信息化技術在卷包車間生產過程應用淺析

紅云紅河煙草(集團)有限責任公司昆明卷煙廠 云南 昆明 650000

0 引言

目前國內煙草行業(yè)競爭激烈，市場需求日益減弱，平均利潤不斷下降，依靠傳統(tǒng)管理手段已經難以滿足精益管理需求。如何加速推進“兩化融合”，努力打造數字化智能工廠，已成為各大煙草企業(yè)改進升級、提升管理的科學化水平的必然選擇。本文以云南中煙工業(yè)有限責任公司下屬昆明卷煙廠(以下簡稱昆煙)卷包車間信息化應用開發(fā)為背景，通過圍繞“五個仿真”及生產過程數據應用，分析構建卷包車間可視化、數字化管理新模式，依靠信息化手段提升管理精細化水平，推動管理升級。

1 卷包車間信息化建設情況

昆明卷煙廠經過近年來的信息化建設，初步形成了以上層ERP(Enterprise Resource Planning)系統(tǒng)、中間層MES(Manufacturing Execution System)系統(tǒng)、底層工業(yè)自動化系統(tǒng)為架構的業(yè)務支撐系統(tǒng)環(huán)境。其中，MES位于上層管理層和底層生產控制層之間，是面向生產點、車間層的管理信息系統(tǒng)，具有強大的集成功能，起到承上啟下的作用，成為計劃層和控制層之間的信息集成的橋梁[1]。

卷包車間作為昆煙生產的核心部門，主要承擔卷煙卷制、卷煙包裝、條煙輸送、件煙裝箱、件煙入庫的生產制造流程，其工業(yè)自動化程度高，生產過程已實現流水化作業(yè)。但由于卷包設備的單機化及產品種類的多樣化，使得卷包生產組織形式呈現離散化，存在信息分散、數據多元、功能繁雜的現象，這給卷包車間的信息化建設帶來了一定的困難[2]，無法形成對生產過程管控的有力支撐。為此，昆煙卷包車間以MES系統(tǒng)為核心，通過OPC協(xié)議從設備底層自動化控制系統(tǒng)的接口采集生產過程數據(包括但不限于:生產數據、消耗數據、設備數據、質量數據等)，形成涵蓋所有卷包機組的底層數據采集系統(tǒng)，同時通過構建數據存儲及數據應用服務，最終形成較為完善的卷包車間信息化運維管理體系[3]，其架構如圖1所示。

圖1 卷包車間信息化系統(tǒng)架構圖

2 信息化在卷包車間的應用研究

在數據采集能力基本完備、初步的統(tǒng)計和分析能力已經具備的基礎上，如何圍繞管理需要(例如，短板治理、瓶頸突破、控制精細化水平提升等)，充分挖掘數據價值，利用信息化手段還原卷包生產全過程，開發(fā)能夠模擬和替代專家分析、有效支撐解決特定管理需求的生產過程信息智能分析功能，已成為目前昆煙信息化建設的重點問題。為此，本文通過信息化技術在卷包車間生產過程的應用研究，旨在探索一種行之有效的信息化建設思路，實現卷包部門可視化、信息化生產管理，依靠信息化手段有效提升工作質量，推動管理升級。

2.1 提高工作效率，精簡業(yè)務流程，實現業(yè)務信息的及時傳遞 隨著工廠精益管理工作的不斷推進，對生產業(yè)務管理提出了更高的要求。而通過信息化手段，可簡化業(yè)務流程，減少之前大量人員工作量，提高信息傳遞效率。以卷包車間為例，通過交班生產數據報表信息化開發(fā)及輔料結算信息系統(tǒng)的開發(fā)與應用，可實現當班結束后相關生產數據、輔料收、發(fā)、存數據的人工電子化錄入或自動采集，系統(tǒng)自動匯總生成統(tǒng)一格式報表后推送至相關管理、業(yè)務人員處，省去了原來人工抄錄、統(tǒng)計、匯總、制表錄入、上報的環(huán)節(jié)，在為機組操作工提供快捷方便的填報方式的同時也極大地減少了相關業(yè)務人員的工作量，縮短業(yè)務流程耗時，提高工作效率。

此外，通過程序對設備生產、消耗數據的自動采集及歸集建模，能有效避免人工統(tǒng)計、核算過程中易出錯的問題，可節(jié)省相關人員精力，更好的投入到生產過程管理中。而目前車間大多數業(yè)務流程還依賴于紙質表單作為信息傳輸介質，業(yè)務的銜接需要人工傳遞表單，極大降低了業(yè)務信息傳遞的及時性，且大量數據依賴人工統(tǒng)計處理，其過程繁復，效率低、易出錯。而使用信息化電子表單傳遞則能有效解決上述問題，提高業(yè)務流轉的便捷性、及時性。

2.2 統(tǒng)一評價標準，減少人為判斷帶來的主觀性 目前卷包車間諸多生產管理、考核評價過于依賴人員主觀判定，而由于人為標準的差異性以及相關信息獲取的多樣化，無法形成客觀統(tǒng)一的評價標準，嚴重制約了生產、設備管理效能的提升。

以卷包機組為例，如何有效判定設備帶病運行，對設備問題快速準確定位、合理維修一直是生產管理的重點和難點。而現階段由于產量績效分配等客觀因素影響，設備異常運行現象時有發(fā)生。如何有效解決這一問題，筆者認為僅通過加強管理監(jiān)督很難有所改觀，而信息化的運用則可成為突破這一難題的有效手段。通過MES系統(tǒng)對設備故障信息實時數據采集，以設備不同部位故障信息及停機次數進行模塊化統(tǒng)計并實時展示，并關聯設備轉速及剔除數據，通過系統(tǒng)自動分析判定并設定預警值進行故障信息及時推送，使相關管理人員及修理工實時掌握設備狀態(tài)，對設備異常運行做出快速響應。以設備數據為客觀評價標準，能有效避免人為主觀判斷帶來的差異性。而通過數據分析掌握設備運行規(guī)律，為設備生命周期維護提供了科學直觀的決策輔助，對不斷提高設備管控效率提供了目標指向性。

此外，以目前昆煙開發(fā)完成的卷包設備停復產統(tǒng)計信息系統(tǒng)為例，通過設定達標條件，對各機組停復產耗時進行自動邏輯判定后顯示達標結果，形成統(tǒng)一的機組復產評價標準。而通過使用網絡端口實時采集機組生產數據，可較好地保證使用數據的準確性與及時性，避免了人為統(tǒng)計帶來的時間偏差和標準不一致問題。同時，通過信息化手段的運用解決了之前由人工統(tǒng)計無法完成的大量數據歸類治理工作，使得統(tǒng)計結果展示內容更為豐富，實現了數據信息的實時傳遞，為相關管理人員的后續(xù)生產組織協(xié)調提供依據，做出快速響應，為管理向縱深及精益化發(fā)展打下基礎。而通過該信息化管理系統(tǒng)的運用，使得卷包設備周復產、月復產水平穩(wěn)步提升，2019年度設備復產連續(xù)運行時長較2018年平均提升1.05分鐘。

2.3 還原真實數據，有效分析查找短板 如何通過有效分析生產過程數據，查找設備短板，是車間管理工作重點，也是工作難題，但上述工作長期以來存在兩個難點:一是相關數據統(tǒng)計依靠人工來完成，容易出現滯后性、準確性的問題；二是缺少對過程數據的結果分析，對管理指導意義相對單一，難以對弱勢機組、短板原因形成快速有效的管理應對措施。

作為核心卷包生產車間，如何有效還原生產過程損失，查找物耗流向，準確掌握設備異常狀態(tài)，一直是精益管理工作的重點。而此前卷包車間管理人員想要對當班的生產損失進行分析，必須依靠各機組操作人員下班后的人工抄錄方式，對產量、剔除、停機次數等數據進行簡單分析的統(tǒng)計與評價，信息化程度低，結果準確性不高，分析數據嚴重滯后，缺乏對生產過程管控的有效支撐。針對這一難題，筆者研究構建卷包設備生產全過程損失信息化分析平臺，對卷包機組生產過程中產、質、耗等重要指標數據進行實時數采，包括卷、包設備實時產量、效率、剔除、轉速、停機時長、理論與實際產量差值等過程數據，并通過數據歸集建模以產中仿真價值流向的方式分析出產量、效率、關鍵物耗成本、產品質量等損耗點，最終還原出當前時間維度下的生產短板所在。為生產操作及管理人員做出快速響應，縮短異常情況的持續(xù)時間，降低損耗持續(xù)增加的可能性提供科學客觀的依據，有效提升卷包機組生產過程管控水平，形成問題管理快速響應機制。

2.4 形成閉環(huán)管理機制，提升管理效能 通過信息化運用可有效彌補人為管理短板，優(yōu)化管理流程，整合人、機、料、法、環(huán)各個環(huán)節(jié)，形成部門內部閉環(huán)管理。以卷包設備管理體系的構建為例，通過實時數據采集跟蹤設備停機次數、剔除、效率等關鍵指標，由程序邏輯判斷異常超標后自動推送預警信息至相關管理、修理人員處，方便其做出快速響應，并對處理結果進行確認，最終根據其響應次數及完成結果進行績效考核評價。同時通過系統(tǒng)對數據統(tǒng)計分析，有效查找設備短板并研究設備各部位運維規(guī)律，為相關人員對設備維修保養(yǎng)及生命周期維護提供目標指向性，提升精益化管理水平[4]。

3 結語

信息化建設，是一項系統(tǒng)的、復雜的工程，需要以問題為導向，以價值流為主線，串聯人、機、料、法、環(huán)各個環(huán)節(jié)。本文的信息化應用探究僅評估、選取部分對信息化數據支撐需求較為迫切，即所需過程數據量大、數據關系復雜、統(tǒng)計工作量大、分析難度高、數據價值挖掘潛力大的工作任務，探索研究信息化在卷包車間應用新方式，為加快實現兩化融合，不斷挖掘大數據的管理價值，推進智能制造進行積極嘗試。