制絲線生產管理系統研究與設計

楊萍 朱瑞龍 林碩

摘要：制造業的信息化改造已經大范圍地展開，煙草企業也開始加入其中。作為混合型行業，其信息化改造方案與其他離散行業和流程行業有相同點也有不同點。煙草的生產具有行業特點，在信息化改造時結合其自身的特點設計方案。針對這一問題，文章設計了針對煙草企業制絲線的生產管理系統，通過對企業關鍵生產環節的信息化改造，逐步實現企業信息化改造的目標，提高生產管理水平。通過在實際企業的開發與應用，證明了文章的設計方案是可行的。

關鍵詞：煙草行業;生產管理;信息化改造;質量管理

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0058-03

1 引言

煙草行業作為國家重點管控的行業，具有其特殊的行業地位，但是煙草生產與其他制造業一樣，也面臨著信息化改造的問題[1]。作為混合生產行業，煙草的生產同時具備離散型和流程型生產的特點，其中的制絲工段就是典型的流程型生產，在煙支包裝工段，就是典型的離散型生產。傳統煙草行業的生產自動化水平較高，但是信息化程度不足，存在信息斷層，在相鄰的工序或者生產工段之間，生產管理主要依靠的是人工排產和庫存管理，容易造成生產等待或者庫存積壓的情況。所以，當前很多煙草行業在具備一定的自動化生產能力的條件下，開始著手進行生產線的信息化改造。

通過信息化的改造，企業能夠隨時獲取生產現場的計劃完成情況，并且能夠更方便地調整生產計劃和進程[2]。在對生產線進行信息化改造時，很多煙草企業都參考其他行業的改造經驗，分工段對生產線分步改造。這樣的好處是對生產的影響能夠降到最小，而且在分步改造的過程中，能夠將獲得的經驗應用到后續的工作中[3]。在煙草生產中，煙絲的質量和配比決定了香煙的風味和特點，這也是煙草企業產品的特點，所以在信息化改造中，制絲線的信息化改造是重中之重，必須要制定嚴格的改造計劃。在改造的過程中，制絲線的生產管理系統需要結合生產特點和企業需求，將關鍵的信息采集、管理起來，使產品的生產效率得到提升，產品質量嚴格管控，實現信息化改造的目標[4]。

本文針對煙草企業信息化改造中，結合實際煙草企業的需求，對制絲線的生產線進行了深入的研究，設計了制絲線生產管理系統，通過實際的應用，證明設計方案的可行。

2 制絲線生產概述

制絲線的產品是煙絲，整條制絲線包括真空回潮段、梗處理段、梗絲處理段、葉片預處理段、葉片處理段、葉絲處理段、摻配加香段貯絲房進料段、貯絲房出料段等工藝段。生產后的成品煙絲分類存放在儲絲柜的不同的位置，儲絲柜通過管道與后續生產的卷包車間連接，通過風力可以將所需煙絲直接送達指定的設備，進行香煙的卷接生產。生產線的布局如圖1所示。

制絲線的后續生產是卷接包工段，與其他車間部門也有廣泛的業務聯系，在生產管理環節，也需要與其他部門進行數據的交互。在制絲線生產環節，最重要的是煙絲的質量。因為煙絲的質量決定成品的質量，對產品的銷售有極大的影響，所以在制絲線生產管理中，除了從生產處獲取生產計劃，并上報產量以外，還需要與工藝處和質檢處交互獲取產品工藝標準和要求，對煙絲的質量隨時檢查并填報相關表格，獲取每天的工藝執行情況。其他還需要與生產處、供應處、動力車間和財務處交互數據，對物料、設備、人員和能源數據進行記錄和交互[5]。

當前大多數的煙草企業已經實現了自動化生產，而且自動化程度較高，設備先進。但是，因為企業總體的信息化程度不高，先進的設備就像信息孤島，之間的信息交互效率很低，甚至還有企業采用人工的方式在各個車間和部門之間進行數據的傳遞和分析，這影響企業整體的生產效率。而為了防止在每個車間形成新的信息孤島，在分析制絲線的整體流程時，也要分析信息的流向和用途。

在制絲線生產過程中，采集的數據需要提供給其他多個部門和車間使用，例如后續生產車間和前序生產車間，用于分析生產計劃的進展情況。還有物料的使用，需要與庫房進行信息的溝通，原料倉庫在車間原料即將用盡時及時將物料送達，生產出來的成品需要及時地送入正確的未滿的成品庫，給后續的卷接包車間使用。企業的質量管理部門要對每一個車間的生產進行抽檢，來保證產品的質量達到標準，采集的數據從各個車間流向質量管理部門。類似這樣的信息流，將整個企業的生產過程串聯起來，可以在計算機內形成一個模型，映射實際的生產情況。我們針對制絲線生產設計的生產管理系統，需要將所有的信息流弄清楚，在此基礎上對系統進行設計。同時，因為企業的信息化改造不是只針對某些生產環節和部門，它是貫穿整個企業的生產和管理過程的，所以必須要考慮到制絲線與其他車間和部門的信息流通，不然會產生新的信息孤島，影響整個企業的信息化程度。

3 制絲線生產管理系統設計

結合上文的制絲線生產現狀，以及企業的重點在于制絲線的產品質量，我們在設計生產管理系統時需要在滿足基本系統功能的前提下，將系統功能的重點放在質量管理上。另外，在與其他生產部門進行數據交互的環節，必須商定數據采集的時間、類型和交互方式[6]。因為企業的信息化改造是對整個企業進行的，制絲線是其中一部分，需要在設計系統時考慮與后續其他功能模塊的集成。特別是基礎數據部分，需要統一設計，并且在設計時嚴格按照統一的要求進行。圖2為制絲工藝流程。

在制絲線生產過程中采集的數據，是整個系統的基礎數據，是所有功能模塊的數據基礎，對于生產狀態、生產進程、質量情況和物料消耗等生產現場的情況，都是基于這些基礎數據分析得到的。在數據部分，可以集成組態軟件對數據采集進行管理。組態軟件在流程行業已經得到廣泛的應用，特別是在化工行業，利用組態軟件獲取設備的實時狀態已經是大多數企業的選擇。所以，也可以采用組態軟件在制絲過程中獲取需要的生產過程數據?？梢詽M足實際需求，而且方便開發和部署。

通過數采系統獲得的數據，需要將其保存入數據庫中，提供給系統的各個功能模塊使用。制絲車間以技術分中心制定的生產配方和制絲工藝標準為標準依據，以生產設備科下達的制絲批次調度計劃為排產依據，按生產線、工序組織生產。投料前要按照生產牌號及配方嚴格檢查原料品種、規格和投量，設備工藝參數嚴格按照制絲工藝標準進行設定。當拆包發現霉變煙后，立即聯系倉儲進行原料退換。生產過程中對生產進行實時監控、數據采集和質量控制。日生產結束后進行產量、消耗和質量等綜合統計與分析，并上報相關部門。每月底根據每日生產記錄綜合匯總，上報相關部門，并進行車間內部考核。

目前，對制絲生產線信息化改造的主要需求是：

1） 加強制絲設備管理，規范和強化設備日常點檢、潤滑、維修等預防性維護措施，提高設備穩定性及生產效率;

2） 加強車間設備備件（尤其是易損件） 的車間使用管理，包括機臺備件領用的原因、數量、費用統計等，減少機臺領用不用或使用混亂的現象;

3） 建立工藝試驗數采分析系統，提供對各工序篩分量的錄入與統計，從而有利于設備運行情況、原料消耗情況的有效分析;

4） 加強車間生產過程信息化管理。

在進行系統設計時，需要結合企業的需求，考慮后續的系統集成，對制絲線生產管理系統的功能模塊進行設計。主要的功能包括：制絲線調度、現場管理、質量管理、設備管理和產量管理。建立制絲設備控制和數據采集系統，實現生產任務、工藝參數的自動下達，生產狀態實時跟蹤與監控，設備運行數據、制絲質量數據和產量數據的自動采集。在集控和數采系統的基礎上，建立制絲車間生產管理子系統，全面實現制絲生產過程的精細化管理。

4 制絲線質量管理模塊

在制絲線生產中，產品的質量是最重要的。雖然在整個生產過程中，都進行質量的抽檢，但是在制絲工序質量要求更高，因為煙絲的品質決定產品的品質。在制絲線，產品的質量由負責生產的車間和企業質量部門共同管理。在車間中，車間的質量工藝員負責對產品進行質量檢驗，有相應的操作標準和評價規范，同時還要與質量部門共同維護質量檢測相關的設備的數據采集和設備維護，包括設備的定期檢查、保養維護和儀器校準。企業質量部門負責總體的質量管理，在制絲線車間主要是基于車間的報告和抽檢的結果，對產品的質量進行分析并形成質量報告[7-8]。

在其他制造行業，質量管理部門主要對產品質量進行檢查，其目的在于保證出廠的產品滿足國家標準的要求，也要滿足客戶的具體要求。在制絲線的生產管理系統中，不能只是針對產品報告質量情況，還需要更進一步地分析質量問題產生的原因，同時對產生的質量問題提出合理的解決方案和建議[9]。例如在對生產工藝的監控過程中，發現某些參數不符合產品工藝要求，這時候必須主動干預，提前讓人工介入處理，防止質量影響擴大。如果按照被動式質量管理，在發現質量問題的時候，可能已經有很多產品在錯誤的參數下完成生產，但是因為質量不合格而報廢品，這會對企業造成大量的浪費和經濟損失。因此，在制絲線生產管理系統中，還需要在質量管理模塊中增加質量異常管理和質量分析改進功能模塊。

1） 質量異常管理，可以對生產過程中的數據進行監控，并且與在制品的生產工藝參數進行對比，如果不符合要求就報警，提示操作人員進行干預。也可以根據嚴重程度進行差別化處理，級別最高的報警甚至可以直接停止生產，即使產品已經不能使用，但是能夠節約大量能源。

2） 質量分析改進，能夠根據產品現場生產過程數據對抽檢出現的質量問題進行分析。當出現質量問題時，能夠分析出問題的產生原因?；蛘咴谏a過程中，采集的生產過程數據雖然符合生產工藝要求，但是根據經驗產品的不合格率會升高，這時質量分析模塊就會提前報警，并給出預測的質量分析結果，并給出生產操作的建議，來避免質量問題的發生。這部分功能可以由專家系統實現，專家系統的優點是能夠將人工總結的經驗直接應用，并且還可以隨時升級，提高分析的準確率。

5 系統詳細設計及實現

根據對企業的實際需求，制絲線生產管理系統包括了基礎數據管理、數據采集管理、質量管理、設備管理、人員管理、物料管理和生產調度管理這幾個主要的功能模塊。具體的內容和要求如下：

1） 數據采集管理和基礎數據管理是信息化的關鍵，通過這兩個部分，能夠將實際的生產情況轉化為信息流，提供給系統使用。相當于將現實世界的生產線，映射到系統中，使系統能夠準確地建立一個一模一樣的模型，再由其他功能進行指導和操作。

2） 質量管理是企業關心的重點模塊，需要將現有的質量標準和工藝標準加入質量管理模塊，用于對煙絲的質量嚴格把控。所以，在質量管理模塊中，根據數據采集模塊記錄的基礎數據，使用現有的質量管控體系，對產品質量進行分析和總結，來糾正生產環節造成質量問題的原因。

3） 設備管理是對生產設備進行管理，來保證生產能夠正確地執行。也需要分析基礎數據，來保證設備的工作效率。

4） 物料管理是煙絲生產能夠進行的保證，在生產過程中，物料需要滿足生產需求，所以當物料的數量處于低位時，需要及時地進行補充，來保證生產計劃的完成。

5） 生產調度管理，也是保證生產順利完成的重要模塊，通過生產調度模塊，設備的利用率最高，人員使用也會合理，因為生產調度管理主要的作用是消除企業的生產瓶頸，在保證生產訂單的前提下對生產進行調度，安排產品的生產順序。

在系統的實現環節，我們結合企業的數據規模、系統復雜度和后續的信息化升級改造規劃，開發的語言采用JAVA，數據庫使用Oracle，因為Oracle能夠處理大規模的數據，而且更穩定。如圖3所示，為制絲線生產管理系統界面。圖4為質量管理模塊的質量分析改進模塊界面。

6 結論

本文對煙草企業的信息化改造問題進行了分析，并且結合實際煙草企業提取了制絲線生產管理的現狀和實際需求。結合企業信息化改造的目標，設計了制絲線生產管理系統。通過系統的設計和實現，企業能夠及時準確地獲取制絲線的生產情況。同時，系統也對關鍵的功能模塊進行了設計，為企業后續的其他信息化改造工作打下基礎。本系統在實際的企業已經完成開發部署，在實際應用過程中，能夠為企業的生產管理提供幫助。企業在制定生產計劃時，能夠更加準確，同時對產品的質量管控能力也有提升，證明本系統的設計是符合實際需求，實現了煙草企業預定設計目標的。

參考文獻：

[1] 王生華.淺談煙草工業企業信息化與內部物流整合發展[J].數字技術與應用，2021，39（9）：168-170.

[2] 王文強，藍小明.數據中臺技術在福建煙草數字化轉型中的應用研究[J].海峽科學，2021（9）：76-82.

[3] 吳宇豪，朱華.應用于離散型制造業智能車間的制造執行系統（MES）研究與工程應用——以閥門工廠為例[J].科技創新與應用，2019（31）：24-27，31.

[4] 宋思蒙.信息物理融合生產系統輔助開發與仿真平臺[D].北京：北京交通大學，2019.

[5] 曾智文，李翔，廖志平.煙草制絲工序優化對卷煙品質的影響研究[J].南方農機，2021，52（15）：151-152.

[6] 蘇囅，馮超.煙草制絲線輔聯設備控制技術探討[J].科技創新與應用，2021，11（29）：100-102.

[7] 鄧夢君，梁健瑤，王喜利，等.動態計量型抽樣檢驗在企業質量管理中的應用研究[J].橡膠工業，2021，68（8）：615-620.

[8] 姜超.基于責任卡識別與網絡技術的拖拉機整機制造過程質量管理系統研究[D].杭州：浙江大學，2021.

[9] 姜沂秀，宋炳良.分散供應鏈中混合生產的產品質量戰略[J].工業工程，2021，24（2）：43-48，84.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2021-12-03

作者簡介：楊萍（1979—） ，女，吉林延吉人，工程師，工學學士，研究方向為生產執行系統設計與應用;朱瑞龍（1984—） ，男，內蒙古赤峰人，副研究員，工學碩士，研究方向為生產運作與管理設計與應用;林碩（1981—） ，男，遼寧沈陽人，副教授，工學博士，研究方向為生產執行系統設計與應用。