大數據分析法則在煙草行業MES系統中的運用

【摘要】煙草行業MES規范正式頒布以來，當前，生產制造執行系統（MES）在煙草行業的應用，已經相當普遍。行業內大部分規模以上的工業企業或早或晚都已經部署和實施了MES系統。但應用范圍大部分僅局限于規范所要求的功能點，缺乏對生產過程進行全面的分析。本文擬從卷煙工廠生產過程中，著重關注的設備、質量和消耗的點入手，運用大數據的分析理論，為企業提供一種低成本、較容易實現的數據分析方法，體現出大數據的真正價值。

【關鍵詞】大數據;MES分析

煙草行業的MES系統的實施已經很普遍。其主要是通過與卷煙工廠各PCS系統的接口，進行功能集成和數據傳輸，來及時了解生產過程的全面情況，以不同的維度在不同的時間段來掌握卷煙的生產過程中各要素之間的變化關系，從而提高卷煙生產過程在線控制能力;通過整合不同來源的數據，比如：實時數據、在線質量數據、設備運行數據、出入庫數據、消耗數據等進行分析，從而找到過程管理中的短板，提高過程管理水平。下面我們結合陜西中煙目前正在實施的MES項目，從卷煙計劃排程和生—產過程質量控制為例，來探討如何運用大數據分析法來完成MES中的功能。

1.卷包排程

卷煙工廠通常的做法是生產組織部門依據省級中煙公司下發的月度生產計劃，按照工廠自身的設備產能，通過收集市場訂單要求、物料的供應情況等外部信息來確定月度各卷包機臺的日作業計劃，并下發各卷包機臺執行。在這里，我們的關注點就是各卷包機臺的每日生產作業計劃。卷煙生產的特點是大批量連續生產作業。這就要求在設備保障和物料供應方面要有足夠的保證。MES系統中根據排產模型、產品模型、交貨期限、訂單優先級、實時生產信息、工作日歷、設備的生產能力等排產資源各方面的信息并結合排產策略，通過排產計算引擎自動的對月度生產計劃進行分解，卷包自動排程制定出詳細的卷包車間的卷包生產作業計劃、卷包生產工單，進行自動排程。

2.制絲排程

以卷包計劃拉動制絲需求，結合排產策略自動產生周期性的制絲計劃通過將卷包日機臺生產任務轉換為煙絲消耗，拉動制絲需求，根據預計煙絲消耗、實際煙絲庫存和制絲線產能，同時結合儲柜留存、設備保養等信息，根據最高最低安全庫存控制煙絲的產量，以保證煙絲正常銜接且不超出工藝時間。按照制絲批次產生規則以及批次優先級的策略產生制絲批次計劃，根據科研配方要求來拉動對梗絲、膨化煙絲、香糖料的需求，保證制絲車間的生產順暢和卷包車間的煙絲供給。通過此功能模塊用戶可以產生一定周期長度的滾動制絲計劃版本，并且提供手工調整等操作可以對制絲計劃版本進行維護。

這些數據的來源包括了ERP、制絲中控、能源管理、卷包數采、高架庫系統及各控制系統的PLC信息。MES通過對這些數據的整合提取，為計劃的制定提供了詳實數據，從而保證了排程的準確及時，達到了參數化的排產計劃調整。僅需對生產環境數據（設備、維保計劃、生產日歷等）按照實際情況做些許微調，即可啟動自動排程;利用現場配備的終端或無線手持式終端，實現生產計劃到班時、機臺和工序段的排程變動進行及時提醒，新生成的生產工單可以即時下發到生產現場，從而達到有效指導生產的作用;拉動式的排程。 “卷包計劃拉動制絲計劃、制絲計劃拉動投料計劃”的模式，保證了生產計劃的系統性，使生產組織由原來的剛性配置、改動困難，變為柔性組織、靈活安排。通過對生產結果的改變自行拉動生產各過程的相應變動，使生產組織更加科學和貼近生產現場實際，提高了生產組織水平;滾動式的排程方式，提高了生產變化應對能力。當發現生產出現異常，影響生產任務執行，系統則快速調整排產資源配置，啟動生產計劃重新排程，形成新的、滿足計劃執行需要的工單，及時調整生產執行，從而保證了生產調度的準確和及時。

在質量管理方面，通過對工藝質量文件中指標的參數化轉換，配置公司、工廠二級參數，實現不同層級參數下的分別分析和考核，同時，通過分析參數與實際執行結果之間的關系，為工藝管理人員尋找參數與標準之間的最佳匹配關系，從而優化工藝技術標準、質量檢驗標準參數提供了數據依據;依據由底層控制系統提供的工藝報警信息，但系統沒有直接將底層系統報警羅列在MES中，而是通過在MES中設置面向工藝質量管理人員的二次報警統計規則，實現在線報警信息的過濾與分析。系統只對管理人員提供現場未按規則采取及時處理措施的報警信息進行提醒，從而了提高工藝質量管理人員進行有效管控的針對性;通過運用大數據分析法的整合，MES系統中包含了功能完備的SPC模塊，不但可以依據采集的過程數據通過SPC模塊的在線分析功能，快速發現和定位生產過程中的重大質量問題，還提供了專業的質量均值、標準偏差、合格比、CPK、工序能力指數的分析工具。通過分析系統還提供了質量追溯工具。可以反向從卷包機臺產品開始上溯到投料出庫的整個生產過程，由系統自動生成產品物料譜系。可以從發現產品質量問題的牌號、班組、機臺、問題物料向上追溯其各環節對應的工單和批次號，通過對工單執行結果的分析，找出產生問題的生產環節。追溯結果提供人工錄入到MES系統中（包括質量問題、追溯情況、原因分析、改進要求、改進措施、效果驗證等內容），還可以對這些數據做進一步統計分析，為提高產品質量，實現均質化生產提供技術手段。

參考文獻

[1]《卷煙工業企業生產執行系統（MES）功能與實施規范》（YC/T 388-2011）.

[2]《大數據技術全解：基礎、設計、開發與實踐》 楊巨龍 電子工業出版社.

作者簡介：張培弘（1966—），男，陜西人，高級信息管理師，研究方向：計算機應用。