數字煙草體系下的工單協同及其應用

摘要：工單是數字煙草體系下卷煙工業企業的業務框架，工單協同則是實現數字煙草的基礎條件。文章首先通過梳理卷煙工業企業的業務條線，建立了滿足卷煙生產的工單體系，然后詳細闡述了工單協同的條件、方式及實現方式，最后對建立工單協同的后續應用進行了系統的歸納。

關鍵詞：數字煙草；工單協同；批次關聯

中圖分類號：TS44文獻標識碼：A文章編號：1006-8937（2011）18-0036-04

1概述

在國家煙草局下發的《“卷煙上水平”總體規劃征求意見稿》中，提出了“品牌發展上水平、原料保障上水平、技術創新上水平、市場營銷上水平、基礎管理上水平”等五個方面的上水平；《數字煙草發展綱要》中，國家局提出了今后一段時間內行業信息化建設的目標是建設“上下貫通、左右協同、資源共享的一體化數字煙草”；針對行業信息化的要求，安徽省中煙工業公司也提出了建設“上下貫通、左右協同、資源共享的一體化數字煙草”的目標。

目前，行業信息化現狀，特別是安徽中煙公司的信息化建設現狀還不能滿足這一要求，主要表現在信息化體系建設不夠完善、信息系統的孤島與斷層、功能的缺失，而且缺乏一種有效的手段將分散在各部門、各信息系統的生產、質量、物流等方面的數據關聯起來，進行更深層次的綜合分析與利用。

在《安徽中煙“十二五”信息化規劃》的框架下，文章引入工單協同來解決卷煙工業企業信息化所面臨的問題，通過建立卷煙工煙企業工單體系，并且詳細闡述工單的協同方式及后續應用，來解決卷業工業企業信息化所面臨的問題。

文章首先系統分析了卷煙工業企業工單體系的構成以及各類工單的相關性；其次說明了在智能化工廠要求下，工單之間如何完成智能化協同；再次論述了基于工單協同，智能化工廠能夠進行的后續應用；最后，總結了工單協同所面臨的問題及未來的應對措施。

2卷煙工業企業的工單體系

2.1工單體系構成

所謂的工單由一個和多個作業組成的任務集合，是上級部門下達任務，下級部門領受任務的依據。

卷煙工業企業的業務是以滿足生產為核心，調度各生產環節的物料供應及能源供應，因此智能化卷煙工業企業中的工單包括生產工單、物流工單及動力供應工單等類型。每一類工單分別對應不同的業務域，負責相關生產組織開展及物流運作。幾類工單具體包括的內容及涉及相關的業務如下。

2.1.1生產工單

生產工單負責卷煙工業企業中的卷煙生產組織、管控職能。包括：

①制絲工單。指導制絲車間生產活動的工單，以批為單位。由于制絲生產是基于工藝段的配方式生產，各工藝段是制絲中控系統控制的最小單位，因此制絲工單除了限定該批次成品絲生產的批次、牌名等信息外，還包含沿該牌名的生產路徑上各工藝段的生產指令，大致限定了每個工藝段滿足生產的開始時間與結束時間、生產量、生產順序等信息。

②卷包工單。指導卷包車間的卷接與包裝生產的工單信息，包括卷接及包裝的機臺、牌名、生產量、生產日期、班次等信息。

2.1.2物流工單

物流工單是指為滿足制絲及卷包生產需要而進行的物流運作對應的工單，包括以下幾個方面的工單：

①原料庫出庫工單。指導滿足近期制絲生產的原料醇化庫出庫作業；出庫工單執行信息中包括出庫批次的電子標簽、原料重量、工藝質量、供應商信息，作為質量追溯時銜接卷煙工業企業上流的打葉復烤企業、煙葉基地等環節的必備信息。

②片煙高架庫的入出庫工單。高架庫的入庫工單與原料庫出庫工單對應，接收各批次的原料，銜接原料環節的工藝質量、物流運作信息。

③輔材庫出庫工單。指導輔材平衡庫的托盤出庫，收集與卷包生產工單相關聯的輔材供應信息，包括輔材單品種信息、供應商信息等。

④濾棒成型工單。針對卷包生產計劃對濾棒的需求，指導濾棒成型生產。

⑤成品庫入庫工單。根據卷包生產計劃，生成成品入庫工單，指導成品入庫作業。

2.1.3動力供應工單

動力供應工單指導滿足卷包及制絲生產的能源動力供應的重大動力設備的生產作業，根據卷包生產工單及制絲生產工單產生，并且根據兩類工單的執行情況進行動態觸發調度。

2.2工單協同的基礎條件

為了達到工單協同的目的，首先必須實現工藝自動化。所謂工藝自動化，是指在生產過程中，各生產環節的生產工單，生產工藝規范能夠同步下達到底層生產控制單元及生產設備，并且各單元能夠在統一調度前提下實現生產的協調與聯動，生產環節的產量、消耗、工藝質量數據能夠實現向上采集到信息管理層，完成相關的關聯分析，實現生產工藝的閉環管理。

信息化與工藝自動化的融合，是實現生產管控的精細化、智能化的必備條件。但是二者的融合，是需要一定的前提與條件，主要表現在：

①生產裝備的數字化：雖然現在的卷煙生產設備已經實現了很大程度上的數據化，但是設備與設備之間的銜接數字化程度不高，導致在很多生產環節，還需要大量的人工干預。

②指揮調度的協調聯動：卷煙生產的原料、輔料、能源、制絲、卷包及成品等各生產環節雖然在生產過程中，按照生產計劃組織生產，但是具體生產任務由不同部門各自安排，更細粒度的生產協同無法實現，導致生產及工藝信息無法關聯，也是影響信息化與工藝自動化融合的一個主要方面。

③設備數據可采集：工藝自動化要求所有與生產及工藝相關的數據都是可采集的，但現實情況不能夠完全實現這一點。雖然底層設備提供了大量可采集的數據，但是有些數據，如設備之間的銜接需要人工完成（如卷接與包裝機臺之間的連接關系的變動），這些信息不能及時收錄信息系統，也會影響信息化與工藝自動化融合。

3工單協同的實現

工單協同是基于煙廠信息化體系中各信息系統之間的配合而實現的。“十二五”期間，煙廠級典型的信息化應用架構包括1大核心系統+11個底層生產控制系統。

信息化建設圍繞生產信息化展開，其中工廠生產執行系統（MES）是全廠信息化建設的核心，向上銜接中煙工業公司級系統，向下銜接生產物流現場作業與管理系統，對生產計劃調度、工藝質量控制、設備運維、倉儲物流運作等生產運作核心業務提供信息化支撐平臺。

在現場作業過程控制與管理系統方面，面向三大工段生產作業規劃建設制絲總控系統、卷包數采系統、能源管控系統；面向生產質量儀器檢驗工作，規劃質檢儀器數采系統；面向原輔料、備件、成品物流配送與倉儲管理建設片煙高架庫系統、成品煙絲輸送系統、濾棒庫系統、輔材平衡庫及AGV系統、成品庫管及其自動化系統（主要實施行業托盤聯運項目）、五金配件及其自動化系統（自動貨柜和庫管）、原料養護綜合管理系統（溫濕度檢測和養護作業管理）。

3.1工單協同的層次

行業的業務發展需求、“十二五”期間行業及安徽中煙信息化建設的目標，要求建設協同化的數字煙草體系，該體系主要從三個層次上實現協同：

①生產控制層的協同。控制層的協同是指生產過程中制絲、卷包生產環節的協同，同時協同能源動力的生產供應、物流環節的原料片煙、成品絲、輔材及濾棒供應及成品入庫等各生產環節。

②生產執行層的協同。生產執行層的工作以生產計劃的執行為主線，協同全廠范圍內的質量管理控制、倉儲物流運作、能源動力供應等業務域的業務條線活動，達到加強過程控制、提高產品質量控制能力、優化流程、提高效率、降低制造消耗與制造成本的目的；

③中煙公司管理層次的協同。以全行業供應鏈為主線，協同中煙層次的四大中心，即市場營銷中心、技術研發中心、生產制造中心及物資采購中心的核心職能。通過建立和完善“四個中心”的協調聯動機制，優化流程，整合資源，提高企業的科技力、營銷力、制造力、采購力。

3.2工單協同方式

中煙公司管理層次的協同通過各類計劃之間的協同實現，而生產執行層及底層控制兩個層次，即卷煙工業企業的不同業務域之間協同是通過工單之間的協同來實現的。

3.2.1工單生成的協同

工單之所以能夠協同，根本原因是各業務域的工單都是基于安徽中煙下達的生產計劃通過車間排產過程統一生成的。生成過程如圖1所示。

煙廠從中煙工業公司獲取生產計劃（可能是月粒度或者周粒度的），根據廠內的設備運維情況、片煙高架庫原料儲備情況，對計劃進行分解，形成物料需求計劃、制絲生產日計劃及卷包生產日計劃，作為車間排產的輸入信息，完成生產計劃的分解，形成各類工單。由此可知，這些類型的工單，特別是制絲生產與卷包生產相關的工單之間建立了緊密的關聯，這也是工單之間實現協同的基礎條件。

建立關聯的工單由生產執行系統下達到相應的物流及生產控制系統，并且調度這些工單在控制系統中執行。

3.2.2工單執行的協同

基于工單生成時它們之間的聯系，工單在執行時，能夠通過信息系統之間的接口實現工單的協同執行。協同主要存在于以下幾類工單之間。

①制絲工單與片煙高架出庫工單。制絲生產的開始環節，即切片投料段的生產原料來自片煙高架庫的出庫，因此制絲工單的執行，將觸發片煙高架庫出庫工單執行。

②制絲工單與成品煙絲庫入庫工單:制絲生產的結束環節，即摻配加香后，成品煙絲通過自動裝箱系統裝箱，進入成品煙絲庫。因此制絲工單的摻配加香指令觸發成品煙絲入庫工單的執行，而且摻配加香生產指令的執行結束的關閉，同時觸發入庫工單的關閉。

③卷包工單與物流庫出庫工單。卷包生產的執行，需要上游物流環節供應成品絲，協同成品煙絲、輔材、濾棒托盤的出庫操作。因此卷包工單執行，必然拉動成品煙絲、輔材、濾棒托盤等物流倉庫的出庫工單的執行。

④卷包工單與成品庫入庫工單。卷包生產的執行，產出的成品煙最終需要通過成品庫與商業系統銜接，進入銷售環節。卷包工單執行，必然拉動成品庫入庫工單的執行。

3.3工單協同實現

卷煙工業企業的工單協同主要在三個層次上實現。

①生產執行層的協同。根據中煙工業公司下達的生產計劃要求，通過車間排產分解得到卷包、制絲生產的生產工單，并且圍繞卷包生產工單與制絲生產工單，產生與生產相關物流供應工單，從而這些工單之間建立了關聯。各類工單同步下達到底層控制系統，生產執行系統下達卷包、制絲生產工單的調度指令，開始執行生產工單，同時向物流及能源管控系統中下達工單調度指令，指導物流工單及動力工單的執行，實現工單在生產執行層的協同。

②信息管理層協同。底層控制系統的信息管理層之間實現生產工單與物流工單或者生產工單與能源工單之間的局部協同。生產工單在生產底層控制系統調度下開始執行，同時把生產工單的狀態通過信息系統接口反饋給相關的底層物流系統，物流系統的信息管理層根據生產工單的狀態，調度相關的物流工單的執行（出庫或者入庫），實現生產工單與相關物流工單之間的局部協同。

③電控層協同。電控層協同與信息管理層協同的方式類似：物流系統的底層設備延伸到生產機臺（或者工藝段），由生產操作工通過電控信號通知物流系統完成物流工單的調度執行，而通過信息管理層實現正在執行的物流工單與生產工單的協同。

4工單協同的應用

卷煙工業企業中工單體系構成了整個企業運作的骨架，基于工單之間的協同與關聯，以及工單在執行過程中具體執行信息的收集，將卷煙生產過程中的相關信息關聯起來，即所謂的批次關聯。基于批次關聯信息，可以實現生產計劃跟蹤、準時化生產、批次跟蹤與追溯及質量追溯等綜合應用。

4.1批次關聯

基于批次進行統一管理的信息主要包括以下幾個方面：

①制絲批次信息。批次關聯的核心，主線索。關聯進來的制絲批次信息、與批次生產相關的各制絲工藝段計量點信息、各工藝檢測點的檢測信息；制絲批次相關的各類儲柜進出柜記錄、儲柜儲量信息。

②卷包生產信息。卷包機臺生產記錄、卷包輔料消耗信息、成品理化檢驗信息、卷包過程工藝參數信息等。

③成品絲消耗信息。成品絲消耗信息是銜接制絲批次與卷包生產的關鍵環節。本環節包括的信息有：成品絲消耗信息、成品絲醇化工藝信息。

④批次輔材信息。包括輔材托盤信息、輔材配盤信息。輔材托盤消耗信息；通過輔材托盤消耗信息及輔材配盤信息，將卷包生產與輔材單品種信息關聯起來，實現批次輔材的關聯。

⑤原料信息。通過片煙信息，將制絲批次與原料關聯，關注制絲源頭的質量信息。本環節關聯的需要的信息包括：片煙出庫信息、片煙配方信息、片煙組份原料信息、原料醇化工藝信息等。

⑥濾棒信息。通過發射機臺與卷包機臺之間的輔連關系，將濾棒消耗信息、濾棒出庫信息、濾棒成型信息、絲束信息等納入到關聯環節。

通過這些信息的關聯，形成了以制絲批次為核心的批次管理模型，如圖2所示。

4.2生產計劃跟蹤

基于工單的協同及批次關聯信息，生產管理部門能夠對中煙生產計劃的完成情況進行跟蹤。

通過生產計劃信息，獲取為滿足該生產計劃而組織生產的制絲及卷包生產工單信息，并且將制絲及卷包生產工單的實際執行信息分別進行匯總，就可以得到該生產計劃相關的制絲及卷包生產產量信息，與生產計劃中相關的產量信息進行對比，實現生產計劃的動態跟蹤。

4.3質量追溯

工單的協同，將每個批次的卷煙生產中各個環節的生產工單、物流工單及能源動力工單之間建立了關聯，而批次關聯則將每一個批次生產過程中的質量、產量、消耗等信息通過與工單關聯收集起來。因此基于工單協同與批次關聯，可以實現全過程的質量追溯。

質量追溯基于批次關聯信息，關聯卷包成品、卷包生產到制絲生產及原料等環節的質量信息，并且關聯到生產過程中的人員、設備、環境、能源供應等可能影響產品質量的因素信息，查找分析并且定位影響質量的根本原因。

4.4準時化生產分析

生產工單中包含的計劃開始時間與計劃結束時間，是在車間排產考慮生產設備產能、物料供應等客觀條件下進行科學合理的排定結果。生產工單下達到各底層控制系統后，會因為各種原因，生產工單的實際執行時間與計劃開始時間之間有些偏差。準時化生產分析可以將工單的實際執行時間與計劃執行時間進行比對，并且通過建立科學的評定指標，判定生產安排的合理性以及工單執行與計劃的符合度。

5結語

工單體系構成了數字化工廠的核心骨架，而工單的協同則是數字化煙草的核心理念，也是其必由之路。但是，由于行業的信息化現狀的限制，生產執行系統在行業內的實施及應用狀態不容樂觀，因此在卷煙工業企業中，目前的工單協同處于剛剛起步階段，很大程度上只能做到局部的協同，而且關于工單協同的后續應用也很少，其根本原因包括以下幾個方面：

首先，卷煙工業企業中生產執行系統實現及應用不太普遍。生產執行系統是工單協同的基礎，也是工單協同后續應用的依賴平臺。生產執行系統應用現狀，限制了工單協同思想的推廣及應用。其次，底層設備及相關控制系統還不能做到全數字化。各類工單不能夠真正下達到底層控制系統的監控層，底層數據無法完全采集。這必然會影響工單協同的應用效果。最后，生產批次關聯不充分。由于生產過程中的幾個環節，如喂絲機與卷接機、卷接包裝機之間的連接信息不充分，很難做到整個生產批次從制絲到卷包的關聯。

隨著安徽中煙“十二五”信息化規劃的開展，將逐步解決工單協同中面臨的問題，逐步實現工單在卷煙工業企業中的全面協同及綜合應用。

參考文獻：

[1] 國家煙草專賣局.數字煙草發展綱要[DB/OL].http://www. tobacco.gov.cn，2008-9-25.