MES系統(tǒng)在煙草企業(yè)信息化建設(shè)中的應(yīng)用

曹宇 楊紹勝 肖斌 王仲斌

（吉林煙草工業(yè)有限責(zé)任公司 吉林省長(zhǎng)春市 130000）

通過建設(shè)MES 系統(tǒng)，基于MES、ERP 理論將現(xiàn)代生產(chǎn)管理理念及思想應(yīng)用到煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理中，優(yōu)化、重組生產(chǎn)管理流程，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理活動(dòng)的業(yè)務(wù)數(shù)字化、自動(dòng)化、信息化，建立數(shù)字化工廠，提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1 煙草企業(yè)信息化建設(shè)對(duì)MES系統(tǒng)的需求

1.1 煙草企業(yè)對(duì)MES系統(tǒng)的業(yè)務(wù)需求

1.1.1 生產(chǎn)協(xié)同管理

產(chǎn)銷協(xié)同：要求能處理生產(chǎn)與營(yíng)銷的平衡問題，實(shí)現(xiàn)供產(chǎn)銷計(jì)劃聯(lián)動(dòng)及調(diào)整，為頻繁插單、市場(chǎng)需求變化提供支持，提高柔性生產(chǎn)水平。

研發(fā)協(xié)同：要求可以根據(jù)市場(chǎng)反饋與客戶的需求來客制化生產(chǎn)，以確保產(chǎn)品質(zhì)量為前提，做到研發(fā)與生產(chǎn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)一致。

制造協(xié)同：包括接收及下發(fā)生產(chǎn)計(jì)劃，設(shè)備管理、質(zhì)量管理、消耗管理、生產(chǎn)物料管理、精準(zhǔn)調(diào)度及高級(jí)排產(chǎn)等。

供應(yīng)協(xié)同：負(fù)責(zé)解決輔料采購(gòu)質(zhì)量差異大、原料生產(chǎn)備料周期長(zhǎng)及生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)常調(diào)整等問題，要求能做到根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃來供應(yīng)物資，為正常生產(chǎn)提供支持，確保原料及輔料高質(zhì)量，對(duì)物資倉(cāng)儲(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，盡可能控制物資庫存，降低庫存成本與采購(gòu)成本。

1.1.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理主要有質(zhì)量預(yù)警、統(tǒng)計(jì)過程控制、質(zhì)量信息追溯、質(zhì)量考核、過程質(zhì)量管理及生產(chǎn)規(guī)范管理等，監(jiān)督、檢驗(yàn)、控制生產(chǎn)全過程從而做到規(guī)范生產(chǎn)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，做到均質(zhì)化生產(chǎn)。

1.1.3 物料管理

物料管理收集出入庫、工單備料，收集加工單元的消耗與產(chǎn)出，當(dāng)存在異常情況時(shí)進(jìn)行預(yù)警，檢查、記錄、正反向追蹤實(shí)際備料進(jìn)度情況與備料單，提供實(shí)時(shí)庫存。

1.1.4 設(shè)備管理

其功能應(yīng)包括潤(rùn)滑、清掃、保養(yǎng)、設(shè)備點(diǎn)檢、狀態(tài)離線/在線監(jiān)測(cè)、設(shè)備故障維修、停機(jī)日志管理、備件管理等。堅(jiān)持設(shè)備全生命周期管理的思路，建立設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，收集、匯總設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)比基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與運(yùn)行數(shù)據(jù)以預(yù)測(cè)設(shè)備故障；當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)記錄參數(shù)，自動(dòng)生成統(tǒng)計(jì)報(bào)告與運(yùn)維記錄，建立知識(shí)庫從而提供設(shè)備運(yùn)維的信息支持；對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)能力進(jìn)行實(shí)時(shí)預(yù)測(cè)，提供信息支持以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)調(diào)度智能化。

1.1.5 現(xiàn)場(chǎng)管理

包括車間綜合查詢、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析、現(xiàn)場(chǎng)原料及輔料管理、巡檢及自互檢管理、工藝質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)查詢、查詢及執(zhí)行生產(chǎn)工單、質(zhì)量統(tǒng)計(jì)分析、交接班人員管理、臺(tái)賬管理等。

1.1.6 智能分析及決策

實(shí)現(xiàn)可視化、智能化的即時(shí)性生產(chǎn)看板管理。執(zhí)行生產(chǎn)工單期間將物料消耗情況、工藝標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果、設(shè)備運(yùn)行情況及工單完成情況等相關(guān)數(shù)據(jù)傳送到MES 系統(tǒng)中，通過統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用服務(wù)器來篩選、整合所調(diào)用的數(shù)據(jù)生成生產(chǎn)日?qǐng)?bào)及月報(bào)表，提供設(shè)備管理、物料管理、質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、卷包、制絲等業(yè)務(wù)報(bào)表，方便管理者調(diào)整生產(chǎn)計(jì)劃[1]。

圖1：MES 系統(tǒng)功能模塊圖示

1.1.7 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與配置管理

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與配置管理配置系統(tǒng)模塊基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，創(chuàng)造基礎(chǔ)環(huán)境以便于業(yè)務(wù)功能模塊得以正常運(yùn)行。提供再維護(hù)、修改、刪除、添加、查詢及同步等功能，支持參數(shù)配置管理、基礎(chǔ)主數(shù)據(jù)管理、人員權(quán)限配置等。

1.2 集成需求

1.2.1 與ERP 系統(tǒng)集成

MES 系統(tǒng)要與ERP 系統(tǒng)高度集成，集成生產(chǎn)管理模塊來接ERP 系統(tǒng)的共產(chǎn)日歷、月度生產(chǎn)計(jì)劃等相關(guān)信息，MES 系統(tǒng)則反饋物料消耗數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)、在制品狀況、生產(chǎn)進(jìn)度、工單信息、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)批次等。

集成質(zhì)量管理模塊，接收檢驗(yàn)程序、檢驗(yàn)特性及檢驗(yàn)批次等信息；反饋在制品、原輔料及成品的質(zhì)量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)。

集成人力資源管理模塊，接收生產(chǎn)班組人員信息及休假信息；反饋生產(chǎn)產(chǎn)出、生產(chǎn)時(shí)間等信息。

集成設(shè)備管理模塊，接收設(shè)備參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、設(shè)備定額信息及工時(shí)信息等；反饋設(shè)備效率、能耗、物料消耗、完工情況、開工時(shí)間及設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)等信息。

集成物料管理模塊，接收物料訂單信息、原輔料信息及物料信息；反饋物料類別、高架庫、卷煙規(guī)格、工單等信息。

1.2.2 生產(chǎn)指揮系統(tǒng)

集成生產(chǎn)指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、排產(chǎn)統(tǒng)計(jì)、質(zhì)量管理、生產(chǎn)規(guī)范及生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理等。MES 系統(tǒng)提供生產(chǎn)日?qǐng)?bào)等生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)信息，提供質(zhì)量報(bào)告及檢驗(yàn)記錄；接收生產(chǎn)規(guī)范、臨時(shí)變更信息、月生產(chǎn)計(jì)劃、訂單信息等[2]。

1.2.3 制絲線集控系統(tǒng)

MES 系統(tǒng)對(duì)制絲線集控系統(tǒng)下達(dá)工藝標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工藝路徑、生產(chǎn)指令、計(jì)劃工單等，制絲線集控系統(tǒng)按照指令啟動(dòng)設(shè)備，反饋結(jié)果信息與執(zhí)行過程。MES 統(tǒng)計(jì)分析設(shè)備狀態(tài)、工序質(zhì)量及工藝等，實(shí)時(shí)監(jiān)視制絲生產(chǎn)過程。

1.2.4 能源管理系統(tǒng)

MES 系統(tǒng)對(duì)動(dòng)力集控系統(tǒng)下達(dá)能源、工藝參數(shù)要求，對(duì)能源供給進(jìn)行指導(dǎo)；能源中控系統(tǒng)對(duì)MES 反饋能源設(shè)備狀態(tài)、能源消耗及能源生產(chǎn)等信息；MES 系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析能源供應(yīng)信息，監(jiān)督動(dòng)力設(shè)備，監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境。MES 系統(tǒng)同時(shí)對(duì)能源管控系統(tǒng)提供車間生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)整信息、物流量數(shù)據(jù)、糖香料產(chǎn)量、嘴棒產(chǎn)量數(shù)據(jù)、卷煙產(chǎn)量、制絲產(chǎn)量等信息。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 MES系統(tǒng)的定位及與煙草企業(yè)系統(tǒng)的銜接

煙草企業(yè)的整體系統(tǒng)架構(gòu)包括執(zhí)行層、生產(chǎn)管控層及決策分析層。MES 系統(tǒng)架構(gòu)屬于管控層，其具有承上啟下的作用，在煙草企業(yè)的生產(chǎn)管理中處于核心位置。決策層用于領(lǐng)導(dǎo)的決策分析，MES 系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)庫可為決策層提供信息支持，通過對(duì)任務(wù)完成情況及生產(chǎn)目標(biāo)進(jìn)行分析，可掌握煙草企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)行現(xiàn)況，為制定合理的決策提供依據(jù)。

MES 系統(tǒng)是管控層的關(guān)鍵，其與物資原理系統(tǒng)、營(yíng)銷管理系統(tǒng)、產(chǎn)品研發(fā)系統(tǒng)等高度集成，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)核心基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的獲取與反饋，通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)管理、物料及消耗管理、生產(chǎn)設(shè)備、過程質(zhì)量、精益化生產(chǎn)等管理來實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一調(diào)度調(diào)配資源，實(shí)現(xiàn)集約化管理。

執(zhí)行層是生產(chǎn)車間的控制系統(tǒng)，包括各種系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與自動(dòng)控制。執(zhí)行層實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)及時(shí)傳送到管控層，還接收管控層的指令來自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)設(shè)備。

2.2 系統(tǒng)功能模塊設(shè)計(jì)

MES 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則包括：實(shí)用、經(jīng)濟(jì)、可靠、先進(jìn)、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化、多級(jí)容錯(cuò)、穩(wěn)定、安全、高度集成。根據(jù)MES 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則，結(jié)合煙草企業(yè)的實(shí)際情況，確認(rèn)MES 系統(tǒng)建設(shè)的主要內(nèi)容包括生產(chǎn)、質(zhì)量、物料、現(xiàn)場(chǎng)的管理及統(tǒng)計(jì)分析共計(jì)五個(gè)方面，功能模塊架構(gòu)見圖1。

2.2.1 生產(chǎn)管理

生產(chǎn)計(jì)劃管理模塊結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，不僅包括正常生產(chǎn)的訂單，還包括備貨生產(chǎn)及試制生產(chǎn)訂單。模塊支持MES 系統(tǒng)接收的生產(chǎn)計(jì)劃，同時(shí)當(dāng)需要處理緊急加單等臨時(shí)變更時(shí)，支持手動(dòng)增加計(jì)劃。

卷包生產(chǎn)排產(chǎn)模塊：支持日計(jì)劃上報(bào)；支持人工干預(yù)來調(diào)整、拆分計(jì)劃及調(diào)整機(jī)臺(tái)等；MES 系統(tǒng)經(jīng)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集反饋或人工方式來對(duì)日生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，支持根據(jù)天滾動(dòng)的詳細(xì)排產(chǎn)；系統(tǒng)結(jié)合機(jī)臺(tái)工單等自動(dòng)生成成品入庫工單及輔料投料工單；結(jié)合卷包排產(chǎn)配置信息，自動(dòng)生產(chǎn)各機(jī)臺(tái)排產(chǎn)工單；按照日進(jìn)度計(jì)劃來創(chuàng)建日生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃；細(xì)化分解月計(jì)劃為日計(jì)劃[3]。

制絲生產(chǎn)排產(chǎn)：MES 系統(tǒng)結(jié)合相關(guān)信息生成生產(chǎn)線加工工單；生成原料需求計(jì)劃及原料投料工單；計(jì)算工藝段預(yù)估完成時(shí)間，計(jì)算當(dāng)日完成量，實(shí)現(xiàn)工藝段實(shí)時(shí)滾動(dòng)排產(chǎn)。

生產(chǎn)工單管理：MES 需要具備手動(dòng)工單調(diào)整工單來進(jìn)行排產(chǎn)，從而適應(yīng)煙絲環(huán)境要求、工藝要求等的復(fù)雜變化，提供工單查詢功能以滿足根據(jù)批次牌號(hào)、工藝段、時(shí)間等信息的組合查詢。

排產(chǎn)數(shù)據(jù)配置管理：提供各種標(biāo)準(zhǔn)配置，為生產(chǎn)調(diào)度人員按照相應(yīng)約束條件制定生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃提供參考。

2.2.2 質(zhì)量管理

質(zhì)量管理模塊包括質(zhì)量考核及質(zhì)量信息回溯。質(zhì)量考核：通過質(zhì)量評(píng)價(jià)考核模型，按照考核管理標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)，將檢驗(yàn)數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，得到分批次、分工序的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，按照考核規(guī)則來判定產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。

質(zhì)量信息回溯：當(dāng)出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問題時(shí)，不僅要核實(shí)并進(jìn)行處置，還要跟蹤、評(píng)審處置情況，從而解決問題。物料質(zhì)量追溯：當(dāng)發(fā)現(xiàn)某批次的物料存在異常后，通過物料追溯功能來界定問題物料的產(chǎn)品批次范圍，尋找該批次產(chǎn)品的發(fā)運(yùn)、在庫、在線情況。產(chǎn)品質(zhì)量追溯：基于信息庫，系統(tǒng)錄入日期、班次、機(jī)臺(tái)、牌號(hào)、小盒鋼印號(hào)、卷包批次號(hào)等組合條件，實(shí)現(xiàn)對(duì)該批產(chǎn)品的快速定位及查找，判斷生產(chǎn)鏈路中存在的異常環(huán)節(jié)與影響因素。

2.2.3 物料管理

物料消耗與管理通過生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)終端顯示物料信息，方便管理人員及操作人員掌握以往生產(chǎn)的物料信息。生產(chǎn)物料管理負(fù)責(zé)管理生產(chǎn)線的原輔料、在制品及成品狀態(tài)、庫存等，其管理范圍包括成品庫與原料庫。生產(chǎn)過程中對(duì)備料工單、實(shí)際備料進(jìn)度進(jìn)行檢查，追蹤生產(chǎn)過程中的物料消耗情況，方便管理人員整體把握半成品庫存及原輔料庫存。

生產(chǎn)過程物料管理包括現(xiàn)場(chǎng)的成品管理、半成品管理以及原輔料投料管理等。生成生產(chǎn)調(diào)度計(jì)劃時(shí)，生產(chǎn)調(diào)度模塊對(duì)物料數(shù)據(jù)信息進(jìn)行檢查，確保有足夠的物料來完成預(yù)計(jì)生產(chǎn)；下達(dá)生產(chǎn)計(jì)劃后，對(duì)當(dāng)前庫存與生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行比對(duì)，對(duì)備料情況進(jìn)行核實(shí)，預(yù)警可能由于斷料引起停機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，從而確保按照計(jì)劃按時(shí)完成生產(chǎn)。

產(chǎn)量及消耗上報(bào)：按照機(jī)臺(tái)、卷接包按班組、批次等匯總消耗與產(chǎn)量，將匯總信息匯報(bào)給ERP 系統(tǒng)。

生產(chǎn)追蹤管理：基于一號(hào)工程，對(duì)件煙的一號(hào)工程條碼、鋼印號(hào)等信息，在系統(tǒng)中錄入信息，根據(jù)生產(chǎn)路線來記錄生產(chǎn)過程信息，包括原輔料使用及投料情況、整選到制絲到卷包等環(huán)節(jié)的設(shè)備情況、質(zhì)量情況及生產(chǎn)情況等，形成雙向追蹤的譜系記錄。

2.2.4 現(xiàn)場(chǎng)管理

現(xiàn)場(chǎng)管理是MES 系統(tǒng)的重要輔助模塊，其做用在于完善、支撐其他業(yè)務(wù)及功能，其根據(jù)生產(chǎn)管理需求通過人工方式補(bǔ)充錄入一些不能自動(dòng)獲得的原始數(shù)據(jù)，同時(shí)對(duì)一些不準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行修整，從而為MES 系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程提供支持。現(xiàn)場(chǎng)管理模塊經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)終端對(duì)操作人員傳達(dá)作業(yè)報(bào)告、調(diào)度指令、設(shè)備維保規(guī)程、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝規(guī)程及生產(chǎn)作業(yè)工單等，確認(rèn)作業(yè)工單，反饋執(zhí)行情況，登記現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況及上崗情況。

2.2.5 統(tǒng)計(jì)分析報(bào)表

執(zhí)行生產(chǎn)工單的過程中，物料消耗、工藝標(biāo)準(zhǔn)、質(zhì)量檢驗(yàn)結(jié)果、設(shè)備運(yùn)行情況及工單完成情況等實(shí)時(shí)過程數(shù)據(jù)均經(jīng)采集后傳送到MES 系統(tǒng)的核心數(shù)據(jù)庫中。統(tǒng)計(jì)分析應(yīng)用服務(wù)器對(duì)核心數(shù)據(jù)庫信息進(jìn)行調(diào)用，按照公式模型來篩選數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析，自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)批次、工單的月報(bào)及日?qǐng)?bào)。報(bào)表支持根據(jù)不同時(shí)間跨度輸出，盡量多涵蓋各種共享信息，從而方便管理者結(jié)合運(yùn)營(yíng)現(xiàn)況來制定出合理的措施來對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行調(diào)整。

3 結(jié)束語

信息化已經(jīng)成為世界發(fā)展的趨勢(shì)所在，也是國(guó)內(nèi)企業(yè)走向工業(yè)化與現(xiàn)代化的重要環(huán)節(jié)之一。MES 系統(tǒng)可提高企業(yè)的運(yùn)行以及處理效率，并解決生產(chǎn)任務(wù)計(jì)劃的制定、實(shí)施以及調(diào)度問題，推廣并應(yīng)用MES 系統(tǒng)，可推動(dòng)企業(yè)信息化的開展，并促進(jìn)我國(guó)制造企業(yè)的建設(shè)達(dá)到更高水平。