信息化技術(shù)在卷包車間生產(chǎn)過程應(yīng)用淺析

紅云紅河煙草(集團(tuán))有限責(zé)任公司昆明卷煙廠 云南 昆明 650000

0 引言

目前國內(nèi)煙草行業(yè)競爭激烈，市場需求日益減弱，平均利潤不斷下降，依靠傳統(tǒng)管理手段已經(jīng)難以滿足精益管理需求。如何加速推進(jìn)“兩化融合”，努力打造數(shù)字化智能工廠，已成為各大煙草企業(yè)改進(jìn)升級(jí)、提升管理的科學(xué)化水平的必然選擇。本文以云南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司下屬昆明卷煙廠(以下簡稱昆煙)卷包車間信息化應(yīng)用開發(fā)為背景，通過圍繞“五個(gè)仿真”及生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)應(yīng)用，分析構(gòu)建卷包車間可視化、數(shù)字化管理新模式，依靠信息化手段提升管理精細(xì)化水平，推動(dòng)管理升級(jí)。

1 卷包車間信息化建設(shè)情況

昆明卷煙廠經(jīng)過近年來的信息化建設(shè)，初步形成了以上層ERP(Enterprise Resource Planning)系統(tǒng)、中間層MES(Manufacturing Execution System)系統(tǒng)、底層工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)為架構(gòu)的業(yè)務(wù)支撐系統(tǒng)環(huán)境。其中，MES位于上層管理層和底層生產(chǎn)控制層之間，是面向生產(chǎn)點(diǎn)、車間層的管理信息系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的集成功能，起到承上啟下的作用，成為計(jì)劃層和控制層之間的信息集成的橋梁[1]。

卷包車間作為昆煙生產(chǎn)的核心部門，主要承擔(dān)卷煙卷制、卷煙包裝、條煙輸送、件煙裝箱、件煙入庫的生產(chǎn)制造流程，其工業(yè)自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)過程已實(shí)現(xiàn)流水化作業(yè)。但由于卷包設(shè)備的單機(jī)化及產(chǎn)品種類的多樣化，使得卷包生產(chǎn)組織形式呈現(xiàn)離散化，存在信息分散、數(shù)據(jù)多元、功能繁雜的現(xiàn)象，這給卷包車間的信息化建設(shè)帶來了一定的困難[2]，無法形成對(duì)生產(chǎn)過程管控的有力支撐。為此，昆煙卷包車間以MES系統(tǒng)為核心，通過OPC協(xié)議從設(shè)備底層自動(dòng)化控制系統(tǒng)的接口采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)(包括但不限于:生產(chǎn)數(shù)據(jù)、消耗數(shù)據(jù)、設(shè)備數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)等)，形成涵蓋所有卷包機(jī)組的底層數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，同時(shí)通過構(gòu)建數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)，最終形成較為完善的卷包車間信息化運(yùn)維管理體系[3]，其架構(gòu)如圖1所示。

圖1 卷包車間信息化系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 信息化在卷包車間的應(yīng)用研究

在數(shù)據(jù)采集能力基本完備、初步的統(tǒng)計(jì)和分析能力已經(jīng)具備的基礎(chǔ)上，如何圍繞管理需要(例如，短板治理、瓶頸突破、控制精細(xì)化水平提升等)，充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值，利用信息化手段還原卷包生產(chǎn)全過程，開發(fā)能夠模擬和替代專家分析、有效支撐解決特定管理需求的生產(chǎn)過程信息智能分析功能，已成為目前昆煙信息化建設(shè)的重點(diǎn)問題。為此，本文通過信息化技術(shù)在卷包車間生產(chǎn)過程的應(yīng)用研究，旨在探索一種行之有效的信息化建設(shè)思路，實(shí)現(xiàn)卷包部門可視化、信息化生產(chǎn)管理，依靠信息化手段有效提升工作質(zhì)量，推動(dòng)管理升級(jí)。

2.1 提高工作效率，精簡業(yè)務(wù)流程，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)信息的及時(shí)傳遞 隨著工廠精益管理工作的不斷推進(jìn)，對(duì)生產(chǎn)業(yè)務(wù)管理提出了更高的要求。而通過信息化手段，可簡化業(yè)務(wù)流程，減少之前大量人員工作量，提高信息傳遞效率。以卷包車間為例，通過交班生產(chǎn)數(shù)據(jù)報(bào)表信息化開發(fā)及輔料結(jié)算信息系統(tǒng)的開發(fā)與應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)當(dāng)班結(jié)束后相關(guān)生產(chǎn)數(shù)據(jù)、輔料收、發(fā)、存數(shù)據(jù)的人工電子化錄入或自動(dòng)采集，系統(tǒng)自動(dòng)匯總生成統(tǒng)一格式報(bào)表后推送至相關(guān)管理、業(yè)務(wù)人員處，省去了原來人工抄錄、統(tǒng)計(jì)、匯總、制表錄入、上報(bào)的環(huán)節(jié)，在為機(jī)組操作工提供快捷方便的填報(bào)方式的同時(shí)也極大地減少了相關(guān)業(yè)務(wù)人員的工作量，縮短業(yè)務(wù)流程耗時(shí)，提高工作效率。

此外，通過程序?qū)υO(shè)備生產(chǎn)、消耗數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集及歸集建模，能有效避免人工統(tǒng)計(jì)、核算過程中易出錯(cuò)的問題，可節(jié)省相關(guān)人員精力，更好的投入到生產(chǎn)過程管理中。而目前車間大多數(shù)業(yè)務(wù)流程還依賴于紙質(zhì)表單作為信息傳輸介質(zhì)，業(yè)務(wù)的銜接需要人工傳遞表單，極大降低了業(yè)務(wù)信息傳遞的及時(shí)性，且大量數(shù)據(jù)依賴人工統(tǒng)計(jì)處理，其過程繁復(fù)，效率低、易出錯(cuò)。而使用信息化電子表單傳遞則能有效解決上述問題，提高業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)的便捷性、及時(shí)性。

2.2 統(tǒng)一評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，減少人為判斷帶來的主觀性 目前卷包車間諸多生產(chǎn)管理、考核評(píng)價(jià)過于依賴人員主觀判定，而由于人為標(biāo)準(zhǔn)的差異性以及相關(guān)信息獲取的多樣化，無法形成客觀統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)重制約了生產(chǎn)、設(shè)備管理效能的提升。

以卷包機(jī)組為例，如何有效判定設(shè)備帶病運(yùn)行，對(duì)設(shè)備問題快速準(zhǔn)確定位、合理維修一直是生產(chǎn)管理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。而現(xiàn)階段由于產(chǎn)量績效分配等客觀因素影響，設(shè)備異常運(yùn)行現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。如何有效解決這一問題，筆者認(rèn)為僅通過加強(qiáng)管理監(jiān)督很難有所改觀，而信息化的運(yùn)用則可成為突破這一難題的有效手段。通過MES系統(tǒng)對(duì)設(shè)備故障信息實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，以設(shè)備不同部位故障信息及停機(jī)次數(shù)進(jìn)行模塊化統(tǒng)計(jì)并實(shí)時(shí)展示，并關(guān)聯(lián)設(shè)備轉(zhuǎn)速及剔除數(shù)據(jù)，通過系統(tǒng)自動(dòng)分析判定并設(shè)定預(yù)警值進(jìn)行故障信息及時(shí)推送，使相關(guān)管理人員及修理工實(shí)時(shí)掌握設(shè)備狀態(tài)，對(duì)設(shè)備異常運(yùn)行做出快速響應(yīng)。以設(shè)備數(shù)據(jù)為客觀評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，能有效避免人為主觀判斷帶來的差異性。而通過數(shù)據(jù)分析掌握設(shè)備運(yùn)行規(guī)律，為設(shè)備生命周期維護(hù)提供了科學(xué)直觀的決策輔助，對(duì)不斷提高設(shè)備管控效率提供了目標(biāo)指向性。

此外，以目前昆煙開發(fā)完成的卷包設(shè)備停復(fù)產(chǎn)統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)為例，通過設(shè)定達(dá)標(biāo)條件，對(duì)各機(jī)組停復(fù)產(chǎn)耗時(shí)進(jìn)行自動(dòng)邏輯判定后顯示達(dá)標(biāo)結(jié)果，形成統(tǒng)一的機(jī)組復(fù)產(chǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。而通過使用網(wǎng)絡(luò)端口實(shí)時(shí)采集機(jī)組生產(chǎn)數(shù)據(jù)，可較好地保證使用數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性與及時(shí)性，避免了人為統(tǒng)計(jì)帶來的時(shí)間偏差和標(biāo)準(zhǔn)不一致問題。同時(shí)，通過信息化手段的運(yùn)用解決了之前由人工統(tǒng)計(jì)無法完成的大量數(shù)據(jù)歸類治理工作，使得統(tǒng)計(jì)結(jié)果展示內(nèi)容更為豐富，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的實(shí)時(shí)傳遞，為相關(guān)管理人員的后續(xù)生產(chǎn)組織協(xié)調(diào)提供依據(jù)，做出快速響應(yīng)，為管理向縱深及精益化發(fā)展打下基礎(chǔ)。而通過該信息化管理系統(tǒng)的運(yùn)用，使得卷包設(shè)備周復(fù)產(chǎn)、月復(fù)產(chǎn)水平穩(wěn)步提升，2019年度設(shè)備復(fù)產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行時(shí)長較2018年平均提升1.05分鐘。

2.3 還原真實(shí)數(shù)據(jù)，有效分析查找短板 如何通過有效分析生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，查找設(shè)備短板，是車間管理工作重點(diǎn)，也是工作難題，但上述工作長期以來存在兩個(gè)難點(diǎn):一是相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)依靠人工來完成，容易出現(xiàn)滯后性、準(zhǔn)確性的問題；二是缺少對(duì)過程數(shù)據(jù)的結(jié)果分析，對(duì)管理指導(dǎo)意義相對(duì)單一，難以對(duì)弱勢機(jī)組、短板原因形成快速有效的管理應(yīng)對(duì)措施。

作為核心卷包生產(chǎn)車間，如何有效還原生產(chǎn)過程損失，查找物耗流向，準(zhǔn)確掌握設(shè)備異常狀態(tài)，一直是精益管理工作的重點(diǎn)。而此前卷包車間管理人員想要對(duì)當(dāng)班的生產(chǎn)損失進(jìn)行分析，必須依靠各機(jī)組操作人員下班后的人工抄錄方式，對(duì)產(chǎn)量、剔除、停機(jī)次數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單分析的統(tǒng)計(jì)與評(píng)價(jià)，信息化程度低，結(jié)果準(zhǔn)確性不高，分析數(shù)據(jù)嚴(yán)重滯后，缺乏對(duì)生產(chǎn)過程管控的有效支撐。針對(duì)這一難題，筆者研究構(gòu)建卷包設(shè)備生產(chǎn)全過程損失信息化分析平臺(tái)，對(duì)卷包機(jī)組生產(chǎn)過程中產(chǎn)、質(zhì)、耗等重要指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)采，包括卷、包設(shè)備實(shí)時(shí)產(chǎn)量、效率、剔除、轉(zhuǎn)速、停機(jī)時(shí)長、理論與實(shí)際產(chǎn)量差值等過程數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)歸集建模以產(chǎn)中仿真價(jià)值流向的方式分析出產(chǎn)量、效率、關(guān)鍵物耗成本、產(chǎn)品質(zhì)量等損耗點(diǎn)，最終還原出當(dāng)前時(shí)間維度下的生產(chǎn)短板所在。為生產(chǎn)操作及管理人員做出快速響應(yīng)，縮短異常情況的持續(xù)時(shí)間，降低損耗持續(xù)增加的可能性提供科學(xué)客觀的依據(jù)，有效提升卷包機(jī)組生產(chǎn)過程管控水平，形成問題管理快速響應(yīng)機(jī)制。

2.4 形成閉環(huán)管理機(jī)制，提升管理效能 通過信息化運(yùn)用可有效彌補(bǔ)人為管理短板，優(yōu)化管理流程，整合人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)，形成部門內(nèi)部閉環(huán)管理。以卷包設(shè)備管理體系的構(gòu)建為例，通過實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集跟蹤設(shè)備停機(jī)次數(shù)、剔除、效率等關(guān)鍵指標(biāo)，由程序邏輯判斷異常超標(biāo)后自動(dòng)推送預(yù)警信息至相關(guān)管理、修理人員處，方便其做出快速響應(yīng)，并對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行確認(rèn)，最終根據(jù)其響應(yīng)次數(shù)及完成結(jié)果進(jìn)行績效考核評(píng)價(jià)。同時(shí)通過系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，有效查找設(shè)備短板并研究設(shè)備各部位運(yùn)維規(guī)律，為相關(guān)人員對(duì)設(shè)備維修保養(yǎng)及生命周期維護(hù)提供目標(biāo)指向性，提升精益化管理水平[4]。

3 結(jié)語

信息化建設(shè)，是一項(xiàng)系統(tǒng)的、復(fù)雜的工程，需要以問題為導(dǎo)向，以價(jià)值流為主線，串聯(lián)人、機(jī)、料、法、環(huán)各個(gè)環(huán)節(jié)。本文的信息化應(yīng)用探究僅評(píng)估、選取部分對(duì)信息化數(shù)據(jù)支撐需求較為迫切，即所需過程數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)關(guān)系復(fù)雜、統(tǒng)計(jì)工作量大、分析難度高、數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘潛力大的工作任務(wù)，探索研究信息化在卷包車間應(yīng)用新方式，為加快實(shí)現(xiàn)兩化融合，不斷挖掘大數(shù)據(jù)的管理價(jià)值，推進(jìn)智能制造進(jìn)行積極嘗試。