嵌入式SPC系統(tǒng)與MES系統(tǒng)集成設(shè)計與實現(xiàn)

摘要：隨著煙草行業(yè)工業(yè)企業(yè)深入整合，各卷煙廠生產(chǎn)的卷煙規(guī)格和牌號越來越多，如何在保證質(zhì)量的同時，保持生產(chǎn)的靈活性？答案是集成生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)（MES）和統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)（SPC）來實現(xiàn)這一目標(biāo)。把SPC系統(tǒng)作為一個功能模塊嵌入到MES系統(tǒng)中，實現(xiàn)信息化系統(tǒng)強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補的目的。

關(guān)鍵詞：集成；嵌入；SPC；MES

中圖分類號：TP311.52 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2012） 21-0000-02

1 項目背景

越來越多的卷煙加工企業(yè)通過MES系統(tǒng)實現(xiàn)了對整個卷煙生產(chǎn)過程的優(yōu)化管理，并掌握了大量的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，特別是為保證產(chǎn)品質(zhì)量所記錄下的水分、溫度、流量、質(zhì)量檢驗等過程工藝數(shù)據(jù)。如何把整合了實時與核心業(yè)務(wù)流程并最大限度地利用生產(chǎn)資本的MES系統(tǒng)和SPC有效集成起來，不但同時收集實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)和執(zhí)行實時統(tǒng)計分析，建立動態(tài)反饋和閉環(huán)控制流程，還可以為生產(chǎn)決策人員和管理人員提供定制的控制圖表以及提醒實時潛在的質(zhì)量問題，成為了卷煙企業(yè)信息化項目實施過程中的一個重要課題。

2 設(shè)計思路

卷煙生產(chǎn)屬于流程性材料加工方式，如何才能科學(xué)地區(qū)分出生產(chǎn)過程中產(chǎn)品質(zhì)量的偶然波動與異常波動，發(fā)現(xiàn)過程異常及時告警，并及時采取措施，消除和避免異常波動，使過程處于正常波動狀態(tài)，恢復(fù)過程的穩(wěn)定，從而持續(xù)優(yōu)化和改進產(chǎn)品質(zhì)量。要解決這個艱巨的挑戰(zhàn)，可以通過建立結(jié)合工業(yè)技術(shù)、靈活的MES并集成在線統(tǒng)計過程控制系統(tǒng)（SPC）的制造基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)。我們提出把SPC作為MES的一個功能模塊嵌入MES系統(tǒng)，共享基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)表，從而實現(xiàn)嵌入式SPC系統(tǒng)與MES系統(tǒng)的真正有效集成。

3 業(yè)務(wù)需求

我們在MES系統(tǒng)整體功能設(shè)計時就提出要把數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和深入分析放在同等重要的地位，將MES和SPC進行深度整合，MES通過自動采集或人工補充的方式對過程數(shù)據(jù)進行全面收集，嵌入式SPC實現(xiàn)對實時過程數(shù)據(jù)進行采集、分析，同時還應(yīng)強調(diào)對質(zhì)量檢驗結(jié)果、質(zhì)量評價結(jié)果等事后數(shù)據(jù)進行分析，最終達到改進生產(chǎn)操作的目的。關(guān)鍵需求如下：

除了傳統(tǒng)的生產(chǎn)跟蹤，集成系統(tǒng)必須管理工廠內(nèi)生產(chǎn)訂單的排產(chǎn)調(diào)度，精細化配置和指揮工廠的各種生產(chǎn)資源并記錄實際工作進度。系統(tǒng)還必須管理生產(chǎn)過程中的多種多樣的變更或修改，包括修訂產(chǎn)品、線路、規(guī)格、指示、數(shù)據(jù)收集等的經(jīng)營管理。可自由配置和設(shè)定SPC控制圖的各項屬性，可自由選擇控制圖的種類，計算并輸出過程的統(tǒng)計控制界限；并根據(jù)判異規(guī)則判斷過程是否失控，實時監(jiān)控企業(yè)質(zhì)量管理過程，全面掌握質(zhì)量動態(tài)，減少對常規(guī)檢驗的依賴性，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題。

4 系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

4.1 系統(tǒng)架構(gòu)。MES系統(tǒng)主要采用C/S技術(shù)結(jié)構(gòu)與B/S架構(gòu)相結(jié)合的方式，由數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和客戶端三個層次組成，采用數(shù)據(jù)層-業(yè)務(wù)邏輯層-表現(xiàn)層的多層架構(gòu)。SPC系統(tǒng)的軟件平臺采用Wonderware公司的QI產(chǎn)品，進行統(tǒng)計過程控制所需的各類控制圖的繪制和展示。嵌入式SPC系統(tǒng)各主要業(yè)務(wù)功能與MES系統(tǒng)數(shù)據(jù)交互的軟件構(gòu)架如下圖：