
method of the reliability engineering, the paper also makes an analysis for the numerous
 resources entity and functional module of the overall system, and forms a research subject
 on the theory relative to the reliability growth of the MES. The research on the case has
 a certain instruction for the enterprise which is going to put the MES into effect.

Key words: MES; reliability growth; productive plan dispatch; product quality

1 引言 

    隨著計算機技術、生產制造執行系統（MES）技術的發展，制造執行系統（MES）作為信息技術和制造技術結合的產物應運而生，為制造系統提供了一個協同運作的平臺。美國Honeywell的Business FLEX PKS 是一個制造執行系統，它提供了過程知識解決方案，讓流程行業工廠能將公司目標更加高效在生產層得到執行。這一解決方案把供應鏈規劃、業務與生產自動化統一起來，將公司的業務目標轉換為具體的操作目標。然后，將經過驗證的生產數據反饋到業務規劃層，形成業務閉環回路。其復雜性主要體現在資源的異構性和多樣性以及活動的復雜性。隨著Business FLEX PKS 在各個領域的的運用和擴展，其系統可靠性優越性越來越被實踐所證實。在MES系統的運用過程中，通常許多MES系統的可靠性問題更多是關注與網絡和系統的連通性，而缺乏對系統內資源的工作狀態按照“試驗一分析一改進”這一技術途徑進行監控和管理,但PKS 卻能很好地解決這一問題，它保障系統內的各種資源，乃至整個系統能夠穩定地、持續地、高效地提供服務。本文對Honeywell的PKS 的MES系統可靠性工程進行集成化管理研究，并對相關技術和理論進行論述。 

2 MES背景和意義 

    從20 世紀60 年代初計算機系統問世以來，人工的管理方式開始逐漸被計算機管理系統代替，發展了物料需求計劃系統(Material Requirements Planning，MRP)、車間報表管理系統、采購系統等，于是發展成為MRP Ⅱ。隨著配置資源計劃系統(Distribution Resource Planning，DRP) 出現，單一功能的制造過程管理系統(如質量管理系統) 也相繼出現。到20世紀80 年代末90年代初，MRPⅡ逐漸演變為企業資源計劃(Enterprise Resource Planning，ERP)，DRP 演變為供應鏈管理(Supply Chain Management，SCM)，而車間層應用的專業化制造管理系統開始演變成集成的MES^[1] 。1990年11月，美國先進制造研究協會(Advanced Manufacturing Research，AMR) 首次正式提出制造執行系統MES的概念，將物料需求計劃系統與控制系統之間的制造過程執行層定義為MES^[2] 。 與此同時，計算機控制也逐漸代替了人工控制，產生了過程監控和數據采集系統( Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA) 。隨后SCADA、ERP 和MES 相互滲透。由于制造執行系統（MES）能把企業有關產品的質量、產量、成本等相關的綜合生產指標目標值轉化為制造過程的作業計劃、作業標準和工藝標準，從而產生合適的控制指令和生產指令，驅動設備控制系統使生產線在正確的時間完成正確的動作，生產出合格的產品，從而也使實際的生產指標處于綜合生產指標的目標值范圍內。1995年美日、西歐等國已有100多家煉油、化工企業在實施了計算機集成制造系統CIMS）計劃，推動了流程工業綜合自動化系統在實際生產中的應用，并經過實際應用的考驗，已逐步形成合理的體系結構即為ERP/MES/PCS三層結構。其中將位于計劃層和控制層中間位置的執行層叫做MES，MES作為生產執行系統與上層ERP等業務系統和底層DCS等生產設備控制系統一起構成企業的神經系統，它把業務計劃的指令傳達到生產現場；將生產現場的信息及時收集、上傳和處理。MES不單是面向生產現場的系統，而是作為上、下兩個層次之間雙方信息的傳遞系統，是連結現場層和經營層，改善生產經營效益的前沿系統。 

    1992年的制造執行系統協會(Manufacturing Execution Systems Association，MESA)后改名為制造企業解決方案協會(Manufacturing Enterprise Solution Association)，為了在更多的行業和企業推廣MES，標準化MES 研究得到廣泛的重視，如：ISA ( International Federation of the National Standardizing Associations) 發布的ISA95 系列標準，提出了MES 標準模型和術語、對象模型屬性、制造信息活動模型、制造操作對象模型^[3，4，5] 。于1997年9月發表的白皮書（MESA White Paper No.6，1997）給出了MES 定義：MES系統在產品從工單發出到成品產出的過程中，扮演生產活動最佳化的信息傳遞者。當事件發生變異時，借著實時正確的信息、生產執行系統規范、原始工作情況、資料反應及回饋，做出快速的響應以減少無附加價值之生產活動，提升工廠生產制程的效率。MES改善生產條件及準時出貨、庫存周轉、生產毛利及現金流量效益，MES并且也在企業與供應鏈之間提供一個雙向的生產信息流。 

2.1 MES系統可靠性的研究意義 

    現代制造系統是由現代制造設備和具有現代素質的人在現代管理思想與現代制造技術和信息技術的集成下而形成的有機整體，它是一種動態聯盟的復雜制造系統。它既要產出更高質量和可靠性的產品，又要具有更快的市場響應速度。這就對整個制造系統的可靠性提出了更高的要求，使得系統能以可預知的和可控制的能力來響應市場的需求。因此，對于制造系統的可靠性研究已日益引起國內外學者和企業的重視。

    從20世紀80年代初開始，一些學者逐步引入可靠性分析方法。Buszsott J.A.和Shanthinkumer J.G. 對CIMS生產線的可靠性進行了研究^[6] ，通過對系統中加工單元的指數分布假設，建立了系統的可靠性分析模型；J.Li和S.M.Meerkov對于由機器不可靠引起的連續制造生產線的生產效率降低的問題，采用伯努力統計的方法確定機器的可靠性^[7] ；A.Zimmermann etc將Petri網作為對制造系統進行建模、性能評價和最優化的方法和計算工具^[8] ；J.Driscoll 和H.Keytack 對流水線非故障停機模型、工作站最優化操作等提出綜合考慮經濟、質量和技術指標的流水線平衡模型^[9，10] ；J. Loman 運用仿真的方法對大型復雜系統進行可靠性建模與分析^[11] 。國內的李泉林等對具有相型壽命的Clarke型CIMS生產線進行了研究^[12] ；宋本基和Lu Wei運用 Petri網對裝配線這樣的復雜離散事件動態系統（DEDS）進行系統分析^[13，14] ；張濤等將Petri網應用于系統可靠性分析中^[15] ，采用Petri網模型可以更清晰方便地進行制造系統的可靠性建模。 

    目前對制造執行系統（MES）的可靠性理論與方法還不成熟。主要有兩方面原因，一是制造系統多是大規模的復雜系統，其結構特點為組成系統的單元和子系統數量多且相互關系復雜。系統和產品的可靠性受到人、機器設備、材料、工藝方法、測量、環境和生產管理等眾多因素的影響。研究MES系統的可靠性涉及到復雜系統的可靠性理論與方法。二是制造系統具有重要的生產或服務功能，不但具有可修復性，還要具有很強的市場適應性，即要具有很快的市場響應速度。以實現其經濟效益和社會效益。這樣，研究MES系統的可靠性還涉及到現代生產管理思想和技術。因此，就要求研究探討考慮多因素的面向復雜制造系統可靠性建模與分析方法，尋求提高系統可靠性和適應性的新途徑和新方法，以達到提高系統的運行可靠性和生產效率的目的。 

2.2 制造執行系統的可靠性評價指標體系研究 

    一些學者采用模糊可靠性理論對制造系統可靠性進行研究，取得到了不斷的進展。例如，K.A.Dhingra 采用模糊數學對多目標約束的串聯系統可靠性優化進行了研究^[16] ；徐勇等利用Markov鏈和模糊狀態的可靠性理論對可修表決系統的可靠性進行了研究^[17] ；朱妍、闞樹林將模糊可靠性分析方法應用于系統可靠性分析^[18] ；金星等運用Bayes方法對大型復雜系統進行可靠度評定^[19] ；王磊等^[20] 建立了同時考慮隨機參數區間模糊性和失效準則模糊性的結構模糊可靠性分析模型。這些研究都突破了常規可靠性理論的某些局限，在復雜系統可靠性的理論與方法研究方面都取得了可喜進展。 

    非齊次泊松過程Won-homogeneous Poisson process，簡稱為NHPP)類軟件系統可靠性增長模型是軟件系統可靠性增長模型中重要的一類，并且已經成為軟件系統可靠性工程實踐中非常重要的工具^[21] ，是管理和提高軟件可靠性過程中最有吸引力的一類模型^[22] 。迄今為止，基于傳統的NHPP過程的模型依然是評價軟件可靠性最適合的、最簡單的模型之一^[23] 。由于軟件系統可靠性模型的研究仍處在較初級的階段，至今沒有一個完善、系統、科學的分類法。不少學者對這一問題進行做一些分類研究，提出了多種分類方法。常見的分類方法有隨機過程類模型和非隨機過程類模型。隨機性分類法^{[24，25，26]} 。隨機過程模型為宏觀模型，主要代表有馬爾可夫模型(以J-M模型為代表)、NHPF模型(以Goel-Okumot模型為代表) 、Musa執行時間模型；非隨機過程類模型其他許多模型為微觀模型，主要代表有：運用Bayes估計的Baysiar型 (以L-V模型為代表)、Seeding模型、基干輸入域的模型和其它方法(如非參數分析，結構化模型，Cox比例風險函數模型，時間序列分析方法等)。 

    上述研究雖然分別在復雜系統可靠性的理論與方法研究方面都取得了成果，由于制造執行系統的復雜性，使得上述可靠性分析方法在對制造執行系統運用研究分析時尚未取得成果。但Honeywell高技術解決方案充分考慮到系統的可靠性，如Honeywell高技術解決方案中SAND軟件是一套用來降低產品生產成本和銷售成本的供應鏈優化工具。SAND是一套針對供應鏈結構或競爭環境發生大的變化時，對其影響進行評價的實用工具。SAND使用線性規劃 (LP) 技術，它作為整數規劃的補充，用來解決短期和長期戰略計劃問題。從戰略層上面來看， SAND可對工業結構變化進行非常有效的評估。例如，SAND可以用來評估煉油廠是否會倒閉、是否需要建新的管道或對長期供需增長情景作出預測。從戰術層面上，SAND可以用來評估銷售網絡的結構；特別可以用來確定哪些碼頭應該保留，哪些碼頭要廢棄。從操作層面上講，SAND可以用來將產品（或原料）從每個供應商分發到每個需求地點。這樣，有利于SAND對現貨買進和銷售機會進行評估、評估和履行交易合同以及確定多生產哪種產品會帶來最大的利潤。 

3 以復雜可修的制造執行系統（MES）為對象，探討基于Honeywell的Business FLEX PKS 系統實現企業對市場響應速度的可靠性增長

    研究MES必然會涉及到生產計劃與調度集成優化模型，這是一個多目標規劃問題的研究，如何能達到既解決多個目標的問題，又要考慮產值利潤、產品質量和設備利用效率等。Business FLEX PKS 系統的先進計劃及調度優化 (Advanced Planning and Scheduling) 解決方案套件很好地將公司生產目標和生產計劃進行優化，然后再把優化后的計劃轉化成為生產調度方案，并建立具體操作目標，以滿足此調度方案。工廠由此可以進行更好的進料選擇、得到更高的生產率和利潤、采取更可行的調度方案，使產量達到最大化。因此，這種統籌兼顧多個目標，選擇一個相對在某個時期比較合理的方案是一個非常復雜的問題，這個規劃模型應致力于尋求某個目標函數的最優解。不僅給出了可行的計劃和調度解，而且能夠快速響應市場需求和變化。Production Scheduler可帶來重大的財務和操作上的收益，使企業具有競爭優勢。主要從以下幾方面使工廠受益：（1）優化調度決策：Production Scheduler在調度過程中，采用優化的調度方案，改善決策過程。它可以產生多個優化的調度方案，并給調度人員提供正確的信息，讓他們選擇最佳的一個調度方案。Production Scheduler運算速度快，操作方便，使調度人員有更多的時間分析和選擇最佳的方案 （2）Production Scheduler盡量不改變代理約束的值。通過增強工廠操作員的信心，使操作人員操作時敢于接近代理約束值。（3）Production Scheduler支持針對優化的計劃和調度的制定的最佳操作程序，發貨和工廠生產之間的有效工作流調度可極大地減少大風險的決策。它允許進行有效原油計劃和調度過程中，培養多個業務熟練的調度人員，這樣可以減少對一兩個關鍵人員的依賴。 

    Business FLEX PKS 系統的先進計劃及調度優化 (Advanced Planning and Scheduling) 解決方案（如圖1所示）使生產計劃與公司目標相結合，將計劃變成生產調度指令以及為滿足調度要求而設定的操作指標。它提供原料的優化選取、最佳產量和利潤以及切實可行的調度計劃，使得公司利潤達到最大化。在滿足經濟指標的前提下，解決方案能夠優化生產計劃、優化供應和配給、優化生產規劃、優化調合和優化其它生產要求的性能。解決方案采用線性規劃(LP)工具和針對流程企業實際設備的數學模型。LP技術特別適合解決流程企業復雜的資源配置優化問題，例如在制定煉油廠的計劃時，充分考慮到對現有資源的多種使用方案。例如在煉油廠先進計劃及調度優化解決方案的應用模塊主要包括： SAND（銷售分銷計劃）：優化原材料的供應和產品的分銷，降低運輸成本。 ASSAY2（原油分析）：通過分析原油組分，提高原油交易決策的能力。 RPMS（煉油和石化建模系統）：對原油和原材料進行評估和選擇；優化操作計劃；評估加工設備的投資；對供應與銷售進行建模；競爭分析和市場評估。Production Scheduler（生產調度）為煉油廠、化工廠提供生產調度和優化。Production Analyst（生產分析）：把實際生產情況與計劃指標進行比較，分析產生偏差的原因，提高生產效率。 BLEND（離線調合調度）：幫助調合調度人員確定一個優化配方和多時段的調合調度計劃 。

                           圖1   先進計劃及調度優化模型解決方案

3.1 PRMS模塊 

    作為完整的流程工業應用軟件套件的核心模塊，主要用于制定操作計劃、原油分析、操作調度、產品調合、產量統計及性能監控。它是Honeywell先進解決方案中Business Flex解決方案里的先進計劃與調度部分的應用程序。它基于windows95或windows NT環境下，并可在多種計算機平臺上運行，包括客戶/服務器架構和工作站。RPMS帶有一個強大的基于MS-EXCEL的報表工廠，它允許用戶利用MS-EXCEL訪問標準的報表；利用模板創建自己的報表；利用先進解決方案所提供的專門的函數在MS-EXCEL生成復雜的報表。并可在多種計算機平臺上運行，包括客戶/服務器架構和工作站。RPMS帶有一個強大的基于MS-EXCEL的報表工廠，它允許用戶利用MS-EXCEL訪問標準的報表；利用模板創建自己的報表；利用先進解決方案所提供的專門的函數在MS-EXCEL生成復雜的報表。通過有效地制定計劃，全面考慮影響工廠運營的各種因素，幫助石化和煉油企業獲取最大的利潤，以滿足能源工業中實時應用的要求。迄今為止，RPMS在全世界的100多個煉油和石化工廠得到了應用，它主要用于解決以下的問題：對原油和原材料進行選擇和評估、優化操作計劃 、評估加工設備的投資 、對多個工廠、多種運輸方式、多個終端市場的供應與銷售進行建模 、評價加工和交易合同 、評估新技術 、競爭分析和市場評估。 

3.2 Production Scheduler（生產調度）模塊 

    Honeywell的Production Scheduler解決方案是專門為這些企業設計，用于滿足各種復雜的需求的應用。這個解決方案采用先進的技術，協助改進調合調度計劃、制定更有效的生產目標、提高企業的盈利能力，從而使企業獲得并保持競爭優勢。由于當今面臨的挑戰是日益增加的客戶需求。生產調度人員面臨著一系列有臨界時間的問題如：附加的發貨、不斷變化的客戶需求、復雜的產品規格要求、生產操作問題及波動的設備生產能力問題等。要考慮這些甚至更多的因素，生產調度人員必須時刻關注工廠產品的移動和和操作狀態，必須在正確的時間獲得正確的信息。Honeywell的針對生產調度的先進解決方案給企業帶來了一個新一代的調度解決方案。它幫助調度人員確定優化的調度方案，并與操作和移動自動系統進行無縫連接。Honeywell的 Production Scheduler基于獨特的、專用的優化技術，用于優化處理和調合，實現前端的平穩操作。它充分考慮現場的具體化要求，具備預測原料生產單元的產率和特性的能力，充分利用現有的容器，使產率和特性盡量接近生產目標。它通過提高工廠的盈利能力、降低加工的成本、降低購買化工原料的費用、更準確地預測原油的操作、減少進料和質量、更好地分析調度問題、減少庫存、充分利用生產能力，提高產量、提高工廠的產率、提高整個供應鏈的計劃和庫存的可見度。Production Scheduler的主要功能：（1）滾動更新。自動更新庫存、組分、質量、單元性能及正在進行的操作的信息；（2）確定一組操作。允許調度人員確定要完成工廠合同任務（原材料的接收和單元進料等）所采取的操作，以及與計劃的操作相關的信息（如配方、操作模式等）；（3）評估操作計劃對工廠的影響。通過仿真模擬確定所計劃的操作對工廠的影響，協助調度人員查看工廠的狀態，包括庫存、質量及設備的使用情況；（4）估計未來的情況 ，傳達最終的調度結果。把最終的調度計劃和操作指令傳達給操作人員，協調由于操作條件的變化而引起的時間調配變化，確保每個人都在為一個共同的目標努力。（5）推動相互協作。 與市場人員、操作人員、計劃人員及其它的調度人員共享調度信息，加強相互間協作，改善調度決策，提高操作質量 ；（6）比較實際與計劃的性能。在計劃的范圍內，把實際的生產情況與計劃的生產情況作比較，包括利用工具軟件查看和分析計劃與已完成的操作之間的歷史偏差；（7）發布一致的信息。給計劃人員、調度人員、操作人員及工廠的管理人員提供整體的調度信息，保證各層次的人員作用一致、準確人信息。 

4 基于MES系統下產品和服務質量持續改善的可靠性增長等關鍵技術的研究 

    研究PKS 過程知識系統的可靠性增長試驗就是通過分析該系統的“卓越的優化功能” ——“發現故障、分析和糾正故障”，以及對糾正措施的有效性而進行驗證，一般稱為“試驗——分析——改進” 以提高產品可靠性水平的過程，實現了企業自身的可靠性增長。國內外的研究如Z.Jelinski與P.B.Moranda在他們的“軟件可靠性研究”論文中提出了第一個實用的軟件可靠性增長模型 ；針對柔性制造系統和CIMS進行可靠性分析，具有代表性的有美國K.Miriyala和N.Viswanadham建立的PSG（Process-spanning graph）模型，及我國中科院疏松桂等建立的Markov模型。德國a.zimmermann等提出用Petri網對制造系統進行優化。以往的復雜系統可靠性研究綜合方向，它所討論的單元，僅為I型單元（是完全繼承或很少改進的單元，可稱為繼承型單元，簡稱為I型單元 ）。這實際上假定系統中的所有單元在研制中均沒有可靠性增長;或者對研制中的可靠性增長信息，作“大鍋飯”式的處理，即當作沒有可靠性增長;或者僅僅利用各單元在研制定型后的信息。這樣將丟失，浪費II型單元的試驗信息（II型單元是新研制的或進行了重大改進的單元，可稱為增長型單元） ^[27] ，筆者認為Business FLEX PKS 系統 是一種具有增長型單元（II型），是可靠性增長的優化模型。 

    Business FLEX PKS 系統十分注重將質量持續可靠性增長的思路結合在一起，在系統設計過程中，通過對系統各組成單元潛在的各種故障模式及對系統功能的影響，與產生后果的嚴重程度進行分析，提出可能采取的預防改進措施，以提高產品質量可靠性的一種設計方法（如圖2所示）。它對各種可能的風險進行評價、分析，以便在現有技術的基礎上消除這些風險或將這些風險減小到可接受的水平。它是一種歸納分析的方法，是一個“事前的行為”，而不是“事后的行為”。為達到最佳效益，必須將產品的故障模式納入產品制造過程之前進行。作為應用工程主要通過實踐將設備的特性客觀反映出來，運用系統工具找到持續改善的最佳結果。

                                    圖2   產品質量操作管理解決方案

    制造執行系統可靠性定義：嚴格來講，系統可靠性應包括一下三方面的內容：(1) 系統工作可靠性R1( Operational Reliability of System )。它是系統在運行時的可靠性，是一種綜合性的可靠性指標。(2)系統固有可靠性R2( Inherent Reliability of System )。它是系統在生產過程中就己確立了的一種可靠性，它和系統所選用的語言、軟件設計分析、數據的可靠性、設計方案、軟件結構、硬件結構、軟件測試、預防錯誤以及制造工藝、材料等有密切關系，是系統的內在可靠性，當系統產生時，固有可靠性便已確立。(3)系統使用可靠性R3(Use Reliability of System )。它要使系統在滿足規定的可靠性指標，完成預定功能的前提下，使系統的技術性能、模塊功能指標、制造質量和成本及系統效率等取得協調并達到最優化的結果，或者技術、性能、質量、時間、成本和其他要求的約束下，實現可靠性增長。三種可靠性不是互不相關的，它們之間存在有一定的關系，這種關系可以用數學公式表述如下： R1≈R2R3。                     

    制造執行系統是個復雜的系統（如圖3所示），其可靠性評價中將整個系統分成了四個層次：系統層、分系統層、子系統及組件層，組成MES系統的子系統具有一定的獨立性，又互相連接組成有機的整體，對MES系統的評價，首先要考慮各個子系統的可靠性。由此，遵循系統可靠性的傳統定義，筆者將制造執行系統可靠性定義為：在其整個運行的過程中，在各種制約性因素(即各種影響制造執行系統高效可靠運行的因素)的影響下，能夠持續完成規定功能的能力。換句話說，可靠性可以用來衡量制造執行系統在完全提供其功能時的成功程度。另外，不管系統中有沒有問題或故障，只要它不影響正常功能的執行和完成，就認為系統是“可靠”的，因此制造執行系統是一個多態系統，也是可降級的復雜系統。

    從系統可靠性的角度看，制造執行系統是一個的分布式信息系統，屬于大型復雜系統。復雜大系統可靠性模型的復雜性主要體現在以下兒個方面：（1）系統規模龐大，通常由多級子系統構成，各級子系統又包含眾多的基本設備單元，且各單元的壽命分布類型各異，如指數分布、二項式型、等等。（2）系統整體邏輯結構復雜，由基本單元按照多種邏輯關系而構成，典型的如串聯、并聯、串并混聯以及網絡結構等，并往往呈現多類結構相互嵌套狀態。（3）相關性的存在。復雜大系統在不同的任務階段，一般由不同的子系統、功能 單元來組合完成，因此其可靠性邏輯結構也會隨著任務時間段的改變而變化，造成功能模塊間的相關性問題。這種相關性主要表現在兩個方面，一是單元共用相關性，即同一任務時段內，部分單元在不同功能模塊中共用，表現為相應方框在可靠性框圖中重復出現；另一種是時段延續相關性，即對于多階段任務，各單元由于開始參與工作的時刻不同、工作時間長短不同以及 連續或斷續出現在各任務階段中，呈現出不同時段間的相關性，表現為部分單元重復出現在可靠性框圖中不同時段的模塊內。 

                                   圖3   Honeywell MES 系統架構

    山東肥城阿斯德化工有限公司采用美國Honeywell公司開發的PKS 過程知識系統取得了較好成效。首先，該系統可以對生產裝置進行集中監視和分散控制，各工段所需要的準確計量管理，能耗、產量、質量管理能夠在微機上反映出來，使裝置生產管理水平得到相應提高，實現全流程工藝自動化，保證工藝裝置的安全高效、穩定、長周期運行，提高了生產操作水平及產品產量和質量；其次，各工段有準確的歷史記錄曲線，能夠進行比較長期的事故分析，可根據歷史數據進行分析，對重要設備進行建模，實現優化控制，能夠及時發現問題、解決問題，提高生產管理的有效性。同時各工段設置報警、連鎖，建立報警、連鎖模板數據庫，能夠對裝置報警、安全進行更好的監控和管理，保證了操作員能及時有效的處理報警，保證整套裝置的安全運行。第三，系統的可靠性及安全性選用自控系統要能夠對裝置報警、安全進行更好的監控和管理，保證操作員能及時有效的處理報警，保證整套裝置的安全運行，縮短裝置事故的恢復時間，提高整個系統的可靠性和安全性。該系統提高了裝置產能和產品質量，降低生產成本和能耗，提高了設備資產利用率，保證工藝裝置的安全高效、穩定、長周期運行，改善生產操作水平，優化工藝條件，找到最佳的工藝參數，實現經濟效益的可靠性增長^{[28，29，30]} 。 

5 結論 

    本文對Honeywell的生產執行系統解決方案Business.FLEX PKS 系統可靠性增長管理的研究，不僅研究了該系統內各種資源的可靠性管理問題，也進一步明確了其系統的穩定性、可靠性、持續性提供幫助，通過采用科學的可靠性增長管理的理念，可以消除制造執行系統的可靠性隱患，是提高可靠性水平的有效手段，對于保障企業的社會效益和經濟效益提供了可靠的依據。具體數據見表1（據Honeywell Business FLEX PKS 財務收益統計）。

                                       表1

    通過對Honeywell解決方案Business.FLEX PKS 系統可靠性工程的分析，可以得到如下結論：

    (1)可靠性增長管理技術是包括過程管理、規劃管理和風險決策分析的統一體。可靠性增長管理技術在制造執行系統的運用，還只局限于可靠性增長評估的內容，今后將逐漸融入系統的可靠性增長風險分析、規劃技術和決策技術的內容。 

    (2)可靠性增長管理技術逐漸由定性管理發展為定量管理 

    一方面由于MES系統試驗費用昂貴、子樣小增加了定量可靠性增長管理的難度，雖然定量方法的研究和和應用中還存在很多困難和阻力，但基本上已逐漸實行定量化的可靠性增長管理，定量的可靠性增長過程控制與管理、可靠性增長評估方法已在產品中得到實際應用。另一方面，制造執行系統具有重要的生產或服務功能，不但具有可修復性，還要具有很強的市場適應性，即要具有很快的市場響應速度，以實現其經濟效益和社會效益。因此，就要求研究探討考慮多因素的既面向流程型制造執行系統功能的架構，又面向可靠性建模與分析方法，尋求提高系統可靠性和適應性的新途徑和新方法，以達到提高系統的運行可靠性和生產效率的目的。 

    (3)對可靠性增長信息的管理已逐漸受到重視 

    可靠性增長信息是進行定量可靠性過程控制與管理、可靠性增長規劃和分析決策的基礎。由于MES的子樣小，相信在可靠性增長管理中對數據和信息的管理和利用逐漸受到重視。 


其他作者：嚴良文（1967-），男，工學博士，工程師，現就職于上海大學，主要從事自動控制領域的研究，同時致力于MES在企業的推廣與應用。



參考文獻

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[5] Summary: This presentation describes the reasons for, and history of, the emergence
 of ISA-95, including how it relates to other enterprise integration standards such as 
ISA-88, ISA 99, and various ISO, IEC, and CEN standards. It sets the stage for the wide. 

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