MES系統在煙草企業信息化建設中的應用

曹宇 楊紹勝 肖斌 王仲斌

（吉林煙草工業有限責任公司 吉林省長春市 130000）

通過建設MES 系統，基于MES、ERP 理論將現代生產管理理念及思想應用到煙草企業的生產管理中，優化、重組生產管理流程，提高企業的生產管理水平，實現生產管理活動的業務數字化、自動化、信息化，建立數字化工廠，提高市場競爭力。

1 煙草企業信息化建設對MES系統的需求

1.1 煙草企業對MES系統的業務需求

1.1.1 生產協同管理

產銷協同：要求能處理生產與營銷的平衡問題，實現供產銷計劃聯動及調整，為頻繁插單、市場需求變化提供支持，提高柔性生產水平。

研發協同：要求可以根據市場反饋與客戶的需求來客制化生產，以確保產品質量為前提，做到研發與生產的技術標準一致。

制造協同：包括接收及下發生產計劃，設備管理、質量管理、消耗管理、生產物料管理、精準調度及高級排產等。

供應協同：負責解決輔料采購質量差異大、原料生產備料周期長及生產計劃時常調整等問題，要求能做到根據生產計劃來供應物資，為正常生產提供支持，確保原料及輔料高質量，對物資倉儲結構進行優化，盡可能控制物資庫存，降低庫存成本與采購成本。

1.1.2 質量管理

質量管理主要有質量預警、統計過程控制、質量信息追溯、質量考核、過程質量管理及生產規范管理等，監督、檢驗、控制生產全過程從而做到規范生產，提高產品質量，做到均質化生產。

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出，當存在異常情況時進行預警，檢查、記錄、正反向追蹤實際備料進度情況與備料單，提供實時庫存。

1.1.4 設備管理

其功能應包括潤滑、清掃、保養、設備點檢、狀態離線/在線監測、設備故障維修、停機日志管理、備件管理等。堅持設備全生命周期管理的思路，建立設備基礎數據庫，收集、匯總設備的運行數據，對比基礎數據與運行數據以預測設備故障；當設備發生故障時記錄參數，自動生成統計報告與運維記錄，建立知識庫從而提供設備運維的信息支持；對設備的生產能力進行實時預測，提供信息支持以實現生產調度智能化。

1.1.5 現場管理

包括車間綜合查詢、質量統計分析、現場原料及輔料管理、巡檢及自互檢管理、工藝質量標準查詢、查詢及執行生產工單、質量統計分析、交接班人員管理、臺賬管理等。

1.1.6 智能分析及決策

實現可視化、智能化的即時性生產看板管理。執行生產工單期間將物料消耗情況、工藝標準、質量檢驗結果、設備運行情況及工單完成情況等相關數據傳送到MES 系統中，通過統計分析應用服務器來篩選、整合所調用的數據生成生產日報及月報表，提供設備管理、物料管理、質量管理、生產管理、卷包、制絲等業務報表，方便管理者調整生產計劃[1]。

圖1：MES 系統功能模塊圖示

1.1.7 基礎數據與配置管理

基礎數據與配置管理配置系統模塊基礎數據，創造基礎環境以便于業務功能模塊得以正常運行。提供再維護、修改、刪除、添加、查詢及同步等功能，支持參數配置管理、基礎主數據管理、人員權限配置等。

1.2 集成需求

1.2.1 與ERP 系統集成

MES 系統要與ERP 系統高度集成，集成生產管理模塊來接ERP 系統的共產日歷、月度生產計劃等相關信息，MES 系統則反饋物料消耗數據、質量數據、在制品狀況、生產進度、工單信息、生產計劃、生產批次等。

集成質量管理模塊，接收檢驗程序、檢驗特性及檢驗批次等信息；反饋在制品、原輔料及成品的質量檢驗數據。

集成人力資源管理模塊，接收生產班組人員信息及休假信息；反饋生產產出、生產時間等信息。

集成設備管理模塊，接收設備參數、設備數據、設備定額信息及工時信息等；反饋設備效率、能耗、物料消耗、完工情況、開工時間及設備運行狀態等信息。

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、卷煙規格、工單等信息。

1.2.2 生產指揮系統

集成生產指揮系統的數據采集、排產統計、質量管理、生產規范及生產現場管理等。MES 系統提供生產日報等生產統計信息，提供質量報告及檢驗記錄；接收生產規范、臨時變更信息、月生產計劃、訂單信息等[2]。

1.2.3 制絲線集控系統

MES 系統對制絲線集控系統下達工藝標準、質量標準、工藝路徑、生產指令、計劃工單等，制絲線集控系統按照指令啟動設備，反饋結果信息與執行過程。MES 統計分析設備狀態、工序質量及工藝等，實時監視制絲生產過程。

1.2.4 能源管理系統

MES 系統對動力集控系統下達能源、工藝參數要求，對能源供給進行指導；能源中控系統對MES 反饋能源設備狀態、能源消耗及能源生產等信息；MES 系統統計分析能源供應信息，監督動力設備，監控生產環境。MES 系統同時對能源管控系統提供車間生產計劃及調整信息、物流量數據、糖香料產量、嘴棒產量數據、卷煙產量、制絲產量等信息。

2 系統設計

2.1 MES系統的定位及與煙草企業系統的銜接

煙草企業的整體系統架構包括執行層、生產管控層及決策分析層。MES 系統架構屬于管控層，其具有承上啟下的作用，在煙草企業的生產管理中處于核心位置。決策層用于領導的決策分析，MES 系統核心數據庫可為決策層提供信息支持，通過對任務完成情況及生產目標進行分析，可掌握煙草企業生產運行現況，為制定合理的決策提供依據。

MES 系統是管控層的關鍵，其與物資原理系統、營銷管理系統、產品研發系統等高度集成，可實現系統核心基礎數據的獲取與反饋，通過生產現場管理、物料及消耗管理、生產設備、過程質量、精益化生產等管理來實現統一調度調配資源，實現集約化管理。

執行層是生產車間的控制系統，包括各種系統的數據采集與自動控制。執行層實時采集數據并將數據及時傳送到管控層，還接收管控層的指令來自動控制現場生產設備。

2.2 系統功能模塊設計

MES 系統的設計原則包括：實用、經濟、可靠、先進、規范化、標準化、多級容錯、穩定、安全、高度集成。根據MES 系統的設計原則，結合煙草企業的實際情況，確認MES 系統建設的主要內容包括生產、質量、物料、現場的管理及統計分析共計五個方面，功能模塊架構見圖1。

2.2.1 生產管理

生產計劃管理模塊結合生產實際情況，不僅包括正常生產的訂單，還包括備貨生產及試制生產訂單。模塊支持MES 系統接收的生產計劃，同時當需要處理緊急加單等臨時變更時，支持手動增加計劃。

卷包生產排產模塊：支持日計劃上報；支持人工干預來調整、拆分計劃及調整機臺等；MES 系統經系統數據采集反饋或人工方式來對日生產計劃進行調整，支持根據天滾動的詳細排產；系統結合機臺工單等自動生成成品入庫工單及輔料投料工單；結合卷包排產配置信息，自動生產各機臺排產工單；按照日進度計劃來創建日生產作業計劃；細化分解月計劃為日計劃[3]。

制絲生產排產：MES 系統結合相關信息生成生產線加工工單；生成原料需求計劃及原料投料工單；計算工藝段預估完成時間，計算當日完成量，實現工藝段實時滾動排產。

生產工單管理：MES 需要具備手動工單調整工單來進行排產，從而適應煙絲環境要求、工藝要求等的復雜變化，提供工單查詢功能以滿足根據批次牌號、工藝段、時間等信息的組合查詢。

排產數據配置管理：提供各種標準配置，為生產調度人員按照相應約束條件制定生產作業計劃提供參考。

2.2.2 質量管理

質量管理模塊包括質量考核及質量信息回溯。質量考核：通過質量評價考核模型，按照考核管理標準來統計檢驗數據，將檢驗數據與標準進行比對，得到分批次、分工序的質量分數，按照考核規則來判定產品質量等級。

質量信息回溯：當出現產品質量問題時，不僅要核實并進行處置，還要跟蹤、評審處置情況，從而解決問題。物料質量追溯：當發現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品批次范圍，尋找該批次產品的發運、在庫、在線情況。產品質量追溯：基于信息庫，系統錄入日期、班次、機臺、牌號、小盒鋼印號、卷包批次號等組合條件，實現對該批產品的快速定位及查找，判斷生產鏈路中存在的異常環節與影響因素。

2.2.3 物料管理

物料消耗與管理通過生產現場終端顯示物料信息，方便管理人員及操作人員掌握以往生產的物料信息。生產物料管理負責管理生產線的原輔料、在制品及成品狀態、庫存等，其管理范圍包括成品庫與原料庫。生產過程中對備料工單、實際備料進度進行檢查，追蹤生產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。

生產過程物料管理包括現場的成品管理、半成品管理以及原輔料投料管理等。生成生產調度計劃時，生產調度模塊對物料數據信息進行檢查，確保有足夠的物料來完成預計生產；下達生產計劃后，對當前庫存與生產計劃進行比對，對備料情況進行核實，預警可能由于斷料引起停機的風險，從而確保按照計劃按時完成生產。

產量及消耗上報：按照機臺、卷接包按班組、批次等匯總消耗與產量，將匯總信息匯報給ERP 系統。

生產追蹤管理：基于一號工程，對件煙的一號工程條碼、鋼印號等信息，在系統中錄入信息，根據生產路線來記錄生產過程信息，包括原輔料使用及投料情況、整選到制絲到卷包等環節的設備情況、質量情況及生產情況等，形成雙向追蹤的譜系記錄。

2.2.4 現場管理

現場管理是MES 系統的重要輔助模塊，其做用在于完善、支撐其他業務及功能，其根據生產管理需求通過人工方式補充錄入一些不能自動獲得的原始數據，同時對一些不準確的數據進行修整，從而為MES 系統業務流程提供支持。現場管理模塊經現場終端對操作人員傳達作業報告、調度指令、設備維保規程、現場質量標準、工藝標準、工藝規程及生產作業工單等，確認作業工單，反饋執行情況，登記現場作業情況及上崗情況。

2.2.5 統計分析報表

執行生產工單的過程中，物料消耗、工藝標準、質量檢驗結果、設備運行情況及工單完成情況等實時過程數據均經采集后傳送到MES 系統的核心數據庫中。統計分析應用服務器對核心數據庫信息進行調用，按照公式模型來篩選數據、統計分析，自動生成對應批次、工單的月報及日報。報表支持根據不同時間跨度輸出，盡量多涵蓋各種共享信息，從而方便管理者結合運營現況來制定出合理的措施來對生產進行調整。

3 結束語

信息化已經成為世界發展的趨勢所在，也是國內企業走向工業化與現代化的重要環節之一。MES 系統可提高企業的運行以及處理效率，并解決生產任務計劃的制定、實施以及調度問題，推廣并應用MES 系統，可推動企業信息化的開展，并促進我國制造企業的建設達到更高水平。