近年来，德国提出了工业4.0，美国提出了工业互联网计划，我国也正式颁布《中国制造2025》，并明确主攻方向是智能制造。而MES作为制造过程的基础性管控平台，是实现智能制造的重要组成部分。智能制造在企业实施，要依托于MES通过横向集成、纵向集成所建立的大数据平台。智能制造的最终呈现形式，也主要是MES中若干具有智能性的功能模块，例如模拟仿真，智能控制与优化，智能预测，智能计划与调度等，来提升企业集成化决策水平。本文研究了基于ISA95标准的数字化工厂模型、面向服务架构的智能制造执行系统平台、基于模糊Petri的全流程能源模型的建立和仿真、多目标优化的智能计划编制算法。并结合企业具体应用将上述理论应用于铝合金熔铸的生产管理中,取得了良好的效果。　　论文的主要研究工作如下：　　综述了在工业4.0和智能制造的核心技术-信息物理融合系统（CPS）、智能工厂和智能生产、横向纵向及端到端的集成。阐述了制造执行系统的概念、功能和研究现状。分析了铝合金熔铸行业的技术发展现状和发展趋势。在分析现有制造执行系统在智能制造背景下的局限的基础上，给出了论文主要研究内容及技术路线。　　建立了基于ISA95标准的数字化工厂模型。以工业4.0强调的横向集成、纵向集成、端到端的集成为出发点，详细分析了具备集成化决策机制的信息系统对企业的重要性。针对标准化和信息在不同层级之间的流通，结合当前铝合金熔铸工厂的需求，提出了一种基于ANSI/ISA95标准模型搭建的工厂模型，包括层次模型、功能数据流模型和对象模型，优化了工厂的系统全局决策。　　以数字化工厂模型为基础，建立了可实现集成化决策机制的、面向服务架构的智能制造执行系统平台。该系统具有生产订单管理、车间调度管理、生产过程跟踪、质量管理、设备管理、库存管理和生产性能分析八个关键组件。可实现基于消息机制的ERP系统集成、基于OPC-DA的控制系统集成、基于EDI的SCM系统集成等第三方集成。很好地解决企业信息化过程中所存在异构分布式系统集成问题，能够及时响应企业信息化、智能化业务的不断变化。　　针对铝合金熔铸这种典型的流程型行业，分析了生产过程具有多工序、各个工序都伴随着物料和能源的连续消耗、生产过程受到离散事件和时间因子影响等特征。针对上述特征，以及结合对 Petri网的基本理论的阐述，采用模糊 Petri网对描述生产中始终伴随着的能量流与物料流的连续过程，用连续变量而非离散变量描述燃气流量等连续性的能源消耗过程。将时间因素嵌入到离散状态对连续过程的影响，给出标识在库所内的变化情况，建立起一种适于铝合金熔铸生产过程的模糊Petri网能耗模型，描述所建模型的动态运行过程。经模拟仿真及与实际测量的数据相比较，说明了其可用性。　　针对铝熔铸生产过程调度问题，在分析铝熔铸生产过程特点的基础上，提出一种基于多色集合约束模型的混合智能调度优化算法。首先，采用多色集合理论中的围道矩阵对订单与炉组之间的适配性约束进行建模，用于对优化调度进行指导，以减少算法迭代过程对无效解的搜索。其次，考虑到多目标与决策变量的相互依赖关系，将铝熔铸决策过程分为两层，第一层采用基于实数和整数混合编码的遗传算法为各订单选择相应的炉组或炉组集；第二层提出一种基于混沌序列的和声搜索算法对各炉组上各订单的加工顺序进行决策。数值计算结果验证了所提算法的有效性。　　结合企业项目需求和本文研究成果,开发了面向铝合金熔铸行业的智能制造执行系统,以实际应用验证了所提理论和方法的正确性和可行性。　　总结了本文的主要研究内容和成果,并展望了今后的研究方向。