1.MES工藝目標與技術(shù)經(jīng)濟指標的過程優(yōu)化

    MES建立過程參數(shù)與工藝目標或技術(shù)經(jīng)濟指標之間關(guān)系，提供以保證工藝目標或技術(shù)經(jīng)濟指標為前提的過程參數(shù)優(yōu)化支持，MES并通過接口向先進控制層提供最優(yōu)操作條件。工業(yè)生產(chǎn)過程經(jīng)常碰到的優(yōu)化問題為穩(wěn)態(tài)操作工況優(yōu)化，包括：生產(chǎn)負荷，蒸餾的回流比，中間餾分組成，化學反應(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或技術(shù)經(jīng)濟指標之間關(guān)聯(lián)的數(shù)學模型，然后用最優(yōu)化計算工具求解。

2.MES先進控制

    包括用于MES過程優(yōu)化控制的多變量先進控制（MAPC)、智能控制方法和算法。先進控制是對那些不同于常規(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，而非專指某種計算機控制算法。這些控制策略的先進性在于它們目前在工業(yè)生產(chǎn)過程中尚很少使用。先進控制的任務(wù)是明確的，即用來處理那些采用常規(guī)控制效果不好，甚至無法控制的復(fù)雜工業(yè)過程控制的問題。石油化工行業(yè)先進控制應(yīng)用得當可帶來顯著的經(jīng)濟效益。一個先進控制項目的年經(jīng)濟效益在百萬元以上，其投資回收期一般在一年以內(nèi)。豐厚的回報是先進控制引人矚目之處。先進控制的主要特點在于，它是一種基于模型、基于知識的控制策略;通常用于處理復(fù)雜的多變量過程控制問題，如大時滯、多變量耦合被控變量與控制變量存在著各種約束等；MES先進控制的實現(xiàn)需要足夠的運算資源作為支持平臺(DCS或其上位機）。工藝計算和軟測量技術(shù)用于估計難以直接測量的重要過程質(zhì)量參數(shù)，是實現(xiàn)質(zhì)量指標先進控制的重要配套技術(shù)。

3.MES實時調(diào)度

    MES包括基于模型、基于數(shù)據(jù)和基于知識的多種動態(tài)調(diào)度算法，利用流程模擬模型，針對供需變動、工藝切換、資源波動、設(shè)備故障變化等裝置狀況，實時地作出生產(chǎn)方案、工藝路線、資源分配、進行生產(chǎn)作業(yè)計劃的優(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，確定各個生產(chǎn)裝置的負荷。實時調(diào)度其實是一類特殊的在線、多段、多目標、實時優(yōu)化問題，由于流程企業(yè)生產(chǎn)過程的復(fù)雜性，目前實時調(diào)度尚未有廣泛的應(yīng)用。

4.MES質(zhì)量管理

    MES管理生產(chǎn)過程中所有與質(zhì)量有關(guān)的信息，包括從過程控制系統(tǒng)獲取的實時過程信息和質(zhì)檢部門的化驗質(zhì)檢信息；對生產(chǎn)過程的全程進行質(zhì)量監(jiān)測、預(yù)報。質(zhì)量監(jiān)控軟件需及時、準確地獲取產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，建立質(zhì)量數(shù)據(jù)歷史數(shù)據(jù)庫，運用統(tǒng)計計算工具分析評價系統(tǒng)運行的情況，發(fā)現(xiàn)質(zhì)量變化的原因。并針對質(zhì)量分析、跟蹤的評價結(jié)果作出質(zhì)量控制的決策，提供改進質(zhì)量的建議。流程工業(yè)MES的特點就是化驗質(zhì)檢的檢測成本高、周期長，給在線質(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，由于在線分析儀及實驗室化驗分析的成本髙，目前無法實現(xiàn)煉油加工生產(chǎn)全過程的油品質(zhì)量跟蹤，一般通過成品罐區(qū)的油品調(diào)和來控制質(zhì)量。

5.MES安全控制與管理

    MES提供基于數(shù)據(jù)、模型和知識的生產(chǎn)過程故障診斷和預(yù)報、過程故障狀態(tài)下運行模式的調(diào)整組態(tài)以及基于遠程網(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)過程及生產(chǎn)設(shè)備的故障檢測、診斷和處理。安全管理軟件實現(xiàn)故障預(yù)測、裝置安全運行約束條件判定和具有容錯性的過程安全保護。

6.MES運行操作支持

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

7.MES設(shè)備維護管理

    提供重要設(shè)備的實時狀態(tài)監(jiān)控、設(shè)備故障預(yù)測、基于遠程網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備技術(shù)咨詢和備品采購等支持，實現(xiàn)對生產(chǎn)設(shè)備備件的庫存管理，在保證設(shè)備正常運行的基礎(chǔ)上，盡量減少備件庫存，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)的各個環(huán)節(jié)嚴密地組織起來，以便對設(shè)備運行的全過程進行系統(tǒng)的管理。MES把設(shè)備的生命周期作為管理的對象，對設(shè)備生命周期中發(fā)生的費用和設(shè)備的狀態(tài)統(tǒng)一進行管理，把設(shè)備的技術(shù)管理和其他技術(shù)管理結(jié)合起來，將預(yù)防性維修同一般設(shè)備的事后修理結(jié)合起來。

8.MES生產(chǎn)流程模擬

    MES以生產(chǎn)過程各類模塊化模型為基礎(chǔ)，提供MES中各個功能模塊運行的可視化流程模擬支持。通過基于模型的“虛擬工廠”，模擬裝置開工、停工和故障異常處理，驗證生產(chǎn)過程中的物料、能量平衡，培訓(xùn)操作人員，MES改進生產(chǎn)方案和設(shè)計方案。生產(chǎn)過程各類模塊化模型一般采用工藝計算和模型辨識相結(jié)合的混合建模方法，包括靜態(tài)產(chǎn)率估計模型和關(guān)鍵裝置動態(tài)模型。