1 引言
♣πβ; 煙(yān)草(cǎo)行(xíng)業(yè)正處在一(yī)個(gè)關鍵的(de)重大(dà)聯合重組變革時(s∞♥♥¶hí)期，面臨著(zhe)做(zuò)大(δ≥dà)做(zuò)強的(de)發展機(jī)遇，國(guó)家(jiā)局∑β做(zuò)出了(le)建設“數(shù)字煙(yān)草(cǎo)”，以“信息化(huà)推動改革的(de)發展”的(de)戰略決策。改革後的(de)卷煙(yān)廠(chǎng)将 ♠<作(zuò)為(wèi)中煙(yān)的(de)制(zhì)造單元，其重點業(♦<yè)務主要(yào)放(fàng)在産品制(z↔$♦hì)造、質量管理(lǐ)、成本控制(zhì)επ≈等層面，其關鍵價值鏈轉變為(wèi)從(cóng)原料到(dàoδ×∑)卷煙(yān)産品生(shēng)産的(de)全過程。→和(hé)大(dà)多(duō)數(shù)行(xíng)業(yèπ α)相(xiàng)比，卷煙(yān)企業(yè)的(d£ε >e)信息化(huà)水(shuǐ)平一(yī)∞Ω✔直是(shì)走在前列的(de)，但(dàn)卷∞δ煙(yān)企業(yè)的(de)信息化(huà)系統由于∞♣&子(zǐ)系統間(jiān)缺少(shǎo)“融會(huì)貫通(tōng)”，根本無法承擔企業(yè)重組整合的(de)重任。這(zhè)種Ω¥φ需求主要(yào)表現(xiàn)在如(rú)下(₽§♣xià)幾個(gè)方面：
γ∞δ$①企業(yè)在生(shēng)産計(jì)劃層所關注的(de)各項資源中，生✘∏(shēng)産過程信息雖然是(shì)企業(yè)非→✔λ常重要(yào)的(de)資源，但(dànΩ ≈)在企業(yè)的(de)管理(lǐ)系統中它始終是(shì)“離(lí)線”的(de)，生(shēng)産過程信息始終不(bù)能(néng)Ωπ連續、自(zì)動、完整地(dì)反映在企業(yè×')管理(lǐ)系統中。
②需要(y↓✔♦ào)有(yǒu)效地(dì)解決企業(yè)≠λ"∑生(shēng)産計(jì)劃層與生(shēng) ÷産過程自(zì)動化(huà)之間(jiāλ∑n)相(xiàng)互脫節的(de)矛盾，将傳統的(de)生(shēng)産×↑→管理(lǐ)這(zhè)一(yī)“黑(hēi)箱”作(zuò)業(yè)透明(míng)化(hu↓§à)，充分(fēn)利用(yòng)當前™ 的(de)生(shēng)産實時(shí)數(shù)據，使得(de)生(≈λαshēng)産指揮調度人(rén)員(yuán)在制(zhì)定生(shφ≥♠ēng)産計(jì)劃的(de)過程中，能(néng)>×✘§夠獲得(de)足夠的(de)生(shēng)産現(xi¥<àn)場(chǎng)數(shù)據支持，從(có→ ng)而在考慮生(shēng)産均衡性的(de)同時₽±<✔(shí)，加強生(shēng)産計(jì)劃的☆♦(de)優化(huà)工(gōng)作(zuò)，提高(gāo)生(shēn×★γ±g)産計(jì)劃的(de)實時(shí)性和(hé)靈活性。
③需要(yào)↑'實現(xiàn)企業(yè)應用(yòng)系統的(d ™★e)有(yǒu)效集成，使各方面生(shēng)産管理(lǐ)人(rén®♠β<)員(yuán)及時(shí)掌握質量工(gōngβ₽ )藝、物(wù)料消耗等方面的(de)生(shēng)産信息，找出任何影β•σ(yǐng)響産品質量和(hé)成本的(♥α≠de)問(wèn)題，加強生(shēng)産的(de)在<≠π♦線控制(zhì)，從(cóng)而盡量減少(s •✘hǎo)廢次品量，提高(gāo)單位生(shēng)産效益。
④企業(yèπ")競争能(néng)力的(de)增強體(tǐ)現 ×&&(xiàn)在能(néng)否連續提高(gāo)生(shēng)産線的↓★★∑(de)全面裝備效率-OEE和(hé)生(shēng)産的(de)關鍵性能(néng)指标KPI。生(shēng)産管理(lǐ)決策所依據的(de)數(₽&'shù)據源不(bù)僅僅是(shì)單一(yī)生(sh<©≥≤ēng)産裝置的(de)運行(xíng)情況，還☆↕(hái)應是(shì)來(lái)自(zì)于整個<♦€©(gè)生(shēng)産過程。
★≤;⑤設備維修管理(lǐ)停留在傳統的(de)故 £障應急維修，由于管理(lǐ)手段缺乏，難以進行(xíng)✘×∞維修經驗的(de)積累，維修仍是(shì)主要(yào)依靠于個(gè)人(rβ∏én)技(jì)能(néng)和(hé)經驗，缺乏©★≈π标準化(huà)和(hé)專業(yè)化(huà)的(de)維修經驗♣∑支持，效率不(bù)高(gāo)，需要(yào)改進。
本文(wén)描述基于實際需求設計(jì)與實施的(de)卷煙(yā•☆₩n)企業(yè)生(shēng)産執行(σ♣xíng)系統。該系統符合S95國(guó)際MES标準，并結合國(guó)情實際有(yǒu§÷§£)所擴展，體(tǐ)現(xiàn)了(le)先進性與實用(yòn₩<g)性的(de)統一(yī)。該系統己成功應用(™★©yòng)于國(guó)內(nèi)多(duō)家(jiā) ≤卷煙(yān)企業(yè)，創造了(le)可(kě)觀的(de)經濟效益•β≥¶與社會(huì)效益。
2 系統結構
系統融合了(le)MES先進的(de)管理(lǐ)理(lǐ)念，采用(yò÷§∏∑ng)先進成熟的(de)軟件(jiàn)技(jì)術(shù)．提出面向¥ 卷煙(yān)企業(yè)敏捷制(zhì)造的(de♠≈)技(jì)術(shù)解決方案。如(rú)圖1所示。
2.1 工(gōng)廠(chǎng)實時(shí)，曆史信息集成平台∏£
該平台保證了(le)系統的(de)實時(shí)性。采用♦₩≈₩(yòng)先進的(de)實時(shí)數(shù)據庫技(jì)術(¥¶₹shù)解決生(shēng)産過程數(shù)據的(de)♠★₹大(dà)趣模集(10000點)、長(cháng)周期存貯(1～3年(nián))、現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據÷↔£•過濾、報(bào)警、事(shì)件(jiàn)觸發等。
2.2 生(shēng)産模型平台
該平台保證了(le)系統的(de)可(kě)适應性。MES系統是(shì)一(yī)個(gè)面向生(shēng)産工(gōng)φ∏¥藝過程的(de)管理(lǐ)系統。其适應性主要(yào)體(tǐ)現(xi'£∑àn)在與工(gōng)藝過程的(de)貼合程↔λ度及當工(gōng)藝過程發生(shēng)變化(huà)時(shí)，系↓☆©統适應這(zhè)種變化(huà)的(de)能(néng)力π←≈。
2.3 應用(yòng)系統開(kāi)發平台
&nbsλp;該平台解決系統的(de)可(kě)重構性、可(kě)維護性γ✔。MES采用(yòng)．NET開(kāi)發平台。
2.4 MES集成平台
該平台解決MES的(de)可(kě)集成性、開(kāi)放(fàng)性、可(kě)重構性、互€♦≈操作(zuò)性。随著(zhe)信息技(jì)術(shù)的(de)≠<♣發展，大(dà)型軟件(jiàn)開(kāi)發普遍φ✔£δ采用(yòng)三層的(de)體(tǐ)系結構，應用(yòng↑↑)之間(jiān)采用(yòng)整合技(jì)術(shù)，以♦→實現(xiàn)特定的(de)商業(yè)智能(néng)©。在MES的(de)體(tǐ)系結構中，我們設計(∞≤±♣jì)這(zhè)一(yī)層，其主要(yào)目的∏σ(de)是(shì)為(wèi)所有(yǒu)的α★↕(de)業(yè)務功能(néng)子(zǐ)系統提供一(§✔↔yī)個(gè)相(xiàng)互整合的(de)支撐↕£環境。
2.5 企業(yè)數(shù)據交換平台
↑♥¶; 建立企業(yè)數(shù)據交換平台，從(cóng)根本上(shàng)解決§€±卷煙(yān)企業(yè)信息集成問(wèn)題。可(kαπě)以有(yǒu)多(duō)種方案建立企業(yè)數(£'shù)據交換平台，如(rú)采用(yòng)中間(jiān)件(jiàn)₽♣±&、建立EAI環境(如(rú)WEB SERVICES等)、建立中間(jiān)表(數(shù)據庫共享方式)等。企業(yè)數(shù)據交換平台的(de)選擇需企♣"業(yè)站(zhàn)在CIMS的(de)高(gāo)度來(lái)确定，系統之間(jiān)的(d✔₩→e)集成要(yào)在總體(tǐ)集成方案的(de)指€§導下(xià)由各自(zì)系統完成。
2.6 數(shù)采接口
∞§∏ ; 該接口支持MES系統的(de)開(kāi)放(fàng)性，系統采用(yòn≠<∑↑g)OPC技(jì)術(shù)支持監控應用(yòng✘→)的(de)接口。
3 主要(yào)功能(néng)
&©§←nbsp;卷煙(yān)企業(yè)生(shēng)産執行(xíng)系統采用(≤•'yòng)模型驅動的(de)方式，集成了(le)生(shē↓α☆ng)産排産、指揮調度、質量檢驗、生(sh ↕ēng)産标準管理(lǐ)、設備運行(xíng)維護管>γ©理(lǐ)、物(wù)料跟蹤等不(bù)同的(de)業(yè)務功™∞能(néng)。
&∏♦©nbsp;生(shēng)産排産和(hé)指揮調度功能(néng)的(de)實現(xià₹β₽♥n)：系統接受ERP系統下(xià)達的(de)生(shēng)¥≠₽産計(jì)劃，按照(zhào)卷煙(yān)企業(yè)設備能(néng)力→"及工(gōng)藝特點生(shēng)成日(rì)卷包進度計(jì)劃>₽，并在此基礎上(shàng)分(fēn)解為(wèi)機(ε jī)台作(zuò)業(yè)工(gōng)單。根據卷包的(de)生(shēn♠"®g)産安排，結合煙(yān)絲存貯情況及制(zhì)絲工(gō♣₹☆ng)藝特點，自(zì)動排出每個(gè)制(zhì)絲生₽≤(shēng)産工(gōng)藝單元的(de)作(zuò)業(→¥≤yè)工(gōng)單，并将上(shàng)述作(zuò)業(yè)★≤₹工(gōng)單按照(zhào)“精益制(zhì)造”的(de)調度控制(zhì)模式下(xià)達到(dào)生(♣shēng)産自(zì)動化(huà)單元，即§≥卷包中控和(hé)制(zhì)絲中控系統進'☆✔行(xíng)生(shēng)産執行(x↕∏íng)。生(shēng)産執行(xíng)過程中，系統實時(shí)采集卷包←≠σ中控及制(zhì)絲中控上(shàng)傳的(de)生(shēng)産數(≤£πshù)據，按計(jì)劃工(gōng)單進行(xíngλ>←₽)數(shù)據歸類，通(tōng)過報(bào)表的↔≤(de)形式反饋到(dào)業(yè)務管₹&≈理(lǐ)人(rén)員(yuán)，實現(xià←φn)生(shēng)産調度的(de)閉環管理(lǐ)。
質量檢驗功能(néng)的(de)實現(xiàn)：系統按照(zhào)$✔₹↑企業(yè)質量檢驗規範，通(tōng)過模型驅動技(jì)術(sh≠↕ù)，根據物(wù)料的(de)移動，自(zì)動生(shēng)¥®₩成質量檢驗請(qǐng)求。系統通(tōng)過人(rén)工$÷(gōng)填報(bào)檢測數(shù)據和(hé)自(zì)<'★♥動采集生(shēng)産現(xiàn)場(chǎ€→≤ng)質量儀表檢測設備的(de)數(shù)據兩方面結合得(de)δ"∏★到(dào)質量檢驗原始數(shù)據，并按SPC及質量考核标準自(zì)動進行(xíng)質量分↓✔•σ(fēn)析及評價，形成質量控制(zhì)的(de)閉環<✘©↕。
生(shēng)産标準管理(lǐ)功能(néng)的(δσα₽de)實現(xiàn)：系統管理(lǐ)企業(yè)生(shēng)産标準¶₽，并将生(shēng)産标準下(xià)達到(dào)制(zhì)>♥✘絲中控、卷包中控及動力能(néng)源系統。在設備生(shē©Ω©ng)産運行(xíng)時(shí)采集實際的(de)生(shēn®φ ×g)産工(gōng)藝數(shù)據，并與生(s∏ hēng)産标準進行(xíng)對(duì)比分(fēn)析，為(wèi)制₹$(zhì)定新的(de)生(shēng)産标準，改進生(shēng)産ε 過程提供依據。實現(xiàn)了(le)生'→(shēng)産工(gōng)藝管理(lǐ)的( λde)閉環。
設備運行(xíng)維護管理(lǐ)功能(néng)的(de)實現(←←₹xiàn)：系統從(cóng)企業(yè)ERP中接收資産管理(lǐ)中的(de)設備台♥÷♣帳，制(zhì)定設備維護計(jì)劃，并按設備維護要(yào)求∏•δα進行(xíng)設備維護．通(tōng)過對(duì)維護人(ré®♥εn)員(yuán)的(de)工(gōng)作(zuò∑<)記錄進行(xíng)分(fēn)析，有(☆↑÷♥yǒu)效管理(lǐ)設備維護過程。同時(shí)，根 →€據自(zì)動化(huà)設備的(de)運行(xíng)狀态，實時(shí↑δ)采集設備的(de)啓、停及故障，生(shēng)成設備故障維護請β©→®(qǐng)求，按故障原因、停機(jī)±≤時(shí)間(jiān)進行(xíng)統βε←計(jì)分(fēn)析并生(shēng)成維修經驗庫，指導設¶→$α備的(de)維護保養工(gōng)作(zuò)．實現(♥xiàn)設備管理(lǐ)的(de)閉環。
物(wù)料跟蹤功能(néng)的(de)實現(xiàn)：系π÷<統通(tōng)過對(duì)生(shēng)産過程中♥∏的(de)數(shù)據采集，按批次收集生(shēng)産數(shù)據，通☆<↓≈(tōng)過建立不(bù)同的(de)跟蹤¶↓↔路(lù)線，将生(shēng)産、質檢等分(fēn)散在不(bε'ù)同模塊中的(de)數(shù)據按工±♥(gōng)藝路(lù)線有(yǒu)效組織起來(lái®€∏↔)，實現(xiàn)從(cóng)原料投料到(dào)成品β↓π£入庫的(de)全生(shēng)産過程跟蹤。
系統在上(shàng)述四個(gè)閉環的(de)基礎上(shàngΩ ∏)，集成ERP、制(zhì)絲、卷包、動力能(néng)源、物σ↑Ω(wù)流等企業(yè)自(zì)動化(huà)信息化(huà)系統，↔β實現(xiàn)企業(yè)整體(tǐ)的(de)閉環集♠$成。
此外(wài)，MES系統還(hái)針對(duì)相(xiàng)關功能§≈₩(néng)模塊，設計(jì)實現(xiàn)了(le)大(dà)•♦量的(de)業(yè)務查詢、報(bào)表展示，以及消息呼叫等 π功能(néng)子(zǐ)項，這(zhè)裡(lǐ)不(ε "bù)再贅述。
4 關鍵技(jì)術(shù)及解決思路(lù)
4.1 面向柔性化(huà)加工(gōng)，以提高(gāo 뱕)工(gōng)廠(chǎng)适應性為(λ ★ wèi)目的(de)的(de)生(shēng)産建模與平台技σ♥≠€(jì)術(shù)
按照(zhào)S95标準，建立卷煙(yān)制(zhì)造企業(yè)從(cón∏•∞g)工(gōng)廠(chǎng)到(dào)設備級的∞☆←±(de)物(wù)料模型，同時(shí)建立生(shēng)産工(gōng₽÷)藝流程、質量控制(zhì)、設備維護、生(shēng)産标準♦★λ¥的(de)邏輯模型。這(zhè)種基于模型的(de)系統構架方式，使系統能(n• "£éng)夠很(hěn)好(hǎo)融合不(£"¶↔bù)同企業(yè)的(de)業(yè)務過程，并與生(shēng)産實∏ 時(shí)集成，實現(xiàn)生(shēng)産調度信息、質> $量檢驗信息、工(gōng)藝标準信息、設備狀态信息與物(wù)流信息、工≥₽≈(gōng)藝狀态信息與生(shēng)産調度工(gōng)作(zuò)流的αΩπ(de)大(dà)統一(yī)。當生(shēnβ₽☆g)産工(gōng)藝過程發生(shēng)變化(huà)βγ∑≥時(shí)，比如(rú)增加一(yī)套處理(l£☆ǐ)設備：增加一(yī)組儲櫃等，通(tōng)過調整模型，而不(bù)用←¥ (yòng)修改業(yè)務功能(néng)系統，就(jiù)能(né↔←ng)使MES适應新的(de)需求。這(zhè)比傳統基于功能(néng)∏✔✘¥的(de)MES系統有(yǒu)更強的(de)适應性。
4.2 面向批次制(zhì)造模式，以提高(gāo)實時(shí)響應與決策能¶γ(néng)力的(de)實時(shí)數(shù)據δε≥采集及KPI統計(jì)技(jì)術(shù)
結合批次制(zhì)造的(de)模式，MES采用(yòng)了(le)實時(shí)數(shù)據""✔庫，可(kě)以實現(xiàn)對(duì)€♣生(shēng)産實時(shí)信息的(✔↔de)即時(shí)處理(lǐ)，系統反饋時(£γ♥&shí)間(jiān)不(bù)大(dà)于60 s。基于批次制(zhì)造工(gōng)藝特點，±→★在生(shēng)産模型中實現(xiàn)了(le)KPI統計(jì)的(de)邏輯模型，即将數(shù÷♣)據需要(yào)采集時(shí)，模型↓π∑©驅動自(zì)動采集，當需要(yào)分(fēn)析與彙總時(shí& α•)，模型驅動自(zì)動彙總分(fēn)析。比那(nà)些(xi∑∑ē)隻靠填報(bào)方式現(xiàn)場≤←&(chǎng)數(shù)據的(de)MES系統，在數(shù)據處理(lǐ)的(de)及時×♣(shí)性和(hé)準确性、曆史數(shù)據→∑的(de)積累和(hé)分(fēn)析利用(y↓ $òng)等方面具有(yǒu)極大(dà)優勢。
4.3 面向現(xiàn)代集成制(zhì)造系統，以實現(xiàn)企業(yè)σ全局優化(huà)為(wèi)目标的(de)縱向集成技(jì)術(shù)。
采用(yòng)現(xiàn)代集成技(jì)術(σ®shù)(中間(jiān)件(jiàn))解決MES與ERP、MES與控制(zhì)系統、MES與立體(tǐ)倉庫系統、MES與動力能(néng)源系統的(de)集成問("±wèn)題。這(zhè)種基于标準業(yè)務模型(所有(yǒu)數(shù)據模型化(huà))的(de)集成技(jì)術(shù)，通(tōng)過對(duì €)計(jì)劃執行(xíng)流、物(wù)料£÷™流、設備和(hé)裝置的(de)管理(l"↔←πǐ)與控制(zhì)、質量管理(lǐ)流和(hé)£✘工(gōng)藝監控流的(de)跟蹤與反饋，實現(xiδπàn)企業(yè)從(cóng)經營層到(dào)操₽← 作(zuò)層的(de)縱向集成。生(shēng)産執行(xíng)系統(MES)的(de)建立，不(bù)僅使企業(yè)生(shēng)産管理(lǐ)實←α現(xiàn)數(shù)字化(huà)、可(kě)©'視(shì)化(huà)、扁平化(huà)，而且使與生(shēnπ↓&×g)産執行(xíng)系統(MES)相(xiàng)集成的(de)ERP系統實現(xiàn)了(le)真實的(de)生(•&£™shēng)産實績的(de)管理(lǐ)，各生≥✘★ε(shēng)産自(zì)動化(huà)系統得(de)到(dào)了(le∞γ)實時(shí)的(de)生(shēng)産×♥ε指令及标準，提升了(le)卷煙(yān)企業(γ☆yè)整體(tǐ)信息化(huà)的(de)水(shuǐ)平，γ£γ發揮了(le)整體(tǐ)信息化(huà)的(de)效能(nén"<™g)。
蘭州卷煙(yān)廠(chǎng)通(tōng)過。十五”易地(dì)改造項目，使生(shēng)産自(zì)動化 ¶✔(huà)程度得(de)到(dào)了(l©↑e)極大(dà)提高(gāo)。為(wèi)了(le ±←&)實現(xiàn)從(cóng)企業(yè)管理(∞γ§lǐ)、生(shēng)産指揮到(dào)生(shēng)産自(zì)動化(huà)控制(zhì)系統的(de)有(y₽≤ǒu)機(jī)集成，使生(shēng)産相(xi♥×àng)關部門(mén)協同工(gōng)作(zuò)，保證生(shēn♦&g)産全過程的(de)協調運轉，提高(gāo)工(gōng)廠(chǎng★€÷")的(de)生(shēng)産管理(lǐ)∏π水(shuǐ)平，實現(xiàn)生(shēng)産過程的(de ∏ )快(kuài)速反應。蘭州卷煙(yān)廠(chǎng)适時(shí)提出€>✘并實施了(le)“生(shēng)産執行(xíng)系統(LY-MES)”，并作(zuò)為(wèi)企業(yè)易地(dì)技(jì)改信息化£¥(huà)建設總體(tǐ)規劃的(de)重要(yào)組成¶→&內(nèi)容。經過一(yī)年(nián)多(duō)↑₽↕的(de)運行(xíng)，用(yòng)戶♥↔反映良好(hǎo)。2006年(nián)經國(guó)家(jiā)權威機(jī)構組織的(de)技(α>jì)術(shù)鑒定，出具如(rú)下(∞♠♠™xià)鑒定意見(jiàn)： “推動了(le)企業(yè)生(shēng)産管理(lα<βǐ)的(de)科(kē)學化(huà)和(hé)精細化(huà)，提升了(l₽×e)企業(yè)管理(lǐ)水(shuǐ)平和(hé)市(shì)場(chǎ¶↑ng)競争力，對(duì)制(zhì)造業(yè)← ♥信息化(huà)建設具有(yǒu)很(hěn)好(hǎo)的(de)示範性， 'π×該項目在煙(yān)草(cǎo)制(zhì)造業(yπè)信息化(huà)建設領域達到(dào)國(guó)際先進水(shuǐ↔✘)平”
（網絡轉載）
