MES建立过程参数与工艺目标或技术经济指标之间关系，提供以保证工艺目标或技术经济指标为前提的过程参数优化支持，MES并通过接口向先进控制层提供最优操作条件。工业生产过程经常碰到的优化问题为稳态操作工况优化，包括：生产负荷，蒸馏的回流比，中间馏分组成，化学反应器反应温度、压力等。一般需要建立这些操作工况与工艺目标或技术经济指标之间关联的数学模型，然后用最优化计算工具求解。

     包括用于MES过程优化控制的多变量先进控制（MAPC)、智能控制方法和算法。先进控制是对那些不同于常规单回路PID控制，并具有比常规PID控制更好控制效果的控制策略的统称，而非专指某种计算机控制算法。这些控制策略的先进性在于它们目前在工业生产过程中尚很少使用。先进控制的任务是明确的，即用来处理那些采用常规控制效果不好，甚至无法控制的复杂工业过程控制的问题。石油化工行业先进控制应用得当可带来显著的经济效益。一个先进控制项目的年经济效益在百万元以上，其投资回收期一般在一年以内。丰厚的回报是先进控制引人瞩目之处。先进控制的主要特点在于，它是一种基于模型、基于知识的控制策略;通常用于处理复杂的多变量过程控制问题，如大时滞、多变量耦合被控变量与控制变量存在着各种约束等；MES先进控制的实现需要足够的运算资源作为支持平台(DCS或其上位机）。工艺计算和软测量技术用于估计难以直接测量的重要过程质量参数，是实现质量指标先进控制的重要配套技术。

     MES包括基于模型、基于数据和基于知识的多种动态调度算法，利用流程模拟模型，针对供需变动、工艺切换、资源波动、设备故障变化等装置状况，实时地作出生产方案、工艺路线、资源分配、进行生产作业计划的优化调度，MES以最少的能耗、最髙的安全性或最大的产品效益，确定各个生产装置的负荷。实时调度其实是一类特殊的在线、多段、多目标、实时优化问题，由于流程企业生产过程的复杂性，目前实时调度尚未有广泛的应用。

     MES管理生产过程中所有与质量有关的信息，包括从过程控制系统获取的实时过程信息和质检部门的化验质检信息；对生产过程的全程进行质量监测、预报。质量监控软件需及时、准确地获取产品质量的现场数据，建立质量数据历史数据库，运用统计计算工具分析评价系统运行的情况，发现质量变化的原因。并针对质量分析、跟踪的评价结果作出质量控制的决策，提供改进质量的建议。流程工业MES的特点就是化验质检的检测成本高、周期长，给在线质量管理造成很大的困难。例如炼油工业的油品质量控制，由于在线分析仪及实验室化验分析的成本髙，目前无法实现炼油加工生产全过程的油品质量跟踪，一般通过成品罐区的油品调和来控制质量。

      MES提供基于数据、模型和知识的生产过程故障诊断和预报、过程故障状态下运行模式的调整组态以及基于远程网络支持的安全事故处理等支持。MES故障诊断软件用于生产过程及生产设备的故障检测、诊断和处理。安全管理软件实现故障预测、装置安全运行约束条件判定和具有容错性的过程安全保护。

      MES提供流程生产过程中频繁发生的设备、过程启停操作支持，包括在线操作指导电子手册、关键操作语音提示、操作结构模拟预测、基于远程网络咨询等支持。

      提供重要设备的实时状态监控、设备故障预测、基于远程网络的设备技术咨询和备品采购等支持，实现对生产设备备件的库存管理，在保证设备正常运行的基础上，尽量减少备件库存，节约资金。MES为了确保设备管理的效果，要把与设备管理有关的各个环节严密地组织起来，以便对设备运行的全过程进行系统的管理。MES把设备的生命周期作为管理的对象，对设备生命周期中发生的费用和设备的状态统一进行管理，把设备的技术管理和其他技术管理结合起来，将预防性维修同一般设备的事后修理结合起来。

       MES以生产过程各类模块化模型为基础，提供MES中各个功能模块运行的可视化流程模拟支持。通过基于模型的“虚拟工厂”，模拟装置开工、停工和故障异常处理，验证生产过程中的物料、能量平衡，培训操作人员，MES改进生产方案和设计方案。生产过程各类模块化模型一般采用工艺计算和模型辨识相结合的混合建模方法，包括静态产率估计模型和关键装置动态模型。