造紙企業(yè)生產(chǎn)信息平臺(tái)建設(shè)的實(shí)踐與思考

劉文波 李朝暉 歐先覺(jué) 柳 波 王世海 陸平平

（1.廣州造紙股份有限公司，廣東廣州，510281；2.示藝工軟科技有限公司，江蘇南京，211800；3.廣州博依特互聯(lián)網(wǎng)有限公司，廣東廣州，510670）

2015年以來(lái)，國(guó)家大力推動(dòng)“中國(guó)制造2025”的戰(zhàn)略規(guī)劃實(shí)施[1-2]。造紙工業(yè)是資金與技術(shù)密集性的行業(yè)，智能制造作為各大紙企根本性地?cái)[脫低效率、高能耗、高物耗、高成本局面的發(fā)展手段，逐步成為業(yè)界共識(shí)[3-4]。南方某造紙企業(yè)經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，整體裝備水平站在了工業(yè)3.0的起點(diǎn)上。按照智能化工廠兩步走的發(fā)展思路，首先要實(shí)現(xiàn)全廠數(shù)據(jù)化運(yùn)營(yíng)[5]，筆者認(rèn)為這一步的初級(jí)階段是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)信息化，即實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)與信息在權(quán)限管理下快捷、充分、準(zhǔn)確地在全廠共享，它是生產(chǎn)數(shù)字化和智能化的前提和基礎(chǔ)，可初步滿足公司造紙業(yè)務(wù)由傳統(tǒng)批量生產(chǎn)模式向BTO（面向訂單生產(chǎn)）、MC（大規(guī)模定制式生產(chǎn)）等新型生產(chǎn)模式轉(zhuǎn)變的需求。本文通過(guò)介紹某造紙企業(yè)生產(chǎn)信息平臺(tái)一期項(xiàng)目的建設(shè)情況，以期為讀者實(shí)現(xiàn)企業(yè)數(shù)字化管理提供一定的借鑒經(jīng)驗(yàn)。

1 生產(chǎn)信息系統(tǒng)項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)

某造紙企業(yè)生產(chǎn)信息平臺(tái)項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)前的現(xiàn)狀是：造紙主業(yè)各職能部門(mén)的操作系統(tǒng)配備齊全，如主力紙機(jī)均下轄6大自動(dòng)控制系統(tǒng)，即集散控制系統(tǒng)（DCS）、紙機(jī)控制系統(tǒng)（MCS）、質(zhì)量控制系統(tǒng)（QCS）、紙病監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（WIS）、運(yùn)行狀況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（CMS）、分發(fā)系統(tǒng)（DS），統(tǒng)稱(chēng)過(guò)程控制系統(tǒng)（PCS），制漿、熱電環(huán)保與自備化工工段配有DCS系統(tǒng)，造紙生產(chǎn)板塊與生產(chǎn)管理部室通過(guò)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）、紙張斷紙監(jiān)視系統(tǒng)（WMS）進(jìn)行生產(chǎn)計(jì)劃與倉(cāng)儲(chǔ)的業(yè)務(wù)聯(lián)系，再由倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)（含紙成品與原料）與企業(yè)資源管理系統(tǒng)（ERP）形成關(guān)聯(lián)，其余生產(chǎn)數(shù)據(jù)是電子報(bào)表形式，因此具有進(jìn)行生產(chǎn)信息化改造的典型難點(diǎn)[6]。

（1）系統(tǒng)多，數(shù)據(jù)互通難

生產(chǎn)板塊內(nèi)部各生產(chǎn)分廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)自不同廠家，呈分散狀態(tài)，系統(tǒng)之間缺少接口互通，數(shù)據(jù)無(wú)法共享和聯(lián)動(dòng)使用，不利于全廠調(diào)度指揮。

（2）數(shù)據(jù)分散，難以支撐管理需要

原材料、半成品和成品質(zhì)量數(shù)據(jù)、生產(chǎn)消耗數(shù)據(jù)與生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)這3大關(guān)鍵數(shù)據(jù)群沒(méi)有同步，分散在不同的系統(tǒng)中，部分?jǐn)?shù)據(jù)使用Excel表格的方式存儲(chǔ)在業(yè)務(wù)人員電腦中，能源數(shù)據(jù)依賴(lài)于手工定時(shí)抄表，容易產(chǎn)生時(shí)間上的脫節(jié)現(xiàn)象，難以支撐管理需要。

（3）數(shù)據(jù)實(shí)踐難，企業(yè)難以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理

缺少統(tǒng)一的數(shù)據(jù)應(yīng)用平臺(tái)，業(yè)務(wù)人員疲于應(yīng)付各種統(tǒng)計(jì)分析，難以系統(tǒng)性的構(gòu)建企業(yè)的數(shù)據(jù)應(yīng)用，也難以推行企業(yè)的數(shù)字化管理。

針對(duì)以上現(xiàn)狀，該造紙企業(yè)生產(chǎn)信息化的建設(shè)目標(biāo)是：在自動(dòng)化生產(chǎn)水平達(dá)到工業(yè)3.0的基礎(chǔ)上，建立起以生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)作為生產(chǎn)信息化理念的實(shí)施載體，按照造紙企業(yè)的實(shí)際需要構(gòu)建數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，方便業(yè)務(wù)人員應(yīng)用，便捷迭代更新，集成全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)與信息，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)增值，為實(shí)現(xiàn)智能制造做好準(zhǔn)備。

2 生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)的硬件架構(gòu)

為了盡快完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)的建設(shè)，追趕行業(yè)生產(chǎn)信息化的步伐，本項(xiàng)目采用了將平臺(tái)內(nèi)容拆分成若干子系統(tǒng)并行的建設(shè)方式（也是本項(xiàng)目的特色），項(xiàng)目一期生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與能源管理系統(tǒng)并行建設(shè)，暫未建設(shè)以PDM/PLM系統(tǒng)為概念的項(xiàng)目，但計(jì)劃后續(xù)子系統(tǒng)均以生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)平臺(tái)集成和展示界面。該項(xiàng)目建設(shè)形式的優(yōu)點(diǎn)是多頭并進(jìn)且進(jìn)度較快，缺點(diǎn)是項(xiàng)目會(huì)額外增加新增系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)互聯(lián)工作。為此，一期項(xiàng)目通過(guò)OPC Server和SQL Server兩種方式在生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)和能源管理系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，OPC Server主要是用于系統(tǒng)間傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，SQL Server將造紙機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)信息傳遞給能源管理系統(tǒng)。生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)除作為主要支撐系統(tǒng)外，同時(shí)側(cè)重產(chǎn)量、質(zhì)量和消耗物資的成本優(yōu)化控制，而能源管理系統(tǒng)側(cè)重能源成本優(yōu)化控制。

2.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，分為數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層、數(shù)據(jù)加工與建模及數(shù)據(jù)展示層。

圖1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.1 Network architecture of the production data system

（1）網(wǎng)絡(luò)配置

采用示藝工軟公司配套的數(shù)據(jù)采集站設(shè)備，采集并隔離PCS系統(tǒng)，防止病毒入侵，同時(shí)也避免采用網(wǎng)閘+數(shù)據(jù)采集站方式帶來(lái)的配置繁瑣和投資大的問(wèn)題，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和應(yīng)用服務(wù)器配置在MES網(wǎng)內(nèi)，通過(guò)IP映射，供辦公網(wǎng)和手機(jī)端遠(yuǎn)程訪問(wèn)，確保系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全。

（2）平臺(tái)選擇

生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)在示藝工軟科技有限公司生產(chǎn)的實(shí)時(shí)應(yīng)用系統(tǒng)基礎(chǔ)上構(gòu)建，該系統(tǒng)是在國(guó)內(nèi)多個(gè)行業(yè)實(shí)踐并驗(yàn)證的成熟產(chǎn)品，具體包括實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)、報(bào)警模塊、數(shù)據(jù)加工和建模、報(bào)表模塊等。

（3）數(shù)據(jù)采集

通過(guò)專(zhuān)用的數(shù)據(jù)采集站采集全廠的各PCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)，目前已采集3臺(tái)造紙機(jī)、熱電和公用工程等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集后存儲(chǔ)于實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。對(duì)于Excel數(shù)據(jù)，系統(tǒng)可通過(guò)復(fù)制加導(dǎo)入的方式將電子表格的數(shù)據(jù)采集到系統(tǒng)中，此類(lèi)數(shù)據(jù)導(dǎo)入時(shí)存儲(chǔ)在SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)中，在通過(guò)配置轉(zhuǎn)化成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，目前這2類(lèi)數(shù)據(jù)合計(jì)采集約2萬(wàn)點(diǎn)。

（4）數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)將數(shù)據(jù)壓縮后用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)和分析使用。本系統(tǒng)在2017年12月投用以來(lái)，已存儲(chǔ)3年以上數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)空間約140 GB，生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)服務(wù)器不接云端。

（5）數(shù)據(jù)加工和建模

通過(guò)系統(tǒng)自帶的建模工具，構(gòu)建全廠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變成管理的信息，數(shù)據(jù)建模的過(guò)程同時(shí)也是工廠將管理構(gòu)建在數(shù)據(jù)平臺(tái)的過(guò)程，固化業(yè)務(wù)數(shù)字化管理的過(guò)程。建模抽取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于SQL Server數(shù)據(jù)庫(kù)，供業(yè)務(wù)使用，系統(tǒng)可根據(jù)客戶需要自行快速開(kāi)發(fā)和配置業(yè)務(wù)需求。

（6）數(shù)據(jù)展示

系統(tǒng)展示層適用于電腦、大屏和手機(jī)端，采用矢量繪圖，無(wú)極縮放、不變形、不失真；通過(guò)流程圖、趨勢(shì)圖、報(bào)表和企業(yè)微信等多種方式將數(shù)據(jù)推送給生產(chǎn)管理人員。

2.2 能源管理系統(tǒng)

能源管理系統(tǒng)架構(gòu)如圖2所示。能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集對(duì)象為水電熱數(shù)據(jù)，全廠水與熱數(shù)據(jù)來(lái)自各生產(chǎn)分廠的DCS系統(tǒng)，由生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)提供。全廠用電數(shù)據(jù)由209個(gè)電力儀表數(shù)據(jù)通過(guò)25個(gè)帶通信功能的多功能智能電表采集匯入能源管理系統(tǒng)。智能電表選用安科瑞AEM96，電表采用現(xiàn)場(chǎng)總線將電功率數(shù)據(jù)接入電房中的工業(yè)能源網(wǎng)關(guān)，工業(yè)能源網(wǎng)關(guān)通過(guò)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)發(fā)送到數(shù)據(jù)工作采集站。系統(tǒng)采用GE Proficy工業(yè)智能平臺(tái)，對(duì)接采用端設(shè)備SEK-6460用于工業(yè)控制領(lǐng)域的數(shù)據(jù)通信協(xié)議處理，通過(guò)內(nèi)網(wǎng)主機(jī)配備的隔離RS485總線接口以豐富的8路千兆以太網(wǎng)接口，與生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)、智能電表的標(biāo)準(zhǔn)接口協(xié)議OPC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信，能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析在阿里云上利用博依特能效云POI-CLOUD模塊實(shí)現(xiàn)。

圖2 能源管理系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖Fig.2 Network architecture of the energy management system

3 生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)軟件內(nèi)容設(shè)計(jì)邏輯與功能模塊

關(guān)于造紙生產(chǎn)線產(chǎn)質(zhì)耗分析軟件的設(shè)計(jì)難度與需要達(dá)到的分析顆粒度有很大關(guān)系，本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)目標(biāo)是將分析的顆粒度細(xì)化到每個(gè)卷取紙卷，這是滿足MC（大規(guī)模定制式生產(chǎn)）的根本基礎(chǔ)，也是由于該紙企已達(dá)到1臺(tái)機(jī)承擔(dān)多個(gè)紙種的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，因而對(duì)比大部分同行的顆粒度為廠或機(jī)臺(tái)，本項(xiàng)目是通過(guò)1個(gè)目標(biāo)和2個(gè)設(shè)計(jì)步驟來(lái)解決這個(gè)最具難點(diǎn)的設(shè)計(jì)目標(biāo)的。

一個(gè)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)是指所有的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)、物料與能源消耗和質(zhì)量結(jié)果均可按時(shí)間對(duì)應(yīng)到所產(chǎn)出的每個(gè)卷取紙卷中。在這個(gè)目標(biāo)基礎(chǔ)上，生產(chǎn)上所有的數(shù)據(jù)分析業(yè)務(wù)較容易實(shí)現(xiàn)，通過(guò)建立各類(lèi)算法集成的數(shù)據(jù)模塊便可形成邏輯清晰內(nèi)容齊全的全廠生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)內(nèi)容。

第一步，使系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生識(shí)別每個(gè)卷取紙卷信息記錄。卷取紙卷信息記錄是系統(tǒng)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)造的一個(gè)名詞，是指將卷取每個(gè)紙卷的信息（包括非正常狀態(tài)的卷取空轉(zhuǎn)）按時(shí)間順序編成記錄，內(nèi)容包括起止時(shí)間、機(jī)臺(tái)號(hào)、卷取卷號(hào)、訂單批次號(hào)、紙種、車(chē)速、定量、幅寬、紙機(jī)狀態(tài)等。其意義在于，造紙流程以卷取部之前為流程型生產(chǎn)形態(tài)，卷取部之后為離散型生產(chǎn)形態(tài)，當(dāng)抓住產(chǎn)生卷取紙卷的起止時(shí)間與卷取卷號(hào)的關(guān)系后，因?yàn)榱鞒绦蜕a(chǎn)信息以紙卷的起止時(shí)間為線索，離散型生產(chǎn)信息以卷取卷號(hào)為線索，卷取紙卷信息記錄將造紙部分的離散型和流程型生產(chǎn)在時(shí)間上就能統(tǒng)一起來(lái)，在生產(chǎn)信息上，卷取紙卷信息記錄處于信息中樞的位置見(jiàn)圖3。第二步，漿紙批次實(shí)現(xiàn)映射關(guān)系，由于制漿和造紙之間的生產(chǎn)是在2個(gè)不同的時(shí)空進(jìn)行，它們之間的銜接關(guān)系不可直接按同一時(shí)間來(lái)進(jìn)行計(jì)算處理，因而系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用把制漿產(chǎn)品批次化的方式，尋求每個(gè)卷取紙卷使用批次化后的漿在時(shí)間和空間的對(duì)應(yīng)關(guān)系（在3.4部分會(huì)更詳細(xì)地說(shuō)明設(shè)計(jì)方法），從而完成制漿和造紙2大流程的物料和能源在時(shí)間與空間聯(lián)結(jié)到一起工作。設(shè)計(jì)的結(jié)果是，系統(tǒng)要滿足任意一個(gè)交付客戶的小紙卷，如圖3所示，使用者按箭頭方向可查到與之相關(guān)的生產(chǎn)過(guò)程中的任意維度數(shù)據(jù)。

圖3 從任意一個(gè)交付客戶的小紙卷到與之相關(guān)的生產(chǎn)全過(guò)程數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)圖Fig.3 Association graph of overall production data related to a random scroll delivered to clients

生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)一期的主要功能模塊包括生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)與看板、物料與能源成本統(tǒng)計(jì)及自動(dòng)劃分、進(jìn)貨與成品質(zhì)量數(shù)據(jù)管理4大模塊。

3.1 生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控

傳統(tǒng)工廠的生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)視構(gòu)建在PCS基礎(chǔ)上，存在分享困難、數(shù)據(jù)單一等缺陷。生產(chǎn)實(shí)時(shí)監(jiān)控的主要功能是集成多數(shù)據(jù)源數(shù)據(jù)，通過(guò)軟件自帶的組態(tài)工具，構(gòu)建一套適合管理和運(yùn)營(yíng)需求的實(shí)時(shí)監(jiān)控畫(huà)面，畫(huà)面不僅可以在電腦上查看，也會(huì)自動(dòng)發(fā)布到手機(jī)APP端，支持移動(dòng)便捷監(jiān)控生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)多種觀察途徑下的可視化程度一致。設(shè)計(jì)上實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)可以根據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展由工藝人員自行組態(tài)，隨時(shí)升級(jí)修改，貼合實(shí)際需要又靈活及時(shí)。通常單一畫(huà)面可以整合工藝、質(zhì)量、業(yè)務(wù)等數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)豐富實(shí)時(shí)，多種動(dòng)畫(huà)顯示模式，直觀準(zhǔn)確。涵蓋打漿、流送、濕部、干部、產(chǎn)量、熱電和其他輔助工段，每個(gè)工段均有一個(gè)系統(tǒng)總貌圖，將用各種方式收集的關(guān)鍵數(shù)據(jù)集中展示，如將質(zhì)量數(shù)據(jù)和流程關(guān)鍵操作參數(shù)整合在一起，解決關(guān)于使用者出現(xiàn)數(shù)據(jù)查閱脫節(jié)的問(wèn)題，圖4為某工段系統(tǒng)總貌圖范例。

圖4 生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)中展示出的某工段PM9系統(tǒng)總貌圖Fig 4 Overall system review of one branch of the paper mill coming from production data system

3.2 生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)與看板

生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)在卷取紙卷信息記錄的基礎(chǔ)上，通過(guò)數(shù)據(jù)建模，抽取生產(chǎn)的關(guān)鍵信息，如卷取紙卷的生產(chǎn)時(shí)間、質(zhì)量、紙種；復(fù)卷后小卷的等級(jí)情況，已經(jīng)生產(chǎn)的能耗物耗等數(shù)據(jù)，構(gòu)建管理角度的生產(chǎn)運(yùn)行統(tǒng)計(jì)和看板，使得數(shù)據(jù)自動(dòng)后臺(tái)運(yùn)行計(jì)算，服務(wù)于生產(chǎn)，構(gòu)建多層次、多維度的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和分析系統(tǒng)，典型場(chǎng)景圖如圖5所示。

圖5 各工段關(guān)鍵績(jī)效指標(biāo)看板Fig.5 Bulletin board of the key performances of some workshop section

3.3 進(jìn)貨與成品質(zhì)量管理

質(zhì)量數(shù)據(jù)以前是以電子表格方式存在，有長(zhǎng)期保存和分享、分析困難的問(wèn)題，生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)通過(guò)便捷的數(shù)據(jù)導(dǎo)入功能實(shí)現(xiàn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的集成和共享，如圖6所示。

圖6 某工段半成品質(zhì)量數(shù)據(jù)查詢示例圖Fig.6 Example chart of inquired quality data of one workshop section

3.4 物料與能源成本管理

工廠作為生產(chǎn)單元，成本統(tǒng)計(jì)核算是必不可少的模塊，生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺(tái)投用前主要是通過(guò)人工核算成本，費(fèi)時(shí)易出錯(cuò)、時(shí)效性不強(qiáng)，通常按月核算。建設(shè)紙產(chǎn)品成本功能模塊需要結(jié)合2大子系統(tǒng)的工作。該功能模塊的建設(shè)有3大步驟：一是分類(lèi)整理和匯總物流管理部的物料供應(yīng)鏈數(shù)據(jù)與能源管理系統(tǒng)采集的能耗數(shù)據(jù)，得到紙產(chǎn)品各分項(xiàng)成本的消耗量；二是通過(guò)生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的卷取紙卷信息記錄，將造紙段的物料與能源消耗量按特定算法與每個(gè)卷取紙卷起止時(shí)間關(guān)聯(lián)起來(lái)，還需要用一定規(guī)則處理卷取處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)的成本分配量，再通過(guò)漿紙批次映射關(guān)系，卷取紙卷信息記錄將制漿段的物料與能源消耗量關(guān)聯(lián)起來(lái)；三是數(shù)據(jù)建模自動(dòng)運(yùn)算出紙產(chǎn)品各分項(xiàng)成本的單耗，分析顆粒度達(dá)到班或天的水平。這樣有效支持成本核算，還能夠有效支撐班組的考核。以纖維原料為例，圖7為某工段纖維原料的流向圖，通過(guò)纖維原料的流向可以看出，存在漿線對(duì)紙機(jī)一供多、多供一和多供多的復(fù)雜場(chǎng)景。

圖7 某工段纖維原料流向圖Fig.7 Chart of fibers flow of one workshop section

纖維原料消耗模型的算法邏輯為：

①依據(jù)漿線，將每一條漿線分成粗漿段和成漿段；

②粗漿段包括入、出、存，通過(guò)平衡計(jì)算，保證所有量的平衡計(jì)算，粗漿段的入與纖維原料投料關(guān)聯(lián)；

③成漿段包括入、出、存，通過(guò)平衡計(jì)算，保證所有量平衡計(jì)算；

④粗漿和成漿以班頻次，通過(guò)粗漿和成漿的產(chǎn)量比（得率），確保粗漿和成漿消耗折算數(shù)據(jù)一致；

⑤數(shù)據(jù)建模得到每個(gè)母卷消耗的不同漿量；

⑥依據(jù)時(shí)間序列，按卷取紙卷消耗的成漿得到成漿消耗量，再推算出粗漿消耗量；

⑦最終得到母卷與纖維原料的關(guān)聯(lián)關(guān)系，完成漿紙的映射關(guān)系，如圖8所示。

圖8 漿紙批次實(shí)現(xiàn)映射關(guān)系Fig.8 Mapping relationship between pulp and paper

通過(guò)上述算法實(shí)現(xiàn)投加纖維在每類(lèi)紙種分配量，使纖維消耗完整匹配每類(lèi)紙種，投料和消耗分配結(jié)果示例如圖9所示，而制漿化工和能源消耗分?jǐn)傇硇杞柚鷿{批次同步進(jìn)行。本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的纖維原料成本數(shù)學(xué)模型，考慮到生產(chǎn)實(shí)際情況的復(fù)雜性，支持?jǐn)?shù)據(jù)特殊情況下的調(diào)整（如清罐、停機(jī)檢修、事故等），數(shù)據(jù)可回滾和再計(jì)算，考慮到針對(duì)期末盤(pán)庫(kù)后的消耗量以及過(guò)程中有勘誤工作后，可以進(jìn)行二次分配，大大減輕統(tǒng)計(jì)員的工作量。未來(lái)的工作是該數(shù)據(jù)可上傳ERP系統(tǒng)，大大滿足企業(yè)運(yùn)營(yíng)管理消耗即時(shí)管理的需求。

圖9 利用漿紙批次映射關(guān)系實(shí)現(xiàn)纖維原料分配到紙種的結(jié)果Fig.9 Results of every paper grade’s fiber distribution quantities by using mapping relationship between pulp and paper

能源管理系統(tǒng)通過(guò)實(shí)現(xiàn)全廠電耗與熱耗的收集與計(jì)算，形成全廠、各工段等多維度的能源流向圖與能源看板，如圖10所示，并結(jié)合生產(chǎn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)計(jì)算能源單耗。

圖10 能耗看板示例圖Fig.10 Example chart of energy consumption bulletin board

本項(xiàng)目的一期工作完成后，產(chǎn)質(zhì)耗3大類(lèi)數(shù)據(jù)的同步即產(chǎn)生強(qiáng)大的協(xié)同效應(yīng)，極大地增強(qiáng)各職能部門(mén)的業(yè)務(wù)聯(lián)絡(luò)快捷性，為下一步向數(shù)字化工廠邁進(jìn)奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

4 思考與展望

4.1 一般認(rèn)為，全新生產(chǎn)線易從設(shè)計(jì)和施工上一站式布署生產(chǎn)信息化的設(shè)計(jì)工作[7-8]，但在我國(guó)，已有的漿紙生產(chǎn)線存量更大，本項(xiàng)目提供了一種解決仍處于工業(yè)自動(dòng)化水平的生產(chǎn)線如何進(jìn)行生產(chǎn)信息化初級(jí)改造工作的案例，是在投資有限的情況下向智能化工廠進(jìn)軍的第一步工作，即數(shù)據(jù)集成與簡(jiǎn)單功能化的工作。在完成第一步后，建議利用與造紙工業(yè)數(shù)據(jù)功能模塊商共建等形式，來(lái)進(jìn)一步提升生產(chǎn)信息化與工廠數(shù)據(jù)化的水平。

4.2 本項(xiàng)目軟件內(nèi)容的設(shè)計(jì)方法借鑒同行案例[9]，起步做法仍采用以MES系統(tǒng)為功能擴(kuò)展的形式進(jìn)行，所說(shuō)的卷取紙卷生產(chǎn)信息條即是在MES系統(tǒng)上擴(kuò)展得到。這么做是源于MES系統(tǒng)有其特殊的地位，一是MES系統(tǒng)一直以來(lái)都起到ERP與PCS系統(tǒng)的中間信息橋梁作用[2]，二是MES系統(tǒng)在離散型業(yè)務(wù)處理功能上很強(qiáng)，其數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)領(lǐng)域處于生產(chǎn)線的終端，易于起到對(duì)全生產(chǎn)線的數(shù)據(jù)分類(lèi)歸集的梳理作用。

4.3 中大型紙企的生產(chǎn)信息化建設(shè)必須著眼頂層設(shè)計(jì)，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，自上而下，建設(shè)節(jié)奏最好是一氣呵成地使數(shù)據(jù)覆蓋面達(dá)到全廠范圍，這對(duì)項(xiàng)目效果最有利，否則出現(xiàn)類(lèi)似新增系統(tǒng)將完未完的狀態(tài)，會(huì)為全廠產(chǎn)生新的信息斷層，徒增全廠各方對(duì)生產(chǎn)信息化工作的詬病。相對(duì)而言，生產(chǎn)數(shù)字化建設(shè)階段，全廠可以實(shí)施智能設(shè)備替代傳統(tǒng)設(shè)備、智能物流代替?zhèn)鹘y(tǒng)物流、逐個(gè)開(kāi)發(fā)數(shù)字功能模塊化等分步工作。

4.4 生產(chǎn)信息化建設(shè)工作不僅是技術(shù)性工作，更具有濃厚的管理性工作。真正有作用的生產(chǎn)信息化建設(shè)項(xiàng)目會(huì)導(dǎo)致企業(yè)管理架構(gòu)發(fā)生主動(dòng)或被動(dòng)的調(diào)整，而為了發(fā)揮生產(chǎn)信息化項(xiàng)目的效果，還需要高層管理人員不斷促使公司的各級(jí)決策者自覺(jué)形成以數(shù)據(jù)作為客觀因素的分析與預(yù)測(cè)主要手段的習(xí)慣，才能不斷提升數(shù)據(jù)平臺(tái)與人的交互工作的緊密度。

致謝：本項(xiàng)目得到示藝工軟科技有限公司、廣州博伊特互聯(lián)網(wǎng)有限公司大力支持，在此表示衷心感謝。