基于MES的煙草生產質量管理模塊應用研究

任海銘 郭大權

摘要：煙草行業的生產過程具有流程行業和離散行業的特點，其產品也具有國家嚴格管理的特點。所以煙草企業對產品的質量要求很高。同時煙草企業對信息化改造也在進行，如何將質量管理集成到生產管理是一個急需解決的問題。本文提出了基于制造執行系統的煙草生產質量管理模塊，通過企業的實際應用驗證，證明了該模塊的可用性，能夠幫助企業有效提高產品質量的管理水平。

關鍵詞：生產管理;MES;煙草;質量管理

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2019）36-0224-03

1概述

煙草行業是具有高度特點的制造行業，其產品受到國家嚴格的控制，而且其生產環節也具有自己的特點。在生產的前段，制絲等工序具有典型的流程行業的特點，生產過程連續，而且不能中斷，生產參數要嚴格控制而且還有保密措施;在生產的后段，煙草的卷切包工序具有典型的離散行業的特點，可以多機并行生產，根據不同的產品配方，將多種原材料進行組裝生產，生產過程離散且并行。這些生產環節特點以及國家的高度管控，使得煙草企業對生產管理更加嚴格，同時對產品的質量管控也更加嚴格。

針對這些問題，很多煙草企業開始對企業進行技術改造，首先進行的就是生產環節的信息化改造，使整個生產環節實現高度的可控。同時針對質量的高要求，不斷地完善生產的每一個環節舊。

本文針對煙草企業的質量管理問題，提出了基于制造執行系統的煙草生產質量管理模塊，幫助煙草企業實現質量管理的信息化，并且能夠在生產環節對質量進行管理和干預，保證產品的質量。同時，提高生產效率，提前發現問題，并解決問題。實現企業的提質降耗。

2制造執行系統概述

制造執行系統（MES，Manufacturing Execution System），是面向制造企業車間執行層的生產信息化管理系統，主要作用是對制造企業生產環節提供信息化的管理，并且能夠將控制的粒度降低，提高企業的生產管理效率。MES由MESA（ManufacturingExecution System Association，制造執行系統協會）做出了定義，可以告訴企業如何生產、可以生產什么、在什么時間生產什么以及在什么時間已生產什么。解決企業的控制級與企業級管理系統的基本業務流程溝通問題，讓生產管理和控制的環節更加流暢，保證企業的生產效率和產品質量[3]。

在生產管理的層面上，MES與ERP（Enterprise ResourcePlanning，企業資源計劃）有較大的區別。ERP面向的是企業管理層級的訂單和生產管理，對生產管理的粒度較大，對生產訂單執行的細節無法管控，但是MES能夠將生產過程的信息化數據進行收集整理和分析，使管理者能夠實時的了解生產訂單的執行情況，并根據需要對生產流程進行調整，或者根據訂單的更新情況，例如訂單的修改、訂單的優先級調整和訂單的暫停等變化，對生產環節進行調整，并且最大限度地不影響生產效率[4]。

ISA-95是由ISA（儀表、系統和自動化協會）在1995年投票通過的，面向企業系統與控制系統集成國際標準，也被稱為SP-95標準。該標準定義了企業商業系統和控制系統之間的集成，主要可以分成三個層次：企業功能、信息流和控制功能。該標準的推出，定義了企業級業務系統與工廠車間級控制系統相集成時所使用的術語和模型，使得MES的推廣和應用得到了技術上的保證。ISA95功能層次模型如圖l所示。

在ISA-95標準中，有不同的模型分別對應這些功能部分，所以也為企業的MES系統設計和構架提供了依據。幫助企業在生產管理的環節能夠與世界接軌，方便企業的國際化和標準化。

3質量管理架構設計

產品的質量管理，主要分為以下幾個部分：質量監控、異常管理、質量分析、質量工具、質量改進[5][6]。架構如圖2所示。

3.1質量監控

質量監控主要通過在生產線上采集到的數據，以及系統之間的數據，建立一個針對產品質量、參數質量和質量分析的監控和跟蹤體系。幫助生產操作者和質量管理員對產品的質量進行管理和追蹤，并且能夠分析產品質量的變化趨勢，提前介入產品質量問題，防止產品質量出現偏差，影響產品的生產和整體質量。

3.2異常管理

異常管理主要指的是在生產過程中出現的與工藝要求不相符合的事件，這類事件包括參數的異常、檢驗的異常、生產過程中的異常等。所有偏離了設計的生產環節的事件都被異常管理系統所捕獲，并記錄下來。在獲得異常事件后，對事件進行分析，防止影響生產的事件再次發生。異常管理包括了異常事件記錄、異常事件分析、異常事件處理等子模塊。

3.3質量分析

質量分析主要面向產品的質量數據進行分析。我們通過對生產環節采集的數據，以及異常的記錄，能夠定位質量出現偏差的工序或者工段，或者操作者和工藝，幫助企業不斷地改進產品質量。

3.4質量工具

質量工具與質量分析一樣是面向產品質量分析的功能，通過向質量分析提供工具，實現其功能，并且質量工具可以根據企業的需要，不斷地進行改進，或者設計新的工具，對不同的質量目標進行分析。

3.5質量改進

結合質量工具和質量分析，可以分析產品在生產環節的質量短板，并且預測生產環節的質量問題，提前介入防止產品質量受到影響。針對生產環節中的短板進行改進，不斷地完善生產管理，實現企業的提質降耗的目標。

4質量管理模塊的實現

通過前期MES在煙草企業的部署和實施，能夠驗證信息化管理是可以有效幫助企業的生產管理提高生產和管理效率的，作為MES中的一個關鍵的功能模塊，質量管理模塊在實現時，需要基于MES平臺的整體設計和實現去進行開發。所以，基于此，本文的質量管理功能模塊采用了基于微軟.Net平臺的WPF技術，使用C#開發，結合SQL Server數據庫對數據進行管理。其中數據集是由MES平臺統一處理，避免了數據的冗余和沖突，而且集中管理的數據方便平臺的各個功能模塊使用。以質量分析為例，說明模塊的實現。

批次參數評價分析的功能為查詢批次參數QI（質量檢測）和相關統計信息。單擊首頁左側系統菜單樹參數QI分析進入批次參數首頁面。系統默認的開始日期為當前時間的前一天，結束時間為當前日期，用戶可以手動選擇查詢條件，如批次號、QI、車間、生產線、工序、參數和牌號，支持工藝路線的聯動選擇，如選擇某一個生產線，則會在工序選擇列表中顯示該工段下的工序，選擇工序后，參數選擇列表中顯示該工序下的參數。點擊“查詢”按鈕，查詢出這段時間內的批次參數統計信息，主要包括工藝路線，QI情況，離散度，CPK，標準偏差，合格率，斷流次數，斷流時間等統計信息。雙擊批次信息時，會彈出新的頁面，顯示當前雙擊批次的具體信息和時間序列圖如圖3所示。

該模塊有<導出原始數據>、<導出統計數據>、<刪除>、<確定>按鈕，分別可以實現單批次的原始數據導出，和所有查詢結果的導出功能、刪除批統計信息、選擇需要顯示的數據。

（1）<導出原始數據>：首先在查詢結果中選中需要導出原始數據的批次記錄，該記錄會變成黃色，然后點擊導出原始數據，可以將該批次的原始數據導出到本地Excel表格。

（2）<導出統計數據>：在查詢到批次信息之后，直接點擊導出統計數據，將查詢結果導出到本地Excel表格。

（3）<刪除>：點擊某一個批次后，點擊<刪除>按鈕，當改批次工序有一個QI大于0的情況，該批次就不能刪除，否則反之。

（4）<確定>：在列表選擇中，勾選需要顯示的列后，點擊<確定按鈕>，頁面數據就根據勾選的展示數據。

（5）備注：統計項中的不合格時間、頭料時間、尾料時間、非穩態QI針對非穩態數據進行統計。而最大值、最小值、平均值、穩態QI、離散度、偏離度、K、CP、CPK、合格率、標準偏差針對穩態數據進行計算。

5結論

通過對煙草企業現有質量管理的調研分析，再結合企業已經部署實施的MES，本文設計并開發了煙草生產質量管理模塊，并集成在MES平臺中。通過在企業中的現場應用實驗，驗證了該設計方法的合理性和可行性。在企業后續的使用過程中，能夠提高產品的質量水平，并且對產品的生產效率提高有一定的幫助。證明了質量管理模塊能夠在企業中實際應用，對煙草行業的發展有一定的幫助，更好的增加了企業的市場競爭力。

參考文獻：

[1]張偉，于成龍，侯俊杰，等.航天產品裝配質量可追溯管理系統探討[J].航天制造技術，2019（5）：55-60.

[2]李曉芬，曹曉冬，羅賽，等.基于MES的煙草企業信息化改造應用研究[J].電腦知識與技術，2018，14（36）：260-262.

[3]李利.E公司生產管理優化研究[D].華中科技大學，2018.

[4]楊麗.質量分析與質量管理在化工生產中的重要性[JJ科技風，2017（15）：154.

[5]馬忠惠.一汽通用質量管理體系優化研究[D].吉林大學，2015.

[6]孫亮.六西格瑪管理方法在供應鏈質量管理中的應用研究[D].吉林大學，2014.

【通聯編輯：梁書】

收稿日期：2019-10 -12

作者簡介：任海銘（197 5-），男，黑龍江哈爾濱人，研究生（碩士），研究方向為信息管理系統設計與研究、自動化系統應用研究;郭大權

（1983-），男，遼寧普蘭店人，碩士，研究方向為生產執行系統設計與應用。