基于MES的煙草生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊應用研究

任海銘 郭大權(quán)

摘要：煙草行業(yè)的生產(chǎn)過程具有流程行業(yè)和離散行業(yè)的特點，其產(chǎn)品也具有國家嚴格管理的特點。所以煙草企業(yè)對產(chǎn)品的質(zhì)量要求很高。同時煙草企業(yè)對信息化改造也在進行，如何將質(zhì)量管理集成到生產(chǎn)管理是一個急需解決的問題。本文提出了基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的煙草生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊，通過企業(yè)的實際應用驗證，證明了該模塊的可用性，能夠幫助企業(yè)有效提高產(chǎn)品質(zhì)量的管理水平。

關鍵詞：生產(chǎn)管理;MES;煙草;質(zhì)量管理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0224-03

1概述

煙草行業(yè)是具有高度特點的制造行業(yè)，其產(chǎn)品受到國家嚴格的控制，而且其生產(chǎn)環(huán)節(jié)也具有自己的特點。在生產(chǎn)的前段，制絲等工序具有典型的流程行業(yè)的特點，生產(chǎn)過程連續(xù)，而且不能中斷，生產(chǎn)參數(shù)要嚴格控制而且還有保密措施;在生產(chǎn)的后段，煙草的卷切包工序具有典型的離散行業(yè)的特點，可以多機并行生產(chǎn)，根據(jù)不同的產(chǎn)品配方，將多種原材料進行組裝生產(chǎn)，生產(chǎn)過程離散且并行。這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)特點以及國家的高度管控，使得煙草企業(yè)對生產(chǎn)管理更加嚴格，同時對產(chǎn)品的質(zhì)量管控也更加嚴格。

針對這些問題，很多煙草企業(yè)開始對企業(yè)進行技術改造，首先進行的就是生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化改造，使整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)實現(xiàn)高度的可控。同時針對質(zhì)量的高要求，不斷地完善生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)舊。

本文針對煙草企業(yè)的質(zhì)量管理問題，提出了基于制造執(zhí)行系統(tǒng)的煙草生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊，幫助煙草企業(yè)實現(xiàn)質(zhì)量管理的信息化，并且能夠在生產(chǎn)環(huán)節(jié)對質(zhì)量進行管理和干預，保證產(chǎn)品的質(zhì)量。同時，提高生產(chǎn)效率，提前發(fā)現(xiàn)問題，并解決問題。實現(xiàn)企業(yè)的提質(zhì)降耗。

2制造執(zhí)行系統(tǒng)概述

制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES，Manufacturing Execution System），是面向制造企業(yè)車間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，主要作用是對制造企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供信息化的管理，并且能夠?qū)⒖刂频牧６冉档停岣咂髽I(yè)的生產(chǎn)管理效率。MES由MESA（ManufacturingExecution System Association，制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會）做出了定義，可以告訴企業(yè)如何生產(chǎn)、可以生產(chǎn)什么、在什么時間生產(chǎn)什么以及在什么時間已生產(chǎn)什么。解決企業(yè)的控制級與企業(yè)級管理系統(tǒng)的基本業(yè)務流程溝通問題，讓生產(chǎn)管理和控制的環(huán)節(jié)更加流暢，保證企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

在生產(chǎn)管理的層面上，MES與ERP（Enterprise ResourcePlanning，企業(yè)資源計劃）有較大的區(qū)別。ERP面向的是企業(yè)管理層級的訂單和生產(chǎn)管理，對生產(chǎn)管理的粒度較大，對生產(chǎn)訂單執(zhí)行的細節(jié)無法管控，但是MES能夠?qū)⑸a(chǎn)過程的信息化數(shù)據(jù)進行收集整理和分析，使管理者能夠?qū)崟r的了解生產(chǎn)訂單的執(zhí)行情況，并根據(jù)需要對生產(chǎn)流程進行調(diào)整，或者根據(jù)訂單的更新情況，例如訂單的修改、訂單的優(yōu)先級調(diào)整和訂單的暫停等變化，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行調(diào)整，并且最大限度地不影響生產(chǎn)效率[4]。

ISA-95是由ISA（儀表、系統(tǒng)和自動化協(xié)會）在1995年投票通過的，面向企業(yè)系統(tǒng)與控制系統(tǒng)集成國際標準，也被稱為SP-95標準。該標準定義了企業(yè)商業(yè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)之間的集成，主要可以分成三個層次：企業(yè)功能、信息流和控制功能。該標準的推出，定義了企業(yè)級業(yè)務系統(tǒng)與工廠車間級控制系統(tǒng)相集成時所使用的術語和模型，使得MES的推廣和應用得到了技術上的保證。ISA95功能層次模型如圖l所示。

在ISA-95標準中，有不同的模型分別對應這些功能部分，所以也為企業(yè)的MES系統(tǒng)設計和構(gòu)架提供了依據(jù)。幫助企業(yè)在生產(chǎn)管理的環(huán)節(jié)能夠與世界接軌，方便企業(yè)的國際化和標準化。

3質(zhì)量管理架構(gòu)設計

產(chǎn)品的質(zhì)量管理，主要分為以下幾個部分：質(zhì)量監(jiān)控、異常管理、質(zhì)量分析、質(zhì)量工具、質(zhì)量改進[5][6]。架構(gòu)如圖2所示。

3.1質(zhì)量監(jiān)控

質(zhì)量監(jiān)控主要通過在生產(chǎn)線上采集到的數(shù)據(jù)，以及系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)，建立一個針對產(chǎn)品質(zhì)量、參數(shù)質(zhì)量和質(zhì)量分析的監(jiān)控和跟蹤體系。幫助生產(chǎn)操作者和質(zhì)量管理員對產(chǎn)品的質(zhì)量進行管理和追蹤，并且能夠分析產(chǎn)品質(zhì)量的變化趨勢，提前介入產(chǎn)品質(zhì)量問題，防止產(chǎn)品質(zhì)量出現(xiàn)偏差，影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和整體質(zhì)量。

3.2異常管理

異常管理主要指的是在生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的與工藝要求不相符合的事件，這類事件包括參數(shù)的異常、檢驗的異常、生產(chǎn)過程中的異常等。所有偏離了設計的生產(chǎn)環(huán)節(jié)的事件都被異常管理系統(tǒng)所捕獲，并記錄下來。在獲得異常事件后，對事件進行分析，防止影響生產(chǎn)的事件再次發(fā)生。異常管理包括了異常事件記錄、異常事件分析、異常事件處理等子模塊。

3.3質(zhì)量分析

質(zhì)量分析主要面向產(chǎn)品的質(zhì)量數(shù)據(jù)進行分析。我們通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)采集的數(shù)據(jù)，以及異常的記錄，能夠定位質(zhì)量出現(xiàn)偏差的工序或者工段，或者操作者和工藝，幫助企業(yè)不斷地改進產(chǎn)品質(zhì)量。

3.4質(zhì)量工具

質(zhì)量工具與質(zhì)量分析一樣是面向產(chǎn)品質(zhì)量分析的功能，通過向質(zhì)量分析提供工具，實現(xiàn)其功能，并且質(zhì)量工具可以根據(jù)企業(yè)的需要，不斷地進行改進，或者設計新的工具，對不同的質(zhì)量目標進行分析。

3.5質(zhì)量改進

結(jié)合質(zhì)量工具和質(zhì)量分析，可以分析產(chǎn)品在生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量短板，并且預測生產(chǎn)環(huán)節(jié)的質(zhì)量問題，提前介入防止產(chǎn)品質(zhì)量受到影響。針對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的短板進行改進，不斷地完善生產(chǎn)管理，實現(xiàn)企業(yè)的提質(zhì)降耗的目標。

4質(zhì)量管理模塊的實現(xiàn)

通過前期MES在煙草企業(yè)的部署和實施，能夠驗證信息化管理是可以有效幫助企業(yè)的生產(chǎn)管理提高生產(chǎn)和管理效率的，作為MES中的一個關鍵的功能模塊，質(zhì)量管理模塊在實現(xiàn)時，需要基于MES平臺的整體設計和實現(xiàn)去進行開發(fā)。所以，基于此，本文的質(zhì)量管理功能模塊采用了基于微軟.Net平臺的WPF技術，使用C#開發(fā)，結(jié)合SQL Server數(shù)據(jù)庫對數(shù)據(jù)進行管理。其中數(shù)據(jù)集是由MES平臺統(tǒng)一處理，避免了數(shù)據(jù)的冗余和沖突，而且集中管理的數(shù)據(jù)方便平臺的各個功能模塊使用。以質(zhì)量分析為例，說明模塊的實現(xiàn)。

批次參數(shù)評價分析的功能為查詢批次參數(shù)QI（質(zhì)量檢測）和相關統(tǒng)計信息。單擊首頁左側(cè)系統(tǒng)菜單樹參數(shù)QI分析進入批次參數(shù)首頁面。系統(tǒng)默認的開始日期為當前時間的前一天，結(jié)束時間為當前日期，用戶可以手動選擇查詢條件，如批次號、QI、車間、生產(chǎn)線、工序、參數(shù)和牌號，支持工藝路線的聯(lián)動選擇，如選擇某一個生產(chǎn)線，則會在工序選擇列表中顯示該工段下的工序，選擇工序后，參數(shù)選擇列表中顯示該工序下的參數(shù)。點擊“查詢”按鈕，查詢出這段時間內(nèi)的批次參數(shù)統(tǒng)計信息，主要包括工藝路線，QI情況，離散度，CPK，標準偏差，合格率，斷流次數(shù)，斷流時間等統(tǒng)計信息。雙擊批次信息時，會彈出新的頁面，顯示當前雙擊批次的具體信息和時間序列圖如圖3所示。

該模塊有<導出原始數(shù)據(jù)>、<導出統(tǒng)計數(shù)據(jù)>、<刪除>、<確定>按鈕，分別可以實現(xiàn)單批次的原始數(shù)據(jù)導出，和所有查詢結(jié)果的導出功能、刪除批統(tǒng)計信息、選擇需要顯示的數(shù)據(jù)。

（1）<導出原始數(shù)據(jù)>：首先在查詢結(jié)果中選中需要導出原始數(shù)據(jù)的批次記錄，該記錄會變成黃色，然后點擊導出原始數(shù)據(jù)，可以將該批次的原始數(shù)據(jù)導出到本地Excel表格。

（2）<導出統(tǒng)計數(shù)據(jù)>：在查詢到批次信息之后，直接點擊導出統(tǒng)計數(shù)據(jù)，將查詢結(jié)果導出到本地Excel表格。

（3）<刪除>：點擊某一個批次后，點擊<刪除>按鈕，當改批次工序有一個QI大于0的情況，該批次就不能刪除，否則反之。

（4）<確定>：在列表選擇中，勾選需要顯示的列后，點擊<確定按鈕>，頁面數(shù)據(jù)就根據(jù)勾選的展示數(shù)據(jù)。

（5）備注：統(tǒng)計項中的不合格時間、頭料時間、尾料時間、非穩(wěn)態(tài)QI針對非穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計。而最大值、最小值、平均值、穩(wěn)態(tài)QI、離散度、偏離度、K、CP、CPK、合格率、標準偏差針對穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)進行計算。

5結(jié)論

通過對煙草企業(yè)現(xiàn)有質(zhì)量管理的調(diào)研分析，再結(jié)合企業(yè)已經(jīng)部署實施的MES，本文設計并開發(fā)了煙草生產(chǎn)質(zhì)量管理模塊，并集成在MES平臺中。通過在企業(yè)中的現(xiàn)場應用實驗，驗證了該設計方法的合理性和可行性。在企業(yè)后續(xù)的使用過程中，能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平，并且對產(chǎn)品的生產(chǎn)效率提高有一定的幫助。證明了質(zhì)量管理模塊能夠在企業(yè)中實際應用，對煙草行業(yè)的發(fā)展有一定的幫助，更好的增加了企業(yè)的市場競爭力。

參考文獻：

[1]張偉，于成龍，侯俊杰，等.航天產(chǎn)品裝配質(zhì)量可追溯管理系統(tǒng)探討[J].航天制造技術，2019（5）：55-60.

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[3]李利.E公司生產(chǎn)管理優(yōu)化研究[D].華中科技大學，2018.

[4]楊麗.質(zhì)量分析與質(zhì)量管理在化工生產(chǎn)中的重要性[JJ科技風，2017（15）：154.

[5]馬忠惠.一汽通用質(zhì)量管理體系優(yōu)化研究[D].吉林大學，2015.

[6]孫亮.六西格瑪管理方法在供應鏈質(zhì)量管理中的應用研究[D].吉林大學，2014.

【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2019-10 -12

作者簡介：任海銘（197 5-），男，黑龍江哈爾濱人，研究生（碩士），研究方向為信息管理系統(tǒng)設計與研究、自動化系統(tǒng)應用研究;郭大權(quán)

（1983-），男，遼寧普蘭店人，碩士，研究方向為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)設計與應用。