1 引言

      煙草行業正處在一個關鍵的重大聯合重組變革時期，面臨著做大做強的發展機遇，國家局做出了建設“數字煙草”，以“信息化推動改革的發展”的戰略決策。改革后的卷煙廠將作為中煙的制造單元，其重點業務主要放在產品制造、質量管理、成本控制等層面，其關鍵價值鏈轉變為從原料到卷煙產品生產的全過程。和大多數行業相比，卷煙企業的信息化水平一直是走在前列的，但卷煙企業的信息化系統由于子系統間缺少“融會貫通”，根本無法承擔企業重組整合的重任。這種需求主要表現在如下幾個方面：

      ①企業在生產計劃層所關注的各項資源中，生產過程信息雖然是企業非常重要的資源，但在企業的管理系統中它始終是“離線”的，生產過程信息始終不能連續、自動、完整地反映在企業管理系統中。

      ②需要有效地解決企業生產計劃層與生產過程自動化之間相互脫節的矛盾，將傳統的生產管理這一“黑箱”作業透明化，充分利用當前的生產實時數據，使得生產指揮調度人員在制定生產計劃的過程中，能夠獲得足夠的生產現場數據支持，從而在考慮生產均衡性的同時，加強生產計劃的優化工作，提高生產計劃的實時性和靈活性。

      ③需要實現企業應用系統的有效集成，使各方面生產管理人員及時掌握質量工藝、物料消耗等方面的生產信息，找出任何影響產品質量和成本的問題，加強生產的在線控制，從而盡量減少廢次品量，提高單位生產效益。

     ④企業競爭能力的增強體現在能否連續提高生產線的全面裝備效率-OEE和生產的關鍵性能指標KPI。生產管理決策所依據的數據源不僅僅是單一生產裝置的運行情況，還應是來自于整個生產過程。

     ⑤設備維修管理停留在傳統的故障應急維修，由于管理手段缺乏，難以進行維修經驗的積累，維修仍是主要依靠于個人技能和經驗，缺乏標準化和專業化的維修經驗支持，效率不高，需要改進。

     本文描述基于實際需求設計與實施的卷煙企業生產執行系統。該系統符合S95國際MES標準，并結合國情實際有所擴展，體現了先進性與實用性的統一。該系統己成功應用于國內多家卷煙企業，創造了可觀的經濟效益與社會效益。

2 系統結構

     系統融合了MES先進的管理理念，采用先進成熟的軟件技術．提出面向卷煙企業敏捷制造的技術解決方案。如圖1所示。 

2.1 工廠實時，歷史信息集成平臺

      該平臺保證了系統的實時性。采用先進的實時數據庫技術解決生產過程數據的大趣模集(10000點)、長周期存貯(1～3年)、現場數據過濾、報警、事件觸發等。

2.2 生產模型平臺

      該平臺保證了系統的可適應性。MES系統是一個面向生產工藝過程的管理系統。其適應性主要體現在與工藝過程的貼合程度及當工藝過程發生變化時，系統適應這種變化的能力。

2.3 應用系統開發平臺

      該平臺解決系統的可重構性、可維護性。MES采用．NET開發平臺。

2.4 MES集成平臺

     該平臺解決MES的可集成性、開放性、可重構性、互操作性。隨著信息技術的發展，大型軟件開發普遍采用三層的體系結構，應用之間采用整合技術，以實現特定的商業智能。在MES的體系結構中，我們設計這一層，其主要目的是為所有的業務功能子系統提供一個相互整合的支撐環境。

2.5 企業數據交換平臺

      建立企業數據交換平臺，從根本上解決卷煙企業信息集成問題?？梢杂卸喾N方案建立企業數據交換平臺，如采用中間件、建立EAI環境(如WEB SERVICES等)、建立中間表(數據庫共享方式)等。企業數據交換平臺的選擇需企業站在CIMS的高度來確定，系統之間的集成要在總體集成方案的指導下由各自系統完成。

2.6 數采接口

      該接口支持MES系統的開放性，系統采用OPC技術支持監控應用的接口。

3 主要功能

      卷煙企業生產執行系統采用模型驅動的方式，集成了生產排產、指揮調度、質量檢驗、生產標準管理、設備運行維護管理、物料跟蹤等不同的業務功能。

      生產排產和指揮調度功能的實現：系統接受ERP系統下達的生產計劃，按照卷煙企業設備能力及工藝特點生成日卷包進度計劃，并在此基礎上分解為機臺作業工單。根據卷包的生產安排，結合煙絲存貯情況及制絲工藝特點，自動排出每個制絲生產工藝單元的作業工單，并將上述作業工單按照“精益制造”的調度控制模式下達到生產自動化單元，即卷包中控和制絲中控系統進行生產執行。生產執行過程中，系統實時采集卷包中控及制絲中控上傳的生產數據，按計劃工單進行數據歸類，通過報表的形式反饋到業務管理人員，實現生產調度的閉環管理。

     質量檢驗功能的實現：系統按照企業質量檢驗規范，通過模型驅動技術，根據物料的移動，自動生成質量檢驗請求。系統通過人工填報檢測數據和自動采集生產現場質量儀表檢測設備的數據兩方面結合得到質量檢驗原始數據，并按SPC及質量考核標準自動進行質量分析及評價，形成質量控制的閉環。

     生產標準管理功能的實現：系統管理企業生產標準，并將生產標準下達到制絲中控、卷包中控及動力能源系統。在設備生產運行時采集實際的生產工藝數據，并與生產標準進行對比分析，為制定新的生產標準，改進生產過程提供依據。實現了生產工藝管理的閉環。

      設備運行維護管理功能的實現：系統從企業ERP中接收資產管理中的設備臺帳，制定設備維護計劃，并按設備維護要求進行設備維護．通過對維護人員的工作記錄進行分析，有效管理設備維護過程。同時，根據自動化設備的運行狀態，實時采集設備的啟、停及故障，生成設備故障維護請求，按故障原因、停機時間進行統計分析并生成維修經驗庫，指導設備的維護保養工作．實現設備管理的閉環。

    物料跟蹤功能的實現：系統通過對生產過程中的數據采集，按批次收集生產數據，通過建立不同的跟蹤路線，將生產、質檢等分散在不同模塊中的數據按工藝路線有效組織起來，實現從原料投料到成品入庫的全生產過程跟蹤。

      系統在上述四個閉環的基礎上，集成ERP、制絲、卷包、動力能源、物流等企業自動化信息化系統，實現企業整體的閉環集成。

     此外，MES系統還針對相關功能模塊，設計實現了大量的業務查詢、報表展示，以及消息呼叫等功能子項，這里不再贅述。

4 關鍵技術及解決思路

4.1 面向柔性化加工，以提高工廠適應性為目的的生產建模與平臺技術

      按照S95標準，建立卷煙制造企業從工廠到設備級的物料模型，同時建立生產工藝流程、質量控制、設備維護、生產標準的邏輯模型。這種基于模型的系統構架方式，使系統能夠很好融合不同企業的業務過程，并與生產實時集成，實現生產調度信息、質量檢驗信息、工藝標準信息、設備狀態信息與物流信息、工藝狀態信息與生產調度工作流的大統一。當生產工藝過程發生變化時，比如增加一套處理設備：增加一組儲柜等，通過調整模型，而不用修改業務功能系統，就能使MES適應新的需求。這比傳統基于功能的MES系統有更強的適應性。 

4.2 面向批次制造模式，以提高實時響應與決策能力的實時數據采集及KPI統計技術

      結合批次制造的模式，MES采用了實時數據庫，可以實現對生產實時信息的即時處理，系統反饋時間不大于60 s?；谂沃圃旃に囂攸c，在生產模型中實現了KPI統計的邏輯模型，即將數據需要采集時，模型驅動自動采集，當需要分析與匯總時，模型驅動自動匯總分析。比那些只靠填報方式現場數據的MES系統，在數據處理的及時性和準確性、歷史數據的積累和分析利用等方面具有極大優勢。

4.3 面向現代集成制造系統，以實現企業全局優化為目標的縱向集成技術。

      采用現代集成技術(中間件)解決MES與ERP、MES與控制系統、MES與立體倉庫系統、MES與動力能源系統的集成問題。這種基于標準業務模型(所有數據模型化)的集成技術，通過對計劃執行流、物料流、設備和裝置的管理與控制、質量管理流和工藝監控流的跟蹤與反饋，實現企業從經營層到操作層的縱向集成。生產執行系統(MES)的建立，不僅使企業生產管理實現數字化、可視化、扁平化，而且使與生產執行系統(MES)相集成的ERP系統實現了真實的生產實績的管理，各生產自動化系統得到了實時的生產指令及標準，提升了卷煙企業整體信息化的水平，發揮了整體信息化的效能。 

     蘭州卷煙廠通過。十五”易地改造項目，使生產自動化程度得到了極大提高。為了實現從企業管理、生產指揮到生產自動化控制系統的有機集成，使生產相關部門協同工作，保證生產全過程的協調運轉，提高工廠的生產管理水平，實現生產過程的快速反應。蘭州卷煙廠適時提出并實施了“生產執行系統(LY-MES)”，并作為企業易地技改信息化建設總體規劃的重要組成內容。經過一年多的運行，用戶反映良好。2006年經國家權威機構組織的技術鑒定，出具如下鑒定意見： “推動了企業生產管理的科學化和精細化，提升了企業管理水平和市場競爭力，對制造業信息化建設具有很好的示范性，該項目在煙草制造業信息化建設領域達到國際先進水平”

 

（網絡轉載）