信息化技术在卷包车间生产过程应用浅析

红云红河烟草(集团)有限责任公司昆明卷烟厂 云南 昆明 650000

0 引言

目前国内烟草行业竞争激烈，市场需求日益减弱，平均利润不断下降，依靠传统管理手段已经难以满足精益管理需求。如何加速推进“两化融合”，努力打造数字化智能工厂，已成为各大烟草企业改进升级、提升管理的科学化水平的必然选择。本文以云南中烟工业有限责任公司下属昆明卷烟厂(以下简称昆烟)卷包车间信息化应用开发为背景，通过围绕“五个仿真”及生产过程数据应用，分析构建卷包车间可视化、数字化管理新模式，依靠信息化手段提升管理精细化水平，推动管理升级。

1 卷包车间信息化建设情况

昆明卷烟厂经过近年来的信息化建设，初步形成了以上层ERP(Enterprise Resource Planning)系统、中间层MES(Manufacturing Execution System)系统、底层工业自动化系统为架构的业务支撑系统环境。其中，MES位于上层管理层和底层生产控制层之间，是面向生产点、车间层的管理信息系统，具有强大的集成功能，起到承上启下的作用，成为计划层和控制层之间的信息集成的桥梁[1]。

卷包车间作为昆烟生产的核心部门，主要承担卷烟卷制、卷烟包装、条烟输送、件烟装箱、件烟入库的生产制造流程，其工业自动化程度高，生产过程已实现流水化作业。但由于卷包设备的单机化及产品种类的多样化，使得卷包生产组织形式呈现离散化，存在信息分散、数据多元、功能繁杂的现象，这给卷包车间的信息化建设带来了一定的困难[2]，无法形成对生产过程管控的有力支撑。为此，昆烟卷包车间以MES系统为核心，通过OPC协议从设备底层自动化控制系统的接口采集生产过程数据(包括但不限于:生产数据、消耗数据、设备数据、质量数据等)，形成涵盖所有卷包机组的底层数据采集系统，同时通过构建数据存储及数据应用服务，最终形成较为完善的卷包车间信息化运维管理体系[3]，其架构如图1所示。

图1 卷包车间信息化系统架构图

2 信息化在卷包车间的应用研究

在数据采集能力基本完备、初步的统计和分析能力已经具备的基础上，如何围绕管理需要(例如，短板治理、瓶颈突破、控制精细化水平提升等)，充分挖掘数据价值，利用信息化手段还原卷包生产全过程，开发能够模拟和替代专家分析、有效支撑解决特定管理需求的生产过程信息智能分析功能，已成为目前昆烟信息化建设的重点问题。为此，本文通过信息化技术在卷包车间生产过程的应用研究，旨在探索一种行之有效的信息化建设思路，实现卷包部门可视化、信息化生产管理，依靠信息化手段有效提升工作质量，推动管理升级。

2.1 提高工作效率，精简业务流程，实现业务信息的及时传递 随着工厂精益管理工作的不断推进，对生产业务管理提出了更高的要求。而通过信息化手段，可简化业务流程，减少之前大量人员工作量，提高信息传递效率。以卷包车间为例，通过交班生产数据报表信息化开发及辅料结算信息系统的开发与应用，可实现当班结束后相关生产数据、辅料收、发、存数据的人工电子化录入或自动采集，系统自动汇总生成统一格式报表后推送至相关管理、业务人员处，省去了原来人工抄录、统计、汇总、制表录入、上报的环节，在为机组操作工提供快捷方便的填报方式的同时也极大地减少了相关业务人员的工作量，缩短业务流程耗时，提高工作效率。

此外，通过程序对设备生产、消耗数据的自动采集及归集建模，能有效避免人工统计、核算过程中易出错的问题，可节省相关人员精力，更好的投入到生产过程管理中。而目前车间大多数业务流程还依赖于纸质表单作为信息传输介质，业务的衔接需要人工传递表单，极大降低了业务信息传递的及时性，且大量数据依赖人工统计处理，其过程繁复，效率低、易出错。而使用信息化电子表单传递则能有效解决上述问题，提高业务流转的便捷性、及时性。

2.2 统一评价标准，减少人为判断带来的主观性 目前卷包车间诸多生产管理、考核评价过于依赖人员主观判定，而由于人为标准的差异性以及相关信息获取的多样化，无法形成客观统一的评价标准，严重制约了生产、设备管理效能的提升。

以卷包机组为例，如何有效判定设备带病运行，对设备问题快速准确定位、合理维修一直是生产管理的重点和难点。而现阶段由于产量绩效分配等客观因素影响，设备异常运行现象时有发生。如何有效解决这一问题，笔者认为仅通过加强管理监督很难有所改观，而信息化的运用则可成为突破这一难题的有效手段。通过MES系统对设备故障信息实时数据采集，以设备不同部位故障信息及停机次数进行模块化统计并实时展示，并关联设备转速及剔除数据，通过系统自动分析判定并设定预警值进行故障信息及时推送，使相关管理人员及修理工实时掌握设备状态，对设备异常运行做出快速响应。以设备数据为客观评价标准，能有效避免人为主观判断带来的差异性。而通过数据分析掌握设备运行规律，为设备生命周期维护提供了科学直观的决策辅助，对不断提高设备管控效率提供了目标指向性。

此外，以目前昆烟开发完成的卷包设备停复产统计信息系统为例，通过设定达标条件，对各机组停复产耗时进行自动逻辑判定后显示达标结果，形成统一的机组复产评价标准。而通过使用网络端口实时采集机组生产数据，可较好地保证使用数据的准确性与及时性，避免了人为统计带来的时间偏差和标准不一致问题。同时，通过信息化手段的运用解决了之前由人工统计无法完成的大量数据归类治理工作，使得统计结果展示内容更为丰富，实现了数据信息的实时传递，为相关管理人员的后续生产组织协调提供依据，做出快速响应，为管理向纵深及精益化发展打下基础。而通过该信息化管理系统的运用，使得卷包设备周复产、月复产水平稳步提升，2019年度设备复产连续运行时长较2018年平均提升1.05分钟。

2.3 还原真实数据，有效分析查找短板 如何通过有效分析生产过程数据，查找设备短板，是车间管理工作重点，也是工作难题，但上述工作长期以来存在两个难点:一是相关数据统计依靠人工来完成，容易出现滞后性、准确性的问题；二是缺少对过程数据的结果分析，对管理指导意义相对单一，难以对弱势机组、短板原因形成快速有效的管理应对措施。

作为核心卷包生产车间，如何有效还原生产过程损失，查找物耗流向，准确掌握设备异常状态，一直是精益管理工作的重点。而此前卷包车间管理人员想要对当班的生产损失进行分析，必须依靠各机组操作人员下班后的人工抄录方式，对产量、剔除、停机次数等数据进行简单分析的统计与评价，信息化程度低，结果准确性不高，分析数据严重滞后，缺乏对生产过程管控的有效支撑。针对这一难题，笔者研究构建卷包设备生产全过程损失信息化分析平台，对卷包机组生产过程中产、质、耗等重要指标数据进行实时数采，包括卷、包设备实时产量、效率、剔除、转速、停机时长、理论与实际产量差值等过程数据，并通过数据归集建模以产中仿真价值流向的方式分析出产量、效率、关键物耗成本、产品质量等损耗点，最终还原出当前时间维度下的生产短板所在。为生产操作及管理人员做出快速响应，缩短异常情况的持续时间，降低损耗持续增加的可能性提供科学客观的依据，有效提升卷包机组生产过程管控水平，形成问题管理快速响应机制。

2.4 形成闭环管理机制，提升管理效能 通过信息化运用可有效弥补人为管理短板，优化管理流程，整合人、机、料、法、环各个环节，形成部门内部闭环管理。以卷包设备管理体系的构建为例，通过实时数据采集跟踪设备停机次数、剔除、效率等关键指标，由程序逻辑判断异常超标后自动推送预警信息至相关管理、修理人员处，方便其做出快速响应，并对处理结果进行确认，最终根据其响应次数及完成结果进行绩效考核评价。同时通过系统对数据统计分析，有效查找设备短板并研究设备各部位运维规律，为相关人员对设备维修保养及生命周期维护提供目标指向性，提升精益化管理水平[4]。

3 结语

信息化建设，是一项系统的、复杂的工程，需要以问题为导向，以价值流为主线，串联人、机、料、法、环各个环节。本文的信息化应用探究仅评估、选取部分对信息化数据支撑需求较为迫切，即所需过程数据量大、数据关系复杂、统计工作量大、分析难度高、数据价值挖掘潜力大的工作任务，探索研究信息化在卷包车间应用新方式，为加快实现两化融合，不断挖掘大数据的管理价值，推进智能制造进行积极尝试。