流程工業(yè)是一類高度復(fù)雜的工業(yè)系統(tǒng)，不僅伴隨著物理、化學(xué)反應(yīng)過程和生化反應(yīng)過程，還要物質(zhì)與能量的傳遞、轉(zhuǎn)換過程，其過程特征多表現(xiàn)在大范圍連續(xù)性和不確定性、高度非線性和強(qiáng)耦合性，加上流程工業(yè)的企業(yè)決策、經(jīng)營銷售、計劃調(diào)度、物資供應(yīng)、庫存運輸、產(chǎn)品開發(fā)的連鎖關(guān)系，給流程工業(yè)實現(xiàn)企業(yè)綜合管理、調(diào)度、優(yōu)化和控制帶來了超大的難度，僅靠基于精確數(shù)據(jù)模型和解析數(shù)學(xué)方法的控制與優(yōu)化理論或某種孤立的自動化技術(shù)是不能解決好問題的，應(yīng)用智能制造技術(shù)和系統(tǒng)將是解決流程工業(yè)復(fù)雜綜合自動化的一種途徑。

　　CIPS是過程工業(yè)自動化發(fā)展的必然趨勢。CIPS體系結(jié)構(gòu)一般分為五層，自下而上依次是控制級、監(jiān)控級、調(diào)度級、管理級、決策級，各級功能概述如下:

　　控制級：實現(xiàn)直接對生產(chǎn)對象進(jìn)行過程控制和生產(chǎn)設(shè)備工藝參數(shù)的檢測，主要由分布式控制系統(tǒng)(DCS)及PLC(可編程邏輯控制器)和一般PC完成，同時要完成裝置工況異常的報警安全連鎖，這一級現(xiàn)在大部分工廠已基本實現(xiàn)。

　　監(jiān)控級：主要負(fù)責(zé)對生產(chǎn)狀況進(jìn)行監(jiān)控、工藝參數(shù)的管理，還完成相應(yīng)生產(chǎn)裝置的先進(jìn)控制(如預(yù)測控制、推斷控制、解耦、自適應(yīng)控制和不可預(yù)測輸出的估計等)。這一級對各工序進(jìn)行高一級的控制，它運行在上位計算機(jī)上，作用于DCS。

　　調(diào)度級：以全場各車間為對象，根據(jù)決策層、管理層及物料流、能量流的信息，確定生產(chǎn)負(fù)荷，完成生產(chǎn)狀況的預(yù)測和計劃工作并下達(dá)作業(yè)調(diào)度，組織日常均衡生產(chǎn)，對系統(tǒng)可能發(fā)生的故障進(jìn)行預(yù)報和診斷，負(fù)責(zé)生產(chǎn)的指揮和處理異常的事件。

　　管理級：按部門落實綜合計劃的內(nèi)容，負(fù)責(zé)以經(jīng)營管理、生產(chǎn)管理、人文管理為內(nèi)容的日常管理，主要涉及計劃、統(tǒng)計、財務(wù)、人事、勞資、設(shè)備、質(zhì)量、供應(yīng)、銷售、物質(zhì)、能力、環(huán)保。

　　決策級：根據(jù)各種信息(自身經(jīng)營狀況、市場信息、國家鄭策)制定全廠的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃，新產(chǎn)品的開發(fā)規(guī)劃、年度綜合計劃等宏觀性的生產(chǎn)經(jīng)營策略，以全廠為對象，尋求全廠的整體優(yōu)化，以取得最大經(jīng)濟(jì)效益。

　　CIPS實現(xiàn)體系結(jié)構(gòu)向 ERP(企業(yè)資源計劃)/MES(制造執(zhí)行系統(tǒng))/PCS(過程控制系統(tǒng))過渡，強(qiáng)調(diào)MES的重要性。

　　MES將生產(chǎn)活動和管理活動的信息集成并集中于MES，諸如汽車、半導(dǎo)體、電子、航空等行業(yè)。MES是處于計劃層和控制層之間的執(zhí)行層，主要負(fù)責(zé)生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行。

　　MES注重知識的提取和相關(guān)信息的集成，目的是縮短生產(chǎn)周期、改善產(chǎn)品質(zhì)量、縮短WIP(work-in-progress)、減少或消除移動中的紙上工作、縮短訂貨至交貨的時間、提高操作人員能力，從而提高企業(yè)效益和競爭力?？梢哉f，CIPS發(fā)展的關(guān)鍵就是MES。目前，ERP/MES/PCS已成為國外CIPS理論和產(chǎn)品的主流框架，大有替代Purdue五層結(jié)構(gòu)(決策一管理一調(diào)度一監(jiān)控一直接控制)的趨勢。

　　CIPS中，PCS層的信息集成技術(shù)已相當(dāng)成熟，ERP層的理論與技術(shù)與離散工業(yè)大同小異，下層生產(chǎn)過程的實時信息和上層企業(yè)資源管理等的各類信息都在MES層中融合與貫通，并通過信息集成形成優(yōu)化控制、優(yōu)化調(diào)度和優(yōu)化決策等的判斷或指令。

　　可以說，流程企業(yè)生產(chǎn)過程的安全、穩(wěn)定、均衡、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、低耗和少污染目標(biāo)的實現(xiàn)，企業(yè)內(nèi)部物流的控制與管理、生產(chǎn)過程成本的控制與管理等生產(chǎn)管理活動都在MES層完成，因此MES層的信息集成至關(guān)重要，它是CIPS研究與發(fā)展的關(guān)鍵，而實施MES的關(guān)鍵又在于體系結(jié)構(gòu)和關(guān)鍵技術(shù)的解決。另外，必須強(qiáng)調(diào)知識的重要性，MES應(yīng)該以知識為主線，體現(xiàn)知識驅(qū)動。