赣州卷烟厂质量管理信息化运行模型解析

王家忠　张春艳

摘要：本文介绍的是江西中烟赣州卷烟厂（简称赣州卷烟厂）运用信息化手段实现的质量管理运行模型，在质量管理过程中发挥了信息化系统的质量数据集成和处理的作用。

关键词：信息化：质量管理：模型

赣州卷烟厂质量管理信息化运行模型的主要技术路线是以制丝过程质量控制、卷包过程质量控制、成型质量控制、成品检验、环境温湿度监控、质量统计分析等在生产过程中的质量检验业务流程为基准，以MES系统中的质量管理模块为框架，分牌号定义工艺质量标准。质量数据和质量评价的规则是通过生产制造管控系统的自动采集、录入、检测、分析，上传MES系统进行综合集成。

（一）制丝车间质量运行模型

1.制丝车间数据采集。分为离线质量数据和在线质量数据。离线质量数据是质量检验员通过检测仪器采集到的贮丝水分、贮丝整丝率、贮丝碎丝率、贮丝烟丝填充值、贮丝纯净度等6个参数计算出均值人工录入到MES系统检验工单中；在线质量数据是制丝集控系统将采集到的膨胀丝掺配总量、残烟丝掺配比例、残烟丝掺配总量、梗丝掺配精度、梗丝掺配比例、梗丝掺配总量、叶丝掺配总量、加香精度、加香烟丝累计重量、加香比例、加香后水分仪通道号、加香出口水分等12个参数去掉干头干尾后将均值、最大值、最小值、SD值的计算结果上传给MES。

2.质量统计查询功能。按工序、时间、批次或牌号查询各项统计指标（最大值、最小值、绝对偏差、平均值、标准偏差、取样次数、超高限点数、超低限点数、合格率等）；灵活组合各种条件的针对性查询统计各项工艺指标；通过报表、彩虹图等方式显示统计结果，为批次生产质量分析提供数据。

3.批次跟踪功能。根据系统中建立的虚拟工厂、虚拟生产线、事件模型与现场实际生产情况进行关联，保持实时联动，掌握批次生产路径、工艺点、设备状态、物料流量、水分等与系统预设的路径和工艺对比，当其发生变化或发生超标时，给出报警，实现工艺参数的实时调整和生产工艺路线的防差错。

4.工艺参数报警功能。实现了制丝生产过程中工艺参数如水分、温度、流量、加料比例、掺配精度和加香比例等的超标异常情况预警，确保工艺过程准确控制。

5、制丝车间的过程质量控制，实现了对制丝生产过程中关键的质量特性（温度、水分、流量、含水率、掺配比例、加料比例、加料精度等）进行数据采集、统计和分析，计算出质量参数的最大值、最小值、平均值、标准偏差、CPK值、合格率、六西格码等，利用曲线图、正态分布图、Xbar-R图、彩虹图等分析质量特性的波动统计规律性，对生产过程的异常趋势提出预警，以便生产管理人员及时采取措施，消除异常，恢复过程的稳定，从而达到提高和控制质量的目的。

（二）卷包车间、成型车间质量运行模型

卷包车间和成型车间的过程数据采集是通过卷包数采系统采集，分为外观检验和物理参数检验，采集方式分为自动采集和人工录入两种方式。

1.外观检验，是质量检验员对首检、自检、外观项目进行感官检验，手工将检验结果通过现场操作终端录入到卷包数采系统后上传到MES系统，卷包车间检验内容包括长度缺陷、圆周缺陷、吸阻缺陷、单支重量缺陷、20支组重缺陷、爆口、卷接烟支外观、盒装、条装等缺陷；成型车间检验内容包括滤棒长度缺陷、圆周缺陷、吸阻缺陷、圆度缺陷、重量缺陷、外观检验、甘油旋加量、爆口、异味等。

2.物理参数检验，是质量检验员和挡车工对首检、自检、外观检验的烟支或滤棒放入到综合测试台自动检测各项参数，卷包车间的物理检验参数有烟支长度、烟支圆周、烟支吸阻、烟支重量等；成型车间的物理检验参数有滤棒长度、圆周、吸阻、圓度、重量、甘油施加量、含水率等。质量检验员对综合测试台的检测数据确认后上传到卷包数采系统，再由卷包数采系统传输到MES系统，MES系统根据这些检验数据计算出均值、最大值、最小值和SD值。

（三）MES系统质量模块。

MES系统中质量管理模块的架构，设有工艺参数基础数据、制丝车间质量管理、卷包车间质量管理、成型车间质量管理、成品质量管理、成型成品质量管理、环境温湿度等七个小模块；质量模块涵盖的内容包括工艺参数基础数据录入、工艺质量标准维护、工艺参数权重录入、对制丝车间、卷包车间、成型车间管控系统采集上传的数据和人工录入数据形成报表进行统计分析。

MES系统质量模块主要是对生产过程中的质量信息进行记录和汇总，通过对生产全过程工序、工段生产规范的执行情况进行监控和在制品的各项质量检验，实现控制和稳定产品质量指标达到产品规范的要求。利用生产全过程中的产品质量数据的关联、产品质量数据的可追溯及产品质量数据的实时性，实现对产品质量的过程统计分析及质量追踪，最终实现生产过程的质量改进和提高。

（四）工艺控制。

一是叶片配方和膨丝配方的使用。叶片配方和膨丝配方含有原料信息（物料名称、物料代码、投料数量、单位、投料比例等）、BOM版本、计划生效时间、生效班次、标准批次量等内容，生产调度在下发制叶工单和膨丝工单时将自动绑定配方BOM版本和工艺参数版本下发至片烟高架库和制丝集控系统，片烟高架库根据制丝生产工单中绑定的配方等级出库；制丝车间开包节点根据制丝集控和片烟高架库发送的配方信息进行比对确认后进行烟包开包，制丝车间加香加料环节也是根据配方中糖香料规格和重量进行配料后自动加料，这样实现了信息化与自动化的有机结合。

二是梗丝配方的使用。生产调度在下发梗丝工单时将自动绑定配方BOM版本和工艺参数版本下发至片烟高架库和制丝集控系统，梗丝配方绑定了糖香料和烟梗的物料名称和投料重量。烟梗因包装形状不规则不入片烟高架库，出库为虚拟出库，烟梗生产后在片烟高架库进行人工补录出库数据用于统计烟叶消耗；制丝集控系统根据接收到的梗丝工单组织生产和按配方要求加糖香料。

三是叶丝配方的使用。叶丝配方是关联对应的制叶线叶片配方，制丝集控系统根据生产调度通过MES系统下发的绑定叶丝配方和工艺配方版本的叶丝工单进行生产，利用叶丝配方实现叶片与叶丝的物料流转的比对，为防差错提供依据。

四是烟丝配方的使用。烟丝配方是选择掺配物（含膨胀烟丝、叶丝、梗丝、香料等）组成配方，制丝集控系统通过MES系统下发的绑定烟丝配方和工艺配方版本的烟丝工单进行生产，利用烟丝配方来控制各牌号的掺配物和掺配重量，为防差错比对提供依据。

五是成品配方的使用。成品配方含有烟丝牌号、滤棒规格、辅料规格和名称，MES系统在生成卷包日计划时将自动生成卷包工单、封箱工单和滤棒发射工单。卷包数采系统接收到MES系统下发的绑定成品配方和工艺配方版本的卷包工单和封箱工单进行生产，并把生产信息通过MES系统转发给辅料高架库用于机台要料，把牌号信息直接发送给喂丝机用于烟丝出柜，滤棒高架库则根据滤棒工单对机台进行滤棒发射。成品配方主要是控制滤棒牌号规格的发射以及牌号辅材供应的物料代码信息，确保辅料高架库、滤棒高架库和喂丝机系统能够按照牌号主物料代码对应匹配相应的物料。

六是滤棒配方的使用。滤棒配方含有丝束、甘油脂、成型纸和胶类的规格和名称，卷包数采系统接收到MES系统下发的绑定滤棒配方和工艺配方版本的成型工单进行生产，并把生产信息通过MES系统转发给辅料高架库用于机台要料，把牌号信息发送给滤棒高架库进行滤棒入库。滤棒配方主要是用于辅料高架库按配方中辅材的物料代码对应匹配相应的物料出库，滤棒高架库则绑定正确的生产牌号扫描托盘芯片进行滤棒入库，确保材料出库和滤棒成品入库都有信息化防差错。

（五）成品检验模型。

质量检验员在MES系统中先定义好成品缺陷定义，收集样品进行检测后在MES系统中录入检验数据。

1.每班以生产牌号为一个检验批次进行检验，批次记录了箱装号、样本编号、卷制号、检验员、批次得分、检验结论、工艺参数版本、开始时间、结束时间、生产日期和班次等，质量检验员人工录入箱和箱装、条盒条装、小盒盒装、熄火、含水率缺陷、含末率缺陷、长度缺陷、重量缺陷、圆周缺陷、箱包装标识、条包装标识、盒包装标识等缺陷；

2.成品检验的长度、重量、圆周、吸阻、硬度、通风率等6个参数是卷包数采系统从卷包质检室综合测试台读取检验数据后上传给MES系统，含水率、含末率、端部落丝量等3个参数是质量检验员通过检测仪器检测后在MES系统中直接錄入各参数的最大值、最小值和平均值。

3.质量检验员根据成品检验数据在MES系统中判定这个批次的成品是否合格。（六）环境温湿度控制。

1.制丝车间的温湿度控制点主要布置在贮叶房、储丝间、掺兑香间、暂存间等区域，共有76个点，分6个采集区域，确保了制丝环境的恒温恒湿。

2.对卷包车间生产区域、成型车间生产区域、辅料高架库、成品高架库4个采集区域进行温湿度监控。

3.动力能源管控系统提取现场实时温湿度信息选择性地发送到对应点LED显示屏，并通过WEB功能向全厂内网发布。现场操作人员和工艺管理人员可通过LED显示屏实时掌握该区域的温湿度变化情况，

（七）检测仪器联网。

赣州卷烟厂的卷烟质量参数98%是通过检测仪器进行检测，而综合测试台是应用最广泛的卷烟质量数据检测仪器之一，综合测试台可检测的质量数据包括长度、圆周、吸阻、重量和硬度。检测仪器主要分布情况是：1、制丝检验室填充值测定仪2台，烟草数字投影仪1台，电子天平1台，红外水份仪1台；2、卷包检验室综合测试台2台，生产现场7台；3、卷包检验室快速水份仪1台，硬度仪1台，长度仪1台；4、成型检验室综合测试台1台，生产现场2台；5、成型检验室长度仪1台、吸阻仪1台，电子天平2台；6、三级站辅料检验检测仪器14台，成品检验检测仪器8台，化学检验检测仪器5台。

（八）成品高架库放行功能。

卷包车间生产的成品卷烟入成品高架库后有待检、合格、不合格、免检、质检中、盘点中、冻结、待处理8种状态。

二、质量运行模型的后期规划

以MES系统为核心的质量管理信息化建设为企业的生产和发展起到了良好的促进作用，积累了较为丰富的信息化建设经验，为企业“效率、效益”做出了积极的贡献。

（一）制造过程能力6б测评。在进行信息化系统建设时，为企业的生产制造收集了海量的生产相关数据，如何把信息系统采集的数据综合应用，为企业的生产管理服务，这是作为工厂信息化建设必须思考的问题。赣州卷烟厂通过MESI单的方式把生产数据、质量数据、成本数据全部集成到MES系统，为6б的应用提供了足够的数据平台，通过6б来分析制造过程的质量控制能力水平，为工厂提升制造能力提供分析平台。

（二）智能防差错技术。随着自动化和信息化水平的提高，由机器替代人工，由现场操作改为远程控制，成为了不可逆转的趋势，这就对生产制造过程自动化、智能化的防差错能力提出了更高的要求，必须通过信息化手段才能达到生产工艺各个环节的质量控制，仅依靠管理和人的责任心已无法满足智能制造的防差错要求。

（三）定单制智能生产。在全球互联网营销的大环境下，定单制生产是工厂必须具备的生产制造能力，如何在流水线制造模式下，通过信息化技术实现高效率的定单制生产制造，是赣州卷烟厂思考最多的问题。