卷煙制絲過程“智+穩準精勻”質量管理體系構建與實施

鄧來宏 高云 王冠 藺超 朱昆

山東中煙工業有限責任公司打破傳統基于流程的質量管理，融合大數據、物聯網、移動互聯網等新興技術，推動4大數據平臺建設、著力三個維度智能管理、建設2張網格的質量管理新模式。把智能制造手段與過程穩、控制準、精度高、摻配勻的質量追求相融合，通過物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺、數據可視化平臺建設，搭建大數據云，構建質量監管體系，補強短板。從生產過程監控、輪班管理決策、工藝質量分析三個維度不斷推進數據賦能，不斷深化職能管理。通過輪班專業網格和工藝專業網格建設，實現交叉管理，不留盲點，短板共長。隨著“智+穩準精勻”質量管理模式推進，不斷強化組織保障和機制保障，使基于“智+穩準精勻”質量管理模式落地實施，實現質量管理的理念由被動考核向主動探索轉變，實現制造過程向“市場化導向、目標化驅動、協同化運作、精細化管理、智能化控制、參數化加工”轉變，打破質量管理瓶頸，促進管理提升，推動產品質量持續提升。

一、 卷煙制絲過程“智+穩準精勻”質量管理體系構建與實施的內涵和主要做法

山東中煙工業有限責任公司打破傳統基于流程的質量管理，融合大數據、物聯網、移動互聯網等新興技術，推動4大數據平臺建設、著力三個維度、建設2張網格的質量管理新模式。把智能制造手段與過程穩、控制準、精度高、摻配勻的質量追求相融合，通過物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺、數據可視化平臺建設，搭建大數據云，構建數智管控體系，補強短板。從生產過程監控、輪班管理決策、工藝質量分析三個維度不斷推進數據賦能，不斷深化智能管理。通過輪班專業網格和工藝專業網格建設，實現交叉管理，不留盲點，短板共長。隨著“智+穩準精勻”質量管理模式推進，不斷強化組織保障和機制保障，使基于“智+穩準精勻”質量管理模式落地實施，實現質量管理的理念由被動考核向主動探索轉變，實現制造過程向“市場化導向、目標化驅動、協同化運作、精細化管理、智能化控制、參數化加工”轉變，保證產品質量穩定提升。

基于“智+穩準精勻”質量管理模式內涵

（一）強化頂層設計，明確總體思路

2021年是“十四五”規劃開局之年，企業競爭的日趨激烈，要想在競爭過程中獲得一席之地，關鍵是圍繞顧客滿意度，不斷優化工藝質量管控水平，提升產品感官質量。山東中煙工業有限責任公司貫徹創新、協調、綠色、開放、共享發展理念，以“裝備一流、工藝一流、管理一流、質量一流、產品一流”為目標，推進生產制造轉型升級。通過基于“智+穩準精勻”質量管理模式構建實施，首先就需要我們明確頂層設計、明確思路、建立目標，才能實現工藝標準協同管理、生產過程智能控制，提升生產過程的精益管理水平，做到加工過程實時監控、加工參數及時優化、質量問題提前感知，形成產品質量穩步提升、推動企業高質量發展的良好局面。

1.頂層設計

山東中煙工業有限責任公司結合卷煙制造行業質量管理的特性，總結形成“4個平臺、3個維度、2張網格”的“432”基于“智+穩準精勻”質量管理模式，分別從生產監控、輪班管理、工藝分析等方面進行質量智能化融合管理，從而實現過程穩、控制準、精度高、摻配勻的質量追求。其中四個平臺指物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺、數據可視化平臺，實現數據流的自動流轉，進而實現質量指標、質量特性、檢驗項目、人員控制、質量改進等各類管理元素的統一集成和管理；三個維度指生產過程監控、輪班管理決策、工藝質量分析，從多個維度發現影響產品質量的因素，做到早發現早治理，將產品質量管理的控制節點前移，推動產質量的精準管控，實現質量管理模式變革，通過智能化手段實現產品質量穩準精勻；兩張網格指輪班專業網格和工藝專業網格，實現明確責任邊界，聚焦業務方向，網格交叉檢查，整合資源，確保各項工作落地落實。

基于“智+穩準精勻”質量管理模式頂層設計

2.明確思路

建設基于“智+穩準精勻”質量管理模式，首先通過文件分析和職工訴求分析理順質量需求，以4大平臺建設把質量需求變化變為數采業務、報表集成、業務推送等智能化手段，以內部管理會議、全員會議、質量專項會議等方式，進行宣貫；開展質量知識競賽、質量月、質量意識培訓等活動，讓全員對質量管理模式有一個基本概念，為質量管理模式的生根發芽開辟出一個良好的土壤；將智能化手段收集的數據進行應用，通過專業網格管理進行評價和檢查，在反饋質量需求，不斷優化改進。同時建立組織機構和保障機制，推動質量管理模式落地。

3.建立目標

基于“智+穩準精勻”質量管理模式的構建與探索旨在達到以下目標：

一是保持產品競爭優勢。通過搭建物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺、數據可視化平臺四大數字平臺，實現數據流的自動流轉，進而實現質量指標、質量特性、檢驗項目、人員控制、質量改進等各類管理元素的統一集成和管理，不斷優化產品的質量特性，提升產品均質化加工水平，滿足消費者需求，保持品牌競爭力。

二是數據創新常態化。數據創新是當前時代的主流，當前企業生產過程中充分發揮數據采集、數據清洗、數據分析的先進技術的應用，深度挖掘數據潛在的規律，依托全要素感知、上下游質量數據關聯分析，搭建智能控制模型，生產過程中可根據物料狀態和設備狀態對相關工藝參數進行實時調節，實現數入一庫、數出一源的數據統一管理，開創設備聯網、數據驅動、算法賦能的新局面。

三是提升員工質量管理意識。質量管理意識是企業全體員工對質量和質量工作的認識和理解，直接影響著企業的質量管理行為。通過應用數據驅動的多維度質量管理，簡化工藝管理的流程，轉變操作人人員職能，將各個維度的質量信息融合在一起，員工可通過多種渠道參與到質量管理中，優化工藝管理的激勵方式，做到質量改善人人有責、人人參與、人人收益，在激發員工創新活力的同時，提高員工的質量管理意識，進而提升企業的質量管理水平。

（二）構建大數據云，創新數智管控

企業從多個維度梳理質量管理的關鍵環節，涵蓋項目實施范圍的各個生產工序和業務流程，了解管理需求，通過物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺、數據可視化平臺建設，完善數據采集系統和打通各個業務系統的數據孤島，實現企業大數據云建設，實現數據自流轉應用，為基于“智+穩準精勻”質量管理模式的構建，筑牢支撐基礎。

大數據云架構圖

1.構建物聯網平臺

物聯網平臺通過打造開放的工業互聯網與智能工廠相關設備接入平臺，支持海量、多樣的設備接入，進行信息交換和通信，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理，同時實現了人與設備及設備之間信息的交換和通信，滲透性強、帶動作用大、綜合效益好，數據采集具備高度安全性、規范性、整合性和可擴展性，以支持預測性維護、智能工廠等多種場景的萬物互聯。運用兩化融合（工業化信息化）、RFID（射頻識別技術）、M2M（設備通訊控制）、傳感網等技術，實現信息交互，推動質量管理方式向智能化、精細化、網絡化方向轉變，催生大量質量管理新應用、新模式，實現普通對象設備化、自治終端互聯化和質量管理智能化，推動生產質量管理方式轉變升級。

2.搭建大數據平臺

目前，企業各個部門數據已經獨立運行多年，運行過程中也產生了大量的歷史數據，然而這些數據無一例外都沉睡在數據庫中，只有少部分數據用作產量考核或質量考核，沒有發揮他們真正的作用。為了更好的適當前多維度質量分析的需求，從多個維度進行數據融合、數據分析、數據挖掘，需要一個運算速度快、資源分配合理的大數據平臺進行支撐。基于工業互聯網和物聯網技術，采集生產過程中的物料狀態、生產指標、過程控制參數、設備狀態和庫存信息，以每秒為單位，實時流入Kafka通道并根據數據訂閱方推送到批處理層和數據流層，按照生產批次進行數據的處理、清洗，并采用分布式HDFS作為數據最終存儲，將各種來源、各種類型的數據接入整合，納入統一的數據平臺，完成數據中心的建設。

通過對數據中心存儲的關鍵質量指標和控制參數等數據進行批次分析管理，為關鍵過程質量智能控制、數字孿生體的構建等智能應用提供計算和主數據服務能力，實現數據標準化管理和數據資源池化管理。通過池化資源的形式處理、存儲和管理大數據，并支持分析應用，不僅能夠處理結構化、半結構化以及非結構化數據等多樣式數據，而且通過Hadoop集群的形式實現數據資源的安全、管理、容災和恢復、交互查詢等，最大程度通過池化資源的調度來提高資源的使用率，保障數據治理、數據接入管理、數據存儲和數據處理等模塊的應用，并為廠級數據中心建設和數據資源池化管理打下基礎。

3.構建機器學習平臺

機器學習平臺承載數據分析、預測功能，通過平臺強大的計算能力和算法能力賦能傳統設備。主要包括數據處理、模型創建與訓練、模型評估驗證及模型部署等功能。通過實時采集底層設備、原料配方庫及MES、ERP等相關數據，并針對異構數據進行聚合、變形、清洗等處理操作，對數據進行特征工程處理，創建訓練神經網絡模型及進行參數調整，對模型效果進行評估、驗證。將訓練好的模型部署在生產環境中，并提供相應的調用接口，通過數據傳輸軟件接入實時數據，并利用流數據處理引擎對數據進行實時處理，將模型的預測結果直接反饋至設備PLC控制點位，實現設備的反向控制，消除生產過程中的人為干預。進而將操作工從生產監控中解脫出來，經過專業的算法應用訓練后，將工作重心轉移到設備控制算法優化中，通過優化算法提高設備的控制精度，持續提升產品的加工質量。

機器學習平臺

4.構建數據可視化平臺

數據挖掘和數據分析之后，需要根據跟業務部門的需求，將數據整理分類，利用數據可視化技術，將不同維度的數據呈現出來。基于可視化技術，構建數據可視化平臺，可實時查看車間生產狀態，設備運行狀況，各項工藝指標的控制效果，及時發現異常問題。

數據可視化平臺是在物聯網平臺、大數據平臺、機器學習平臺實現數據流轉、交互、處理后利用攝像頭、AI、power BI等可視化技術實現數據圖像化展示。目前有企業業務集成平臺、現場移動端（PAD）、現場大屏等形式，多方位、多角度、全景展現企業的各項質量指標，實現數據實時監控，企業動態一目了然；個性化定制，布局靈活，樣式豐富；滿足各種應用場景，自適應多屏展現。數據可視化平臺的應用為企業管理人員提供用戶管理、車間基礎信息管理、生產管理、生產操作管理、生產記錄管理、異常管理、系統管理、生產計劃驗證和調整管理等功能模塊的可視化操作界面。

（四）推進數字賦能，實現智能管理

基于“智+穩準精勻”質量管理模式從生產過程智能監控、工藝管控智能分析、輪班管理智能決策三個維度對產品質量進行智能化跟蹤，各職能部門可根據自己的業務需求進行個性化配置，從多個維度發現影響產品質量的因素，做到早發現早治理，將產品質量管理的控制節點前移，推動產質量的精準管控，實現質量管理模式變革，通過智能化手段實現產品質量穩準精勻。

1.輪班管理智能決策

生產過程智能監控，是通過四大數字平臺，實現生產計劃智能仿真排產、生產條件智能驗證、工藝參數自動識別校驗下達、異常自動預警，工藝質量課題研究和質量風險識別智能防控，推動生產組織方式變革。通過有效的智能化手段幫助生產部門進行生產進度監控、人員調度、異常問題處置等工作，簡化質量管理人員的業務流程，消除信息壁壘，需實現多平臺業務數據融合，提取其中的核心業務進行數據可視化。實時生產信息、儲柜信息、當日生產指標、異常預警等生產質量管理數據模塊，可迅速的展現給職能部門。生產過程中管理人員可及時了解整條產線的運行狀況，把握生產進度，當出現異常時數字平臺可及時制定應急方案，幫助管理人員處理問題，實現數據驅動賦能，保證產品質量。

2.工藝管控智能分析

工藝管控智能分析，是通過技術手段構建單機控制、工序間聯動控制模型，依托四大數字平臺實現質量關聯性分析、生產前質量風險預測、生產過程智能控制和全流程質量數據追溯管控，消除人工干預和環境影響，實現產品精準化、均質化加工，推動工藝管理方式變革。

目前工藝管理是產品質量管理的核心環節，合理的工藝參數和加工強度是保證產品感官質量的前提條件，工藝管理人員需要實時關注各項指標的運行情況，通過各項指標的實時曲線，可發現生產的異常情況，并拉取對應工序的數據進行深度分析，定位造成指標異常的原因，制定相應的處置方案，效能不高。通過智能算法賦能，運用智能化手段實現質量管理智能化。

生產質量相關部門對標工藝質量指標情況，可清晰的發現各部門指標完成情況，對于異常問題，可直接反饋相關責任人，對數據進行挖掘和分析，通過智能算法實現控制優化和參數控制進階同時實現異常自動報警和報警信息推送，推動解決問題并防止異常問題重現，保證各項工藝指標達標，產品質量不斷提升。

3.生產過程智能監控

生產現場是產品質量管理的基礎環節，各主機設備的控制效果將對產品質量產生直接影響，為了將控制效果直觀的展現在操作人員面前，我們采用移動端和電腦端想結合的方式。

生產過程智能監控，是四大數字平臺分主題、分角色實時推送可視化生產報表和生產數據，推進智能終端應用，支撐快速輔助決策，實現管理扁平化、精準化，推動全員工作方式變革。

現場移動端簡化了現場巡檢人員的工作流程，巡檢人員在設備啟動前根據提示完成相關生產條件的檢查，生產過程中出現異常及時預警，同時為了方便巡檢人員實時查看柜類設備的運行狀態，還將視頻監控系統集成到移動端，多項舉措同時保證產前和產中設備狀態的穩定性。

電腦端和現場展示屏通過集中監控平臺打破了傳統點對點生產監控的模式的瓶頸，從生產前階段、生產執行階段和生產結束階段三個方面，對現有的生產流程進行相應的提升和優化。將MES、SPC、IFIX的相關功能進行融合，減少操作人員使用系統的數量的同時為操作人員提供更多方便質量監控的功能；生產過程中通過3D可視化技術，完整還原設備的真實運行狀態，出現問題及時發現，并通知現場巡檢人員進行處理，從根源上保證產品質量。

設備穩定運行是保障產品質量的必要條件，因此設備運行狀態也是影響產品質量的重要因素。融合IFIX、TNPM、大數據平臺的相關數據，通過設備管理可視化為設備管理人員展示當月設備運行狀況和核心工藝指標的控制情況。通過可視化技術，設備管理人員可輕松定位故障率高的設備和異常指標對應的設備，制定相應的處理機制。各班維修的績效展現在終端上，可實時查看各班維修績效，激勵維修人員做好設備維護，從而減少設備故障，最終為產品質量的穩定保駕護航。

二、卷煙制絲過程“智+穩準精勻”質量管理體系構建與實施的效果

基于“智+穩準精勻”質量管理模式運行后，取得了豐碩的成果。實現了全年產品質量穩定提升，產品質量管理水平不斷提高，保證企業在市場競爭中的優勢地位。各項工藝指標全部完成，設備故障率明顯下降，人員質量管理意識顯著提高，促進產品質量管理的精細化水平的提高，實現了精益管理的理念。提升了員工的能力和工作的積極性、主動性，加快了青年員工的成長成材。

（一）建成基于“智+穩準精勻”質量管理模式，促進管理提升

通過構建基于“智+穩準精勻”質量管理模式，引領產品質量管理向科學化、精細化、規范化方向發展。從戰略、戰術、運行出發，全面推進多維度質量管理，保障產品感官質量。基于“智+穩準精勻”質量管理模式運行以來，工藝管理重心由“外在質量穩定”轉向“內在質量提升”，煙（葉、梗）絲整絲率達到80％以上，碎絲率控制在2％以下；煙絲填充值4.5cm3/g以上，梗絲填充值5.0cm3/g以上；烘絲機出口水分偏差達到0.004%，為產品物理質量穩定提高提供可靠保障，帶動了企業績效管理制度的不斷完善，提高了不同管理環節的科學化水平。企業人員的質量管理意識顯著提升，20項成果獲得省級獎勵，7項成果被評為國內先進水平，多個小組獲得國優小組、省優小組稱號，先后獲得幾十項專利和計算機軟件著作權授權，實現經濟效益890余萬元。

（二）產品質量持續提升，品牌形象彰顯

通過探索基于“智+穩準精勻”質量管理模式，山東中煙工業有限責任公司對照先進找差距、找瓶頸、求突破，卷煙生產水平明顯提高，市場保有力進一步增強，各項經濟效益指標的不斷提升，各項工作均取得較好成績，保持了持續健康發展態勢。近年來，泰山（顏悅）等高端卷煙銷量持續增長，2022年泰山（顏悅）產品銷量突破10萬箱，參與的行業卷煙工廠23項不同類別對標指標中，有21項優于行業平均水平，指標整體控制水平持續保持在行業90家卷煙工廠前列。

（三）實現傳統質量管理模式與智能制造技術的有機融合，打破當前質量管控瓶頸

通過構建實施基于“智+穩準精勻”質量管理模式，打破了原有的信息傳遞模式，連通了不同平臺之間的數據鏈路，提高了各環節之間的信息溝通效率，增強了各環節之間的協調性，實現了生產組織柔性化、質量管控智能化、業務流程標準化。推動生產線智能化建設，同時對生產線進行了升級改造，實現工藝參數控制智能化、物流自動化、生產調度信息化。技術裝備已達到或超過國內先進水平，精細化、集約化、同質化加工水平大幅提升，在制品及產品物理質量穩中有升，內在質量有效提高。

（四）員工質量管理意識普遍增強

在基于“智+穩準精勻”質量管理模式中，員工通過四大數據平臺、現場移動端等智能化接口，積極參與到車間質量管理中，截至目前職工先后在利用智能制造現場移動端參與離線物料質量管理3100余次、標準管理12400余次、監控在線物料質量安全37200余次、質量問題提報1200余條，形成了全員質量管理的新常態。在員工全面融入質量管理的同時，深入挖掘企業內部教育資源，充分利用外部資源，全面提升員工質量管理能力，通過問題解決、課題攻關培養了一批創新型人才，為企業高質量發展儲備了高素質人才隊伍。