烟草专卖系统：浅谈mes在卷烟企业的应用

精品文档 仅供参考 学习与交流烟草专卖系统论文：浅谈MES在卷烟企业的应用【精品文档】第 20 页烟草专卖系统论文：浅谈MES在卷烟企业的应用烟草在线专稿引言：当前，在国内外经济形势对卷烟生产经营工作的影响日益显现的情况下，国家局党组把“卷烟上水平”作为行业当前和今后一个时期的基本方针和战略任务。推进信息技术与发展战略、与生产经营、与管理决策相融合，充分发挥信息化的支撑、推动、引领作用，切实用信息化支撑行业“卷烟上水平”势在必行。卷烟企业已经认识到能否提高生产系统的应变能力，快速响应市场的变化，成为今天企业所面临的重要课题。在信息化建设中，生产执行系统（ManufacturingExecutionSystem，MES）是卷烟企业实现敏捷生产和精益制造，以信息化促进现代化的重要内容。本文以卷烟企业实施MES为背景，对MES在卷烟企业的应用进行了分析和展望。1卷烟企业MES概况1.1生产执行系统MES的含义MES国际联合会对MES的定义是：MES针对从订单到产品完成的全部生产活动，实时采集精确的现场数据，经过分析、处理，实现对生产活动进行指导、优化和报告。通过对变化情况的快速反应，减少无附加值行为，提高工厂运行和处理的效率。美国先进制造研究机构（AMR）将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”，MES为操作人员、管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等方面）的当前状态信息。根据上述定义，根据卷烟企业的具体情况，卷烟企业生产执行管理系统可作如下理解：（1）MES系统通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，关注从生产计划下达到成品产出的生产优化信息；对上层企业资源计划（EnterpriseResourcePlanning，ERP）系统的计划管理是执行，对下层生产自动化系统和物流自动化系统是指挥。MES系统处于中间层；（2）MES使用当前的、精确的数据来响应、指导、触发、报告生产现场发生的事件；（3）MES对制丝、卷接包、库存（原辅材料、烟丝、成品等）、动力能源等进行在线、实时数据采集，并对采集的数据进行分析处理，在此基础上，进行生产调度，指挥生产。必要时，将现场情况报告给厂级领导及有关管理部门，为企业经营决策提供支持；（4）通过实时在线的管理，MES系统快速地响应生产条件的变化，减少生产过程中无价值活动，提高生产和作业的效率；提高工厂运行和事件处理的效率；提高设备的利用率，降低库存、降低生产成本，提供高效的生产管理功能；（5）MES是一个分布式系统。它横跨企业的各车间、各仓库，对生产全过程及其相关的人、物料、设备和在制品实现企业横向集成；（6）MES通过对计划执行与对物料流、设备和装置的控制与监视、质量流和工艺系统的跟踪，实现企业纵向集成；（7）MES既不同于以派工单形式为主的生产管理和辅助的物料流为特征的传统车间控制器，也不同于偏重于作业与设备调度为主的单元控制器，而应将MES作为一种生产模式，把制造系统的计划和进度安排、追踪、监视和控制、物料流动、质量管理、设备的控制等的一体化即按照计算机集成制造（ComputerIntegratedManufacturingSystems，CIMS）思想去考虑，以最终实现数字化企业战略。1.2卷烟企业MES应用历史沿革从2000年至今，国内十几家卷烟企业实施了MES，主要包括：武汉卷烟厂、昆明卷烟厂、青岛卷烟厂、兰州卷烟厂、许昌卷烟厂、龙岩卷烟厂等。实施内容从最初的生产数据采集，逐步扩展到了生产调度、设备维护、质量管理、物料跟踪、生产统计等不生产制造相关的方方面面，在一定程度上促进了卷烟生产管理水平的提升，也为MES在卷烟工业企业的发展和应用探索了许多宝贵的经验，并形成了一些成功的行业应用案例。总体上，卷烟企业MES经历了下述两个主要的发展阶段。第一个阶段（2000年至2005年），鉴于生产过程自劢化水平得到了大幅提升，制丝、卷包等主要生产设备已经全面实现了自动化操作，各类生产设备的控制系统已经初步具备了提供生产数据的接口，企业期望实施MES来较好的利用这些数据，全面实现生产过程信息的集成和应用，整体提升卷烟生产过程的管理水平。但是，由于缺少统一标准和成熟平台，这一阶段MES系统的实现以定制化开发为主。第二个阶段（2006年至今），卷烟企业走向兼并和联合重组，卷烟企业实施集团化运作，卷烟生产推行按订单组织货源的新模式，卷烟工艺实施分组加工及柔性制丝的特色工艺，从多个方面、多个角度影响和改变着原来已有的信息化格局，使得卷烟企业重新审视和明确其对于ERP、MES的目标不定位，给卷烟企业MES的发展创造新的机会，这一阶段MES的实现已逐步走向了平台化实施为主的格局。2卷烟企业建设MES的必要性2.1烟草行业发展的需要全国卷烟行业总体上是一个产大于销的状况，生产能力远远大于市场需求。提高计划的实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率己成为行业内每个企业所关心的问题。烟草企业要达到成本和质量的双赢，必须严格控制产品生产的全过程和影响生产的各种因素。有效的方法就是加强对生产线上各个点的监控和信息管理，加强生产资源综合调度管理，使之发挥最大效益，以满足行业的健康平稳发展。2.2生产经营特点的需要由于烟草行业实行专卖专控，其生产总量由国家计划下达，各卷烟企业只能在国家计划的基础上，进一步分解，优化产品结构。而目前卷烟企业生产计划受市场影响越来越大，面对营销部门对产品交货时间的严格要求，面对营销计划的不断调整及生产过程中品牌的不断更换而造成的生产计划不断变更，明显感到计划跟不上变化。在这种生产模式下，卷烟企业的营销部门需要对生产部门的情况非常了解，避免签订不合理合同，避免出现交货期根本无法保证等问题；而生产部门也需要及时掌握生产的历史情况和现时数据，从而快速准确地根据销售合同，通过系统制订科学合理的生产调度计划。要实现这些，需要的不仅是先进的生产设备和能力，更重要的是要利用MES系统保证从“接单编排生产计划生产控制派送”等一系列各个环节的信息畅通和交流、反馈，在计划层与生产控制层之间建立起“直通车”。2.3提高经营决策效率的需要企业经营管理过程中，常常面临各种艰难的决策，同时又要求企业管理者不但要快速决策，而且还要确保决策的正确性和时效性。显然，通过MES这一桥梁，很好地解决了“断层”问题。同时，通过整合MES系统，解决了企业原先多个系统散乱的现象，在统一内部各类标准的基础上，使决策者快速准确地作出决策。2.4企业信息化建设的需要目前虽然烟草企业生产过程自动化程度很高，但应当看到的是，烟草企业底层各个生产控制系统在已基本实现了基础自动化和过程自动化的同时，每个系统都有各自的处理逻辑、数据库、数据模型和通信机制，它们形成一个个信息孤岛，缺乏信息资源的共享和生产过程的统一管理。同时，现有的烟草制造企业ERP管理信息系统主要是针对资源计划，通常只能处理昨天以前发生的事件（作历史分析），亦可预计并处理明天将要发生的事件，但对今天正在发生的事件却相对处于一个盲区。在ERP所关注的各项资源中，生产过程信息在企业的管理系统中始终是“离线”的，生产过程信息始终不能连续、自动、完整地反映。MES在管理信息系统和生产控制系统之间，使得底层大量的数据不再闲置，为管理层提供有目的性的信息，进而实现企业信息上、中、下三层的协调和畅通，提升企业整体信息化的应用能力和发展水平。3卷烟企业MES系统建设的要求在目前烟草行业集团化运作、逐步取消下属企业法人资格的大背景下，必然改变对下层各生产企业的管理要求和功能，并通过信息化的技术改造加以具体落实和实施。体现在信息化建设上，结合各生产企业实际情况具体应满足以下三个要求：（1）烟草生产企业需要通过对照新的管理思想和理念，对企业的主要业务流程和管理流程进行优化和再造，搭建支持多个工厂的集团化生产管理模式的新平台、新系统，满足进一步发展的要求。（2）烟草生产企业的信息建设需要以实时生产控制为主线，以实时质量监控为支撑，以多方位数据采集为基础，按市场订单组织调度生产，增强系统对生产流程变化的适应性，满足统一的制造标准、优化的资源配置，提升企业的市场反应能力、质量保障能力、成本控制能力和基础保障能力的要求。（3）烟草生产企业的信息化在MES系统建设中需要对现有系统进行全面优化整合，在生产管理的各个环节实现数据的获取、处理、存贮、利用和管理，形成具备生产指挥、过程控制、质量检测评估和优化、设备监控和保障、异常预警和探测、追溯分析、绩效评价和决策判断等综合能力的统一的管理平台，满足工厂生产过程的数字化改造的要求。4卷烟企业MES的的组成卷烟企业MES的开发与实施应用，必须结合该企业自身特点与实际情况来进行量身制作。现根据行业内多家卷烟企业的MES应用设计情况，将烟草行业MES的组成归纳如下：4.1数据采集数据采集是将生产全过程（包括制丝及储丝设备、卷接包设备、装封箱设备、质量检测设备、物流系统设备）中的所有数据进行采集、分类。数据采集是控制系统与管理信息系统之间的信息纽带，是MES的基础。通过数据采集为MES提供全面、实时、准确的信息，MES通过对数据进行分析后传递给各设备，从而指导设备实施各种操作行为。4.2生产过程实时监控与报警生产过程监控，主要指以工厂数据采集为基础（包括制丝数采、卷接包数采、动力能源数采、自动化物流系统数据反馈、质检仪器数采等），MES系统通过对生产中产生的各种关键数据进行实时监视，了解生产工单执行的最新进展，并能与生产计划进行对比，以便对生产实施有效控制；同时对生产过程中出现的设备故障、工艺质量问题、设备运行情况、质量状况、能源供应等异常情况及时报警，以便及早控制与处理。4.3生产计划调度生产计划调度又称工序详细调度。它是ERP中生产计划的延伸和发展，是综合ERP/MIS系统提供的计划信息和Controls系统反馈信息，在生产时，根据产销计划制定适合生产能力的生产任务，包括制丝段作业任务的自动编制调整、人工调整和下达，卷包作业计划的自动生成和下达，保证生产计划按时、按进度实施。4.4设备维护管理设备维护管理是通过活动监控与指导，保证机器与设备的正常运行。它不仅可以完善企业各设备的维护措施或管理制度，还能建立良好的设备预警机制、提高设备对突发性故障的应变能力。MES要根据企业对生产设备维修保养工作的规定，制定项修、轮保、点检、日常维修等设备维护计划。对于最终的检修实施以检修任务单的形式发布并进行实施管理。对非计划性的现场维修工作，按实际发生的故障进行检修。MES要以设备实际运行数据为基础，对设备效率进行全局设备效率（OverallEquipmentEffectiveness，OEE）分析，帮助管理者定位影响设备效率的瓶颈因素。4.5过程工艺质量控制MES要具备质量标准管理、在线质量控制、质量数据采集、质量统计分析、质量追踪等功能。通过对质量标准的参数化、程序化，为生产过程严格执行质量标准和工艺标准提供保障。以实时的质量数据采集为基础，实现全面的在线实时质量监控，提高质量的在线控制水平，稳定产品质量。提供全方位多角度的质量统计分析功能，为质量的持续改进提供有效手段和信息。要保持长期完整的产品质量记录，在发现产品缺陷时提供快速追踪定位的功能。4.6基础数据和文档管理对产品、工艺规程、设计等有关信息的管理和分发，同时也收集与工作和环境有关的标准信息。包括质量标准、产品配方、维护项目、物料基本信息以及其它基础数据的维护与查询。此模块是MES运行的基础与前提，对生产的正常运行有着重要作用。4.7车间成本管理以采集数据为基础，主要对生产过程中的物料、能源消耗、设备运行时间、员工工时进行归集、整理、分析、存储与报告。从而对企业生产成本进行管理和控制。4.8物料管理MES首先要提供物料基础数据的管理和维护功能。其次要能对生产过程的物料变化，包括物料的移动、物料的消耗、物料的转换等进行记录。最后，要通过对生产过程中的数据采集，按批次收集生产过程物料数据，建立物料跟踪系统。物料跟踪系统将生产、质检等分散在不同模块中的数据按生产工艺路线有效组织起来，实现从原料投料到成品入库的全生产过程物料跟踪。通过物料跟踪，可以实现对物料的向前追踪（从原料到成品）和向后追溯（从成品到原料）。4.9统计分析生产工程中的实际数据与制定目标数据进行比较。对生产、设备、质量、消耗等信息进行统计分析，从而完善质量控制标准、优化生产组织、提高设备保障能力、降低原辅料消耗等。5卷烟企业实施MES面临风险烟草企业现有的MES存在主要问题有：（1）MES门类众多、集约度低：自动化程度低；产品结构复杂；制造工艺复杂，生产中各制造过程的关联性又很强；生产环境复杂多变（如临时插单生产、部品材料短缺等现象较频繁）。（2）生产准备时间长：异常情况处理不及时（信息不对称等原因造成）；在制品周转和等待时间长；单元设备的利用率低；管理层与执行层之间存在信息不对称，难以互通；车间现有管理工具智能化程度不高；生产现场的监控缺乏工具支持；数据采集相对滞后等。（3）MES体系尚不完整：基本功能具备，但缺乏过程管理与优化等面向典型行业的核心模块；此外，针对离散型行业尚无完整、统一、系统的MES解决方案和体系架构。（4）集成性还没有完全解决：由于缺乏统一的工厂数据模型，MES与企业其它相关信息系统之间缺乏必要的集成，导致MES作为企业制造协同的引擎功能远未得到充分发挥。（5）通用性和可配置性较差：通常针对特定需求，很难应对企业业务流程的变更或重组；缺乏统一的数据模型、系统平台和集成技术，系统的可配置性、可重构性、可扩展性较差。（6）实时性不强：缺乏准确、及时、完整的数据采集与信息反馈机制；在底层数据的实时采集、多源信息融合、复杂信息处理及快速决策等方面显得较为薄弱。（7）智能化程度不高：现有MES大多只提供了一个替代经验管理方式的系统平台，通常需要大量的人工干预。6MES在卷烟企业的应用趋势近年来，随着中式卷烟战略的持续推进，国内卷烟工业企业的经营管理模式由“分散化经营”模式向“集团化运作”模式转变，生产运作模式由按指标组织生产向按订单组织生产转变，生产加工工艺由全配方加工向分组加工、柔性制丝转变，品质管控模式由指标控制向着过程控制、精确控制转变。来自卷烟企业自身的变革，以及生产计划更趋复杂化、生产调度更趋敏捷化、生产执行更趋精细化的挑战，使得卷烟企业实施MES的出发点和指导思想都发生了重大的转变。在卷烟企业集团化运作的背景下，在各卷烟厂由研发、生产、供应的综合职能向与业制造工厂的转变过程中，MES目标定位及其重要性已经彻底显现了出来。总体上，可以将卷烟企业MES的目标定位为三方面：一是实现产品生产制造平台的整体集成，二是实现产品生产制造全过程的高效协同，三是适应敏捷生产、精确控制的生产模式。所谓“集成”，是指实现制丝集控系统、卷包数采系统、动力能源管理系统、自动化物流等生产制造相关的自控系统和信息系统的整体集成，使之形成技术和业务层面都能够互通和融合应用的整体。所谓“协同”，是指在整体集成基础上，以计划排产、生产调度、批次执行、效能分析为主线，对产品制造全过程中各相关工序、各相关职能进行有机的协调，减少相互脱节、相互制约的因素，实现高效运转。所谓“敏捷”，是指在整体集成和高效协同的基础上，引入敏捷制造技术和理念，构建可按照订单组织生产、可快速响应市场需求和变化的生产制造系统，引入批次控制技术及理念，来构建可根据配方来对制丝过程进行模块化生产和精确化控制的生产制造系统。随着企业对于MES的深入了解和认识，以往MES项目上普遍存在的贪大求全、多而不精的问题已经逐步得到了扭转，新形势下卷烟企业MES的重点更趋明朗化，计划排产生产调度批次跟踪性能分析的主线索十分突出。7结语烟草制造执行系统的研究方向和重要工作，一方面要形成适合企业特点的MES整体解决方案和工程应用能力，满足企业应用需求，实现快速响应制造及提升产品质量可靠性的目标，解决长期制约我国烟草信息化发展的瓶颈问题，迅速提升我国烟草业制造执行能力；另一方面数据挖掘工具运用能够对将来的趋势和行为进行预测，特别是针对烟草业，力求在海量数据及数据挖掘技术、数字制造、协同管理和提供产品质量等烟草业信息化技术运用方面使企业在产品质量的可靠性增长方面取得创新，提升我国烟草业的产品创新、管理创新和竞争实力提供方法、技术和软件支持，实现制造企业信息系统管理全局优化的目标。