面向精細化管理的卷煙企業(yè)MES的應(yīng)用

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近年來，卷煙企業(yè)的信息化建設(shè)發(fā)展迅速，但企業(yè)信息化系統(tǒng)由于子系統(tǒng)間缺少“融會貫通”，無法承擔(dān)企業(yè)重組整合的重任。這種需求主要表現(xiàn)在如下幾方面：

（1）企業(yè)生產(chǎn)計劃層中的生產(chǎn)過程信息是重要資源，但在企業(yè)管理系統(tǒng)中生產(chǎn)過程信息始終是“離線”的，不能連續(xù)、自動、完整地反映在企業(yè)管理系統(tǒng)中。

（2）需要有效地解決企業(yè)生產(chǎn)計劃層與生產(chǎn)過程自動化之間相互脫節(jié)的矛盾，將傳統(tǒng)的生產(chǎn)管理透明化，充分利用當(dāng)前的生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)，使生產(chǎn)指揮調(diào)度人員在制定生產(chǎn)計劃的過程中，能夠獲得足夠的生產(chǎn)現(xiàn)場數(shù)據(jù)支持，從而在考慮生產(chǎn)均衡性的同時，對生產(chǎn)計劃進行優(yōu)化，提高生產(chǎn)計劃的實時性和靈活性。

（3）需要實現(xiàn)企業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)的有效集成，使生產(chǎn)管理人員及時掌握質(zhì)量工藝、物料消耗等生產(chǎn)信息，找出影響產(chǎn)品質(zhì)量和成本問題，加強對生產(chǎn)的在線控制，從而盡量減少廢次品量。

（4）企業(yè)競爭能力的增強體現(xiàn)在能否連續(xù)提高生產(chǎn)線的OEE（全局設(shè)備效率，Overall Equipment Effectiveness）和KPI（關(guān)鍵性能指標(biāo)，Key Performance Indication）。生產(chǎn)管理決策所依據(jù)的數(shù)據(jù)源不僅僅是單一生產(chǎn)裝置的運行情況，還應(yīng)來自于整個生產(chǎn)過程。

（5）設(shè)備維修管理停留在傳統(tǒng)的故障應(yīng)急維修階段，由于管理手段缺乏，難以進行維修經(jīng)驗積累，主要依靠個人技能和經(jīng)驗，缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的維修經(jīng)驗支持，工作效率低。為了實現(xiàn)從企業(yè)管理、生產(chǎn)指揮到生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的有機集成，使生產(chǎn)相關(guān)部門協(xié)同工作，保證生產(chǎn)全過程的協(xié)調(diào)運轉(zhuǎn)，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，實現(xiàn)生產(chǎn)過程的快速反應(yīng)，提出并實施了生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)。

1 MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

采用先進成熟的軟件技術(shù)，并融合了MES先進的管理理念，設(shè)計并實施了面向卷煙企業(yè)敏捷制造的技術(shù)解決方案。

（1）工廠實時／歷史信息集成平臺，保證了系統(tǒng)的實時性。采用先進的實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的大規(guī)模采集（10000點）、長周期存貯（1～3年）、現(xiàn)場數(shù)據(jù)過濾、報警、事件觸發(fā)等。

（2）生產(chǎn)模型平臺，保證了系統(tǒng)的可適應(yīng)性。MES系統(tǒng)是面向生產(chǎn)工藝過程的管理系統(tǒng)，其適應(yīng)性主要體現(xiàn)在與工藝過程的貼合程度及當(dāng)工藝過程發(fā)生變化時，MES系統(tǒng)必須具備適應(yīng)這種變化的能力。本系統(tǒng)在該平臺的支持下建立了卷煙設(shè)備、工藝過程、物料及管理活動等模型，實現(xiàn)物流、信息流與指令流的統(tǒng)一。

（3）應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)平臺，解決系統(tǒng)的可重構(gòu)性、可維護性。本系統(tǒng)采用了．NET開發(fā)平臺。

（4）MES集成平臺，解決MES的可集成性、開放性、可重構(gòu)性、互操作性。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，大型軟件普遍采用模塊化組件結(jié)構(gòu)體系，應(yīng)用之間采用整合技術(shù)，以實現(xiàn)特定的商業(yè)智能。MES系統(tǒng)涉及生產(chǎn)、質(zhì)量、工藝、設(shè)備、人員等多種業(yè)務(wù)模塊，該平臺為所有的業(yè)務(wù)功能模塊提供一個相互集成的支撐環(huán)境。

（5）企業(yè)數(shù)據(jù)交換平臺，解決卷煙企業(yè)信息集成問題。有多種方案可以建立企業(yè)數(shù)據(jù)交換平臺，如采用中間件、建立EAI環(huán)境、建立中間表等。本系統(tǒng)根據(jù)企業(yè)EAI集成環(huán)境，采用性能優(yōu)良的Tuxdeo中間件，以及預(yù)定義符合XML規(guī)范的信息交換標(biāo)準(zhǔn)，建立企業(yè)數(shù)據(jù)交換平臺。

（6）數(shù)采接口，支持MES系統(tǒng)的開放性。系統(tǒng)采用OPC技術(shù)支持監(jiān)控應(yīng)用的接口。

2 MES的功能

模型驅(qū)動的方式，集成了生產(chǎn)排產(chǎn)、指揮調(diào)度、質(zhì)量檢驗、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理、設(shè)備運行維護管理、物料跟蹤等不同的業(yè)務(wù)功能。

（1）生產(chǎn)排產(chǎn)和指揮調(diào)度功能。系統(tǒng)接受erp系統(tǒng)下達的生產(chǎn)計劃，按照卷煙企業(yè)設(shè)備能力及工藝特點生成日卷包進度計劃，并在此基礎(chǔ)上分解為機臺作業(yè)工單。根據(jù)卷包的生產(chǎn)安排，結(jié)合煙絲存貯情況及制絲工藝特點，自動排出每個制絲生產(chǎn)工藝單元的作業(yè)工單，并將上述作業(yè)工單按照“精益制造”的調(diào)度控制模式，下達到生產(chǎn)自動化單元，即卷包中控和制絲中控系統(tǒng)進行生產(chǎn)執(zhí)行。在生產(chǎn)執(zhí)行過程中，系統(tǒng)實時采集卷包中控及制絲中控上傳的生產(chǎn)數(shù)據(jù)，按計劃工單進行數(shù)據(jù)歸類，通過報表的形式反饋給業(yè)務(wù)管理人員，實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度的閉環(huán)管理。

（2）質(zhì)量檢驗功能。系統(tǒng)按照企業(yè)質(zhì)量檢驗規(guī)范，通過模型驅(qū)動技術(shù)，根據(jù)物料的移動，自動生成質(zhì)量檢驗請求。系統(tǒng)通過人工填報檢測數(shù)據(jù)和自動采集生產(chǎn)現(xiàn)場質(zhì)量儀表檢測設(shè)備的數(shù)據(jù)，兩者相結(jié)合得到質(zhì)量檢驗原始數(shù)據(jù)，并按SPC及質(zhì)量考核標(biāo)準(zhǔn)自動進行質(zhì)量分析及評價，形成質(zhì)量控制的閉環(huán)管理。

（3）生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)管理功能。系統(tǒng)管理企業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并將生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)下達到制絲中控、卷包中控及動力能源系統(tǒng)。在設(shè)備生產(chǎn)運行時采集實時生產(chǎn)工藝數(shù)據(jù)，并與生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進行對比分析，為制定新的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和改進生產(chǎn)過程提供依據(jù)，并實現(xiàn)生產(chǎn)工藝的閉環(huán)管理。

（4）設(shè)備運行維護管理功能。系統(tǒng)由企業(yè)ERP接收資產(chǎn)管理中的設(shè)備臺賬，制定設(shè)備維護計劃，并按設(shè)備維護要求進行設(shè)備維護。通過對維護人員的工作記錄進行分析，有效管理設(shè)備維護過程。同時，根據(jù)自動化設(shè)備的運行狀態(tài)，實時采集設(shè)備的啟／停及故障信息，生成設(shè)備故障維護請求，根據(jù)故障原因、停機時間進行統(tǒng)計分析并生成維修經(jīng)驗庫，指導(dǎo)設(shè)備的維護保養(yǎng)工作，實現(xiàn)設(shè)備的閉環(huán)管理。

（5）物料跟蹤功能。系統(tǒng)按批次收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)

3 關(guān)鍵技術(shù)

（1）面向柔性化加工，以提高企業(yè)適應(yīng)性為目的的生產(chǎn)建模與平臺技術(shù)。系統(tǒng)按照SP95標(biāo)準(zhǔn)，建立卷煙制造企業(yè)從工廠到設(shè)備級的物料模型，同時建立生產(chǎn)工藝流程、質(zhì)量控制、設(shè)備維護、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的邏輯模型。這種基于模型的系統(tǒng)構(gòu)架方式，使系統(tǒng)能夠很好地融合不同企業(yè)的業(yè)務(wù)過程，并與生產(chǎn)實時集成，實現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度信息、質(zhì)量檢驗信息、工藝標(biāo)準(zhǔn)信息、設(shè)備狀態(tài)信息與物流信息、工藝狀態(tài)信息與生產(chǎn)調(diào)度工作流的大統(tǒng)一。當(dāng)生產(chǎn)工藝過程發(fā)生變化時，比如增加一套處理設(shè)備、一組儲柜等，通過調(diào)整模型而不用修改業(yè)務(wù)功能系統(tǒng)，就能使MES適應(yīng)新的需求。因此，與傳統(tǒng)的基于功能的MES系統(tǒng)相比具有更強的適應(yīng)性。

（2）面向批次制造模式，以提高實時響應(yīng)與決策能力的實時數(shù)據(jù)采集及KPI統(tǒng)計技術(shù)。結(jié)合批次制造的模式，MES采用了實時數(shù)據(jù)庫，可以實現(xiàn)對生產(chǎn)實時信息的及時處理，系統(tǒng)反饋時間不大于60 s。基于批次制造的工藝特點，在生產(chǎn)模型中實現(xiàn)了KPI統(tǒng)計的邏輯模型，即需要采集數(shù)據(jù)時，模型驅(qū)動自動采集；需要分析與匯總時，模型驅(qū)動自動匯總分析。相較于依靠填報現(xiàn)場數(shù)據(jù)的MES系統(tǒng)，在數(shù)據(jù)處理的及時性和準(zhǔn)確性、歷史數(shù)據(jù)的積累和分析利用等方面具有較大優(yōu)勢。

（3）面向現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)，以實現(xiàn)企業(yè)全局優(yōu)化為目標(biāo)的縱向集成技術(shù)。采用現(xiàn)代集成技術(shù)（中間件）解決MES與ERP、控制系統(tǒng)、立體倉庫系統(tǒng)、動力能源系統(tǒng)的集成問題。這種基于標(biāo)準(zhǔn)業(yè)務(wù)模型（所有數(shù)據(jù)模型化）的集成技術(shù)，通過對計劃執(zhí)行流、物料流、設(shè)備和裝置的管理與控制、質(zhì)量管理流和工藝監(jiān)控流的跟蹤與反饋，實現(xiàn)企業(yè)從經(jīng)營層到操作層的縱向集成，見圖4。MES的建立不僅使企業(yè)生產(chǎn)管理實現(xiàn)數(shù)字化、可視化、扁平化，而且使與MES相集成的ERP系統(tǒng)實現(xiàn)了真實的生產(chǎn)管理，各生產(chǎn)自動化系統(tǒng)得到了實時的生產(chǎn)指令及標(biāo)準(zhǔn)，提升了卷煙企業(yè)整體信息化的水平。發(fā)揮了整體信息化的效能。

3 結(jié) 語

以SP95為標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES），集成度高，運行情況良好，解決了MES與ERP、控制系統(tǒng)、立體倉庫系統(tǒng)、動力能源等系統(tǒng)的集成問題，建立了橫跨企業(yè)各車間、各倉庫的分布式系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)全過程的橫向集成，極大地提高了企業(yè)生產(chǎn)過程的自動化、信息化、數(shù)字化管理水平。

通過建立不同的跟蹤路線，將生產(chǎn)、質(zhì)檢等分散在不同模塊中的數(shù)據(jù)按工藝路線有效組織起來，實現(xiàn)從原料投料到成品入庫的全生產(chǎn)過程跟蹤。

系統(tǒng)在上述幾個閉環(huán)功能的基礎(chǔ)上，集成了ERP、制絲、卷包、動力能源、物流等企業(yè)自動化信息化系統(tǒng)，實現(xiàn)了企業(yè)整體的閉環(huán)集成。此外，MES系統(tǒng)還實現(xiàn)了報表展示、成本管理、生產(chǎn)人員管理及消息呼叫等輔助功能。（萬方數(shù)據(jù)）