制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究與設(shè)計

楊萍 朱瑞龍 林碩

摘要：制造業(yè)的信息化改造已經(jīng)大范圍地展開，煙草企業(yè)也開始加入其中。作為混合型行業(yè)，其信息化改造方案與其他離散行業(yè)和流程行業(yè)有相同點也有不同點。煙草的生產(chǎn)具有行業(yè)特點，在信息化改造時結(jié)合其自身的特點設(shè)計方案。針對這一問題，文章設(shè)計了針對煙草企業(yè)制絲線的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過對企業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)的信息化改造，逐步實現(xiàn)企業(yè)信息化改造的目標，提高生產(chǎn)管理水平。通過在實際企業(yè)的開發(fā)與應用，證明了文章的設(shè)計方案是可行的。

關(guān)鍵詞：煙草行業(yè);生產(chǎn)管理;信息化改造;質(zhì)量管理

中圖分類號：TP311? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：1009-3044（2022）10-0058-03

1 引言

煙草行業(yè)作為國家重點管控的行業(yè)，具有其特殊的行業(yè)地位，但是煙草生產(chǎn)與其他制造業(yè)一樣，也面臨著信息化改造的問題[1]。作為混合生產(chǎn)行業(yè)，煙草的生產(chǎn)同時具備離散型和流程型生產(chǎn)的特點，其中的制絲工段就是典型的流程型生產(chǎn)，在煙支包裝工段，就是典型的離散型生產(chǎn)。傳統(tǒng)煙草行業(yè)的生產(chǎn)自動化水平較高，但是信息化程度不足，存在信息斷層，在相鄰的工序或者生產(chǎn)工段之間，生產(chǎn)管理主要依靠的是人工排產(chǎn)和庫存管理，容易造成生產(chǎn)等待或者庫存積壓的情況。所以，當前很多煙草行業(yè)在具備一定的自動化生產(chǎn)能力的條件下，開始著手進行生產(chǎn)線的信息化改造。

通過信息化的改造，企業(yè)能夠隨時獲取生產(chǎn)現(xiàn)場的計劃完成情況，并且能夠更方便地調(diào)整生產(chǎn)計劃和進程[2]。在對生產(chǎn)線進行信息化改造時，很多煙草企業(yè)都參考其他行業(yè)的改造經(jīng)驗，分工段對生產(chǎn)線分步改造。這樣的好處是對生產(chǎn)的影響能夠降到最小，而且在分步改造的過程中，能夠?qū)@得的經(jīng)驗應用到后續(xù)的工作中[3]。在煙草生產(chǎn)中，煙絲的質(zhì)量和配比決定了香煙的風味和特點，這也是煙草企業(yè)產(chǎn)品的特點，所以在信息化改造中，制絲線的信息化改造是重中之重，必須要制定嚴格的改造計劃。在改造的過程中，制絲線的生產(chǎn)管理系統(tǒng)需要結(jié)合生產(chǎn)特點和企業(yè)需求，將關(guān)鍵的信息采集、管理起來，使產(chǎn)品的生產(chǎn)效率得到提升，產(chǎn)品質(zhì)量嚴格管控，實現(xiàn)信息化改造的目標[4]。

本文針對煙草企業(yè)信息化改造中，結(jié)合實際煙草企業(yè)的需求，對制絲線的生產(chǎn)線進行了深入的研究，設(shè)計了制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)，通過實際的應用，證明設(shè)計方案的可行。

2 制絲線生產(chǎn)概述

制絲線的產(chǎn)品是煙絲，整條制絲線包括真空回潮段、梗處理段、梗絲處理段、葉片預處理段、葉片處理段、葉絲處理段、摻配加香段貯絲房進料段、貯絲房出料段等工藝段。生產(chǎn)后的成品煙絲分類存放在儲絲柜的不同的位置，儲絲柜通過管道與后續(xù)生產(chǎn)的卷包車間連接，通過風力可以將所需煙絲直接送達指定的設(shè)備，進行香煙的卷接生產(chǎn)。生產(chǎn)線的布局如圖1所示。

制絲線的后續(xù)生產(chǎn)是卷接包工段，與其他車間部門也有廣泛的業(yè)務聯(lián)系，在生產(chǎn)管理環(huán)節(jié)，也需要與其他部門進行數(shù)據(jù)的交互。在制絲線生產(chǎn)環(huán)節(jié)，最重要的是煙絲的質(zhì)量。因為煙絲的質(zhì)量決定成品的質(zhì)量，對產(chǎn)品的銷售有極大的影響，所以在制絲線生產(chǎn)管理中，除了從生產(chǎn)處獲取生產(chǎn)計劃，并上報產(chǎn)量以外，還需要與工藝處和質(zhì)檢處交互獲取產(chǎn)品工藝標準和要求，對煙絲的質(zhì)量隨時檢查并填報相關(guān)表格，獲取每天的工藝執(zhí)行情況。其他還需要與生產(chǎn)處、供應處、動力車間和財務處交互數(shù)據(jù)，對物料、設(shè)備、人員和能源數(shù)據(jù)進行記錄和交互[5]。

當前大多數(shù)的煙草企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，而且自動化程度較高，設(shè)備先進。但是，因為企業(yè)總體的信息化程度不高，先進的設(shè)備就像信息孤島，之間的信息交互效率很低，甚至還有企業(yè)采用人工的方式在各個車間和部門之間進行數(shù)據(jù)的傳遞和分析，這影響企業(yè)整體的生產(chǎn)效率。而為了防止在每個車間形成新的信息孤島，在分析制絲線的整體流程時，也要分析信息的流向和用途。

在制絲線生產(chǎn)過程中，采集的數(shù)據(jù)需要提供給其他多個部門和車間使用，例如后續(xù)生產(chǎn)車間和前序生產(chǎn)車間，用于分析生產(chǎn)計劃的進展情況。還有物料的使用，需要與庫房進行信息的溝通，原料倉庫在車間原料即將用盡時及時將物料送達，生產(chǎn)出來的成品需要及時地送入正確的未滿的成品庫，給后續(xù)的卷接包車間使用。企業(yè)的質(zhì)量管理部門要對每一個車間的生產(chǎn)進行抽檢，來保證產(chǎn)品的質(zhì)量達到標準，采集的數(shù)據(jù)從各個車間流向質(zhì)量管理部門。類似這樣的信息流，將整個企業(yè)的生產(chǎn)過程串聯(lián)起來，可以在計算機內(nèi)形成一個模型，映射實際的生產(chǎn)情況。我們針對制絲線生產(chǎn)設(shè)計的生產(chǎn)管理系統(tǒng)，需要將所有的信息流弄清楚，在此基礎(chǔ)上對系統(tǒng)進行設(shè)計。同時，因為企業(yè)的信息化改造不是只針對某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)和部門，它是貫穿整個企業(yè)的生產(chǎn)和管理過程的，所以必須要考慮到制絲線與其他車間和部門的信息流通，不然會產(chǎn)生新的信息孤島，影響整個企業(yè)的信息化程度。

3 制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合上文的制絲線生產(chǎn)現(xiàn)狀，以及企業(yè)的重點在于制絲線的產(chǎn)品質(zhì)量，我們在設(shè)計生產(chǎn)管理系統(tǒng)時需要在滿足基本系統(tǒng)功能的前提下，將系統(tǒng)功能的重點放在質(zhì)量管理上。另外，在與其他生產(chǎn)部門進行數(shù)據(jù)交互的環(huán)節(jié)，必須商定數(shù)據(jù)采集的時間、類型和交互方式[6]。因為企業(yè)的信息化改造是對整個企業(yè)進行的，制絲線是其中一部分，需要在設(shè)計系統(tǒng)時考慮與后續(xù)其他功能模塊的集成。特別是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)部分，需要統(tǒng)一設(shè)計，并且在設(shè)計時嚴格按照統(tǒng)一的要求進行。圖2為制絲工藝流程。

在制絲線生產(chǎn)過程中采集的數(shù)據(jù)，是整個系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，是所有功能模塊的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，對于生產(chǎn)狀態(tài)、生產(chǎn)進程、質(zhì)量情況和物料消耗等生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，都是基于這些基礎(chǔ)數(shù)據(jù)分析得到的。在數(shù)據(jù)部分，可以集成組態(tài)軟件對數(shù)據(jù)采集進行管理。組態(tài)軟件在流程行業(yè)已經(jīng)得到廣泛的應用，特別是在化工行業(yè)，利用組態(tài)軟件獲取設(shè)備的實時狀態(tài)已經(jīng)是大多數(shù)企業(yè)的選擇。所以，也可以采用組態(tài)軟件在制絲過程中獲取需要的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)?？梢詽M足實際需求，而且方便開發(fā)和部署。

通過數(shù)采系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)，需要將其保存入數(shù)據(jù)庫中，提供給系統(tǒng)的各個功能模塊使用。制絲車間以技術(shù)分中心制定的生產(chǎn)配方和制絲工藝標準為標準依據(jù)，以生產(chǎn)設(shè)備科下達的制絲批次調(diào)度計劃為排產(chǎn)依據(jù)，按生產(chǎn)線、工序組織生產(chǎn)。投料前要按照生產(chǎn)牌號及配方嚴格檢查原料品種、規(guī)格和投量，設(shè)備工藝參數(shù)嚴格按照制絲工藝標準進行設(shè)定。當拆包發(fā)現(xiàn)霉變煙后，立即聯(lián)系倉儲進行原料退換。生產(chǎn)過程中對生產(chǎn)進行實時監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集和質(zhì)量控制。日生產(chǎn)結(jié)束后進行產(chǎn)量、消耗和質(zhì)量等綜合統(tǒng)計與分析，并上報相關(guān)部門。每月底根據(jù)每日生產(chǎn)記錄綜合匯總，上報相關(guān)部門，并進行車間內(nèi)部考核。

目前，對制絲生產(chǎn)線信息化改造的主要需求是：

1） 加強制絲設(shè)備管理，規(guī)范和強化設(shè)備日常點檢、潤滑、維修等預防性維護措施，提高設(shè)備穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率;

2） 加強車間設(shè)備備件（尤其是易損件） 的車間使用管理，包括機臺備件領(lǐng)用的原因、數(shù)量、費用統(tǒng)計等，減少機臺領(lǐng)用不用或使用混亂的現(xiàn)象;

3） 建立工藝試驗數(shù)采分析系統(tǒng)，提供對各工序篩分量的錄入與統(tǒng)計，從而有利于設(shè)備運行情況、原料消耗情況的有效分析;

4） 加強車間生產(chǎn)過程信息化管理。

在進行系統(tǒng)設(shè)計時，需要結(jié)合企業(yè)的需求，考慮后續(xù)的系統(tǒng)集成，對制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)的功能模塊進行設(shè)計。主要的功能包括：制絲線調(diào)度、現(xiàn)場管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理和產(chǎn)量管理。建立制絲設(shè)備控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)任務、工藝參數(shù)的自動下達，生產(chǎn)狀態(tài)實時跟蹤與監(jiān)控，設(shè)備運行數(shù)據(jù)、制絲質(zhì)量數(shù)據(jù)和產(chǎn)量數(shù)據(jù)的自動采集。在集控和數(shù)采系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立制絲車間生產(chǎn)管理子系統(tǒng)，全面實現(xiàn)制絲生產(chǎn)過程的精細化管理。

4 制絲線質(zhì)量管理模塊

在制絲線生產(chǎn)中，產(chǎn)品的質(zhì)量是最重要的。雖然在整個生產(chǎn)過程中，都進行質(zhì)量的抽檢，但是在制絲工序質(zhì)量要求更高，因為煙絲的品質(zhì)決定產(chǎn)品的品質(zhì)。在制絲線，產(chǎn)品的質(zhì)量由負責生產(chǎn)的車間和企業(yè)質(zhì)量部門共同管理。在車間中，車間的質(zhì)量工藝員負責對產(chǎn)品進行質(zhì)量檢驗，有相應的操作標準和評價規(guī)范，同時還要與質(zhì)量部門共同維護質(zhì)量檢測相關(guān)的設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和設(shè)備維護，包括設(shè)備的定期檢查、保養(yǎng)維護和儀器校準。企業(yè)質(zhì)量部門負責總體的質(zhì)量管理，在制絲線車間主要是基于車間的報告和抽檢的結(jié)果，對產(chǎn)品的質(zhì)量進行分析并形成質(zhì)量報告[7-8]。

在其他制造行業(yè)，質(zhì)量管理部門主要對產(chǎn)品質(zhì)量進行檢查，其目的在于保證出廠的產(chǎn)品滿足國家標準的要求，也要滿足客戶的具體要求。在制絲線的生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，不能只是針對產(chǎn)品報告質(zhì)量情況，還需要更進一步地分析質(zhì)量問題產(chǎn)生的原因，同時對產(chǎn)生的質(zhì)量問題提出合理的解決方案和建議[9]。例如在對生產(chǎn)工藝的監(jiān)控過程中，發(fā)現(xiàn)某些參數(shù)不符合產(chǎn)品工藝要求，這時候必須主動干預，提前讓人工介入處理，防止質(zhì)量影響擴大。如果按照被動式質(zhì)量管理，在發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問題的時候，可能已經(jīng)有很多產(chǎn)品在錯誤的參數(shù)下完成生產(chǎn)，但是因為質(zhì)量不合格而報廢品，這會對企業(yè)造成大量的浪費和經(jīng)濟損失。因此，在制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)中，還需要在質(zhì)量管理模塊中增加質(zhì)量異常管理和質(zhì)量分析改進功能模塊。

1） 質(zhì)量異常管理，可以對生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，并且與在制品的生產(chǎn)工藝參數(shù)進行對比，如果不符合要求就報警，提示操作人員進行干預。也可以根據(jù)嚴重程度進行差別化處理，級別最高的報警甚至可以直接停止生產(chǎn)，即使產(chǎn)品已經(jīng)不能使用，但是能夠節(jié)約大量能源。

2） 質(zhì)量分析改進，能夠根據(jù)產(chǎn)品現(xiàn)場生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)對抽檢出現(xiàn)的質(zhì)量問題進行分析。當出現(xiàn)質(zhì)量問題時，能夠分析出問題的產(chǎn)生原因?；蛘咴谏a(chǎn)過程中，采集的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)雖然符合生產(chǎn)工藝要求，但是根據(jù)經(jīng)驗產(chǎn)品的不合格率會升高，這時質(zhì)量分析模塊就會提前報警，并給出預測的質(zhì)量分析結(jié)果，并給出生產(chǎn)操作的建議，來避免質(zhì)量問題的發(fā)生。這部分功能可以由專家系統(tǒng)實現(xiàn)，專家系統(tǒng)的優(yōu)點是能夠?qū)⑷斯た偨Y(jié)的經(jīng)驗直接應用，并且還可以隨時升級，提高分析的準確率。

5 系統(tǒng)詳細設(shè)計及實現(xiàn)

根據(jù)對企業(yè)的實際需求，制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)包括了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)采集管理、質(zhì)量管理、設(shè)備管理、人員管理、物料管理和生產(chǎn)調(diào)度管理這幾個主要的功能模塊。具體的內(nèi)容和要求如下：

1） 數(shù)據(jù)采集管理和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理是信息化的關(guān)鍵，通過這兩個部分，能夠?qū)嶋H的生產(chǎn)情況轉(zhuǎn)化為信息流，提供給系統(tǒng)使用。相當于將現(xiàn)實世界的生產(chǎn)線，映射到系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能夠準確地建立一個一模一樣的模型，再由其他功能進行指導和操作。

2） 質(zhì)量管理是企業(yè)關(guān)心的重點模塊，需要將現(xiàn)有的質(zhì)量標準和工藝標準加入質(zhì)量管理模塊，用于對煙絲的質(zhì)量嚴格把控。所以，在質(zhì)量管理模塊中，根據(jù)數(shù)據(jù)采集模塊記錄的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，使用現(xiàn)有的質(zhì)量管控體系，對產(chǎn)品質(zhì)量進行分析和總結(jié)，來糾正生產(chǎn)環(huán)節(jié)造成質(zhì)量問題的原因。

3） 設(shè)備管理是對生產(chǎn)設(shè)備進行管理，來保證生產(chǎn)能夠正確地執(zhí)行。也需要分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，來保證設(shè)備的工作效率。

4） 物料管理是煙絲生產(chǎn)能夠進行的保證，在生產(chǎn)過程中，物料需要滿足生產(chǎn)需求，所以當物料的數(shù)量處于低位時，需要及時地進行補充，來保證生產(chǎn)計劃的完成。

5） 生產(chǎn)調(diào)度管理，也是保證生產(chǎn)順利完成的重要模塊，通過生產(chǎn)調(diào)度模塊，設(shè)備的利用率最高，人員使用也會合理，因為生產(chǎn)調(diào)度管理主要的作用是消除企業(yè)的生產(chǎn)瓶頸，在保證生產(chǎn)訂單的前提下對生產(chǎn)進行調(diào)度，安排產(chǎn)品的生產(chǎn)順序。

在系統(tǒng)的實現(xiàn)環(huán)節(jié)，我們結(jié)合企業(yè)的數(shù)據(jù)規(guī)模、系統(tǒng)復雜度和后續(xù)的信息化升級改造規(guī)劃，開發(fā)的語言采用JAVA，數(shù)據(jù)庫使用Oracle，因為Oracle能夠處理大規(guī)模的數(shù)據(jù)，而且更穩(wěn)定。如圖3所示，為制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)界面。圖4為質(zhì)量管理模塊的質(zhì)量分析改進模塊界面。

6 結(jié)論

本文對煙草企業(yè)的信息化改造問題進行了分析，并且結(jié)合實際煙草企業(yè)提取了制絲線生產(chǎn)管理的現(xiàn)狀和實際需求。結(jié)合企業(yè)信息化改造的目標，設(shè)計了制絲線生產(chǎn)管理系統(tǒng)。通過系統(tǒng)的設(shè)計和實現(xiàn)，企業(yè)能夠及時準確地獲取制絲線的生產(chǎn)情況。同時，系統(tǒng)也對關(guān)鍵的功能模塊進行了設(shè)計，為企業(yè)后續(xù)的其他信息化改造工作打下基礎(chǔ)。本系統(tǒng)在實際的企業(yè)已經(jīng)完成開發(fā)部署，在實際應用過程中，能夠為企業(yè)的生產(chǎn)管理提供幫助。企業(yè)在制定生產(chǎn)計劃時，能夠更加準確，同時對產(chǎn)品的質(zhì)量管控能力也有提升，證明本系統(tǒng)的設(shè)計是符合實際需求，實現(xiàn)了煙草企業(yè)預定設(shè)計目標的。

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【通聯(lián)編輯：梁書】

收稿日期：2021-12-03

作者簡介：楊萍（1979—） ，女，吉林延吉人，工程師，工學學士，研究方向為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計與應用;朱瑞龍（1984—） ，男，內(nèi)蒙古赤峰人，副研究員，工學碩士，研究方向為生產(chǎn)運作與管理設(shè)計與應用;林碩（1981—） ，男，遼寧沈陽人，副教授，工學博士，研究方向為生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)設(shè)計與應用。