制丝线生产管理系统研究与设计

杨萍 朱瑞龙 林硕

摘要：制造业的信息化改造已经大范围地展开，烟草企业也开始加入其中。作为混合型行业，其信息化改造方案与其他离散行业和流程行业有相同点也有不同点。烟草的生产具有行业特点，在信息化改造时结合其自身的特点设计方案。针对这一问题，文章设计了针对烟草企业制丝线的生产管理系统，通过对企业关键生产环节的信息化改造，逐步实现企业信息化改造的目标，提高生产管理水平。通过在实际企业的开发与应用，证明了文章的设计方案是可行的。

关键词：烟草行业;生产管理;信息化改造;质量管理

中图分类号：TP311     文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2022）10-0058-03

1 引言

烟草行业作为国家重点管控的行业，具有其特殊的行业地位，但是烟草生产与其他制造业一样，也面临着信息化改造的问题[1]。作为混合生产行业，烟草的生产同时具备离散型和流程型生产的特点，其中的制丝工段就是典型的流程型生产，在烟支包装工段，就是典型的离散型生产。传统烟草行业的生产自动化水平较高，但是信息化程度不足，存在信息断层，在相邻的工序或者生产工段之间，生产管理主要依靠的是人工排产和库存管理，容易造成生产等待或者库存积压的情况。所以，当前很多烟草行业在具备一定的自动化生产能力的条件下，开始着手进行生产线的信息化改造。

通过信息化的改造，企业能够随时获取生产现场的计划完成情况，并且能够更方便地调整生产计划和进程[2]。在对生产线进行信息化改造时，很多烟草企业都参考其他行业的改造经验，分工段对生产线分步改造。这样的好处是对生产的影响能够降到最小，而且在分步改造的过程中，能够将获得的经验应用到后续的工作中[3]。在烟草生产中，烟丝的质量和配比决定了香烟的风味和特点，这也是烟草企业产品的特点，所以在信息化改造中，制丝线的信息化改造是重中之重，必须要制定严格的改造计划。在改造的过程中，制丝线的生产管理系统需要结合生产特点和企业需求，将关键的信息采集、管理起来，使产品的生产效率得到提升，产品质量严格管控，实现信息化改造的目标[4]。

本文针对烟草企业信息化改造中，结合实际烟草企业的需求，对制丝线的生产线进行了深入的研究，设计了制丝线生产管理系统，通过实际的应用，证明设计方案的可行。

2 制丝线生产概述

制丝线的产品是烟丝，整条制丝线包括真空回潮段、梗处理段、梗丝处理段、叶片预处理段、叶片处理段、叶丝处理段、掺配加香段贮丝房进料段、贮丝房出料段等工艺段。生产后的成品烟丝分类存放在储丝柜的不同的位置，储丝柜通过管道与后续生产的卷包车间连接，通过风力可以将所需烟丝直接送达指定的设备，进行香烟的卷接生产。生产线的布局如图1所示。

制丝线的后续生产是卷接包工段，与其他车间部门也有广泛的业务联系，在生产管理环节，也需要与其他部门进行数据的交互。在制丝线生产环节，最重要的是烟丝的质量。因为烟丝的质量决定成品的质量，对产品的销售有极大的影响，所以在制丝线生产管理中，除了从生产处获取生产计划，并上报产量以外，还需要与工艺处和质检处交互获取产品工艺标准和要求，对烟丝的质量随时检查并填报相关表格，获取每天的工艺执行情况。其他还需要与生产处、供应处、動力车间和财务处交互数据，对物料、设备、人员和能源数据进行记录和交互[5]。

当前大多数的烟草企业已经实现了自动化生产，而且自动化程度较高，设备先进。但是，因为企业总体的信息化程度不高，先进的设备就像信息孤岛，之间的信息交互效率很低，甚至还有企业采用人工的方式在各个车间和部门之间进行数据的传递和分析，这影响企业整体的生产效率。而为了防止在每个车间形成新的信息孤岛，在分析制丝线的整体流程时，也要分析信息的流向和用途。

在制丝线生产过程中，采集的数据需要提供给其他多个部门和车间使用，例如后续生产车间和前序生产车间，用于分析生产计划的进展情况。还有物料的使用，需要与库房进行信息的沟通，原料仓库在车间原料即将用尽时及时将物料送达，生产出来的成品需要及时地送入正确的未满的成品库，给后续的卷接包车间使用。企业的质量管理部门要对每一个车间的生产进行抽检，来保证产品的质量达到标准，采集的数据从各个车间流向质量管理部门。类似这样的信息流，将整个企业的生产过程串联起来，可以在计算机内形成一个模型，映射实际的生产情况。我们针对制丝线生产设计的生产管理系统，需要将所有的信息流弄清楚，在此基础上对系统进行设计。同时，因为企业的信息化改造不是只针对某些生产环节和部门，它是贯穿整个企业的生产和管理过程的，所以必须要考虑到制丝线与其他车间和部门的信息流通，不然会产生新的信息孤岛，影响整个企业的信息化程度。

3 制丝线生产管理系统设计

结合上文的制丝线生产现状，以及企业的重点在于制丝线的产品质量，我们在设计生产管理系统时需要在满足基本系统功能的前提下，将系统功能的重点放在质量管理上。另外，在与其他生产部门进行数据交互的环节，必须商定数据采集的时间、类型和交互方式[6]。因为企业的信息化改造是对整个企业进行的，制丝线是其中一部分，需要在设计系统时考虑与后续其他功能模块的集成。特别是基础数据部分，需要统一设计，并且在设计时严格按照统一的要求进行。图2为制丝工艺流程。

在制丝线生产过程中采集的数据，是整个系统的基础数据，是所有功能模块的数据基础，对于生产状态、生产进程、质量情况和物料消耗等生产现场的情况，都是基于这些基础数据分析得到的。在数据部分，可以集成组态软件对数据采集进行管理。组态软件在流程行业已经得到广泛的应用，特别是在化工行业，利用组态软件获取设备的实时状态已经是大多数企业的选择。所以，也可以采用组态软件在制丝过程中获取需要的生产过程数据。可以满足实际需求，而且方便开发和部署。

通过数采系统获得的数据，需要将其保存入数据库中，提供给系统的各个功能模块使用。制丝车间以技术分中心制定的生产配方和制丝工艺标准为标准依据，以生产设备科下达的制丝批次调度计划为排产依据，按生产线、工序组织生产。投料前要按照生产牌号及配方严格检查原料品种、规格和投量，设备工艺参数严格按照制丝工艺标准进行设定。当拆包发现霉变烟后，立即联系仓储进行原料退换。生产过程中对生产进行实时监控、数据采集和质量控制。日生产结束后进行产量、消耗和质量等综合统计与分析，并上报相关部门。每月底根据每日生产记录综合汇总，上报相关部门，并进行车间内部考核。

目前，对制丝生产线信息化改造的主要需求是：

1） 加强制丝设备管理，规范和强化设备日常点检、润滑、维修等预防性维护措施，提高设备稳定性及生产效率;

2） 加强车间设备备件（尤其是易损件） 的车间使用管理，包括机台备件领用的原因、数量、费用统计等，减少机台领用不用或使用混乱的现象;

3） 建立工艺试验数采分析系统，提供对各工序筛分量的录入与统计，从而有利于设备运行情况、原料消耗情况的有效分析;

4） 加强车间生产过程信息化管理。

在进行系统设计时，需要结合企业的需求，考虑后续的系统集成，对制丝线生产管理系统的功能模块进行设计。主要的功能包括：制丝线调度、现场管理、质量管理、设备管理和产量管理。建立制丝设备控制和数据采集系统，实现生产任务、工艺参数的自动下达，生产状态实时跟踪与监控，设备运行数据、制丝质量数据和产量数据的自动采集。在集控和数采系统的基础上，建立制丝车间生产管理子系统，全面实现制丝生产过程的精细化管理。

4 制丝线质量管理模块

在制丝线生产中，产品的质量是最重要的。虽然在整个生产过程中，都进行质量的抽检，但是在制丝工序质量要求更高，因为烟丝的品质决定产品的品质。在制丝线，产品的质量由负责生产的车间和企业质量部门共同管理。在车间中，车间的质量工艺员负责对产品进行质量检验，有相应的操作标准和评价规范，同时还要与质量部门共同维护质量检测相关的设备的数据采集和设备维护，包括设备的定期检查、保养维护和仪器校准。企业质量部门负责总体的质量管理，在制丝线车间主要是基于车间的报告和抽检的结果，对产品的质量进行分析并形成质量报告[7-8]。

在其他制造行业，质量管理部门主要对产品质量进行检查，其目的在于保证出厂的产品满足国家标准的要求，也要满足客户的具体要求。在制丝线的生产管理系统中，不能只是针对产品报告质量情况，还需要更进一步地分析质量问题产生的原因，同时对产生的质量问题提出合理的解决方案和建议[9]。例如在对生产工艺的监控过程中，发现某些参数不符合产品工艺要求，这时候必须主动干预，提前让人工介入处理，防止质量影响扩大。如果按照被动式质量管理，在发现质量问题的时候，可能已经有很多产品在错误的参数下完成生产，但是因为质量不合格而报废品，这会对企业造成大量的浪费和经济损失。因此，在制丝线生产管理系统中，还需要在质量管理模块中增加质量异常管理和质量分析改进功能模块。

1） 质量异常管理，可以对生产过程中的数据进行监控，并且与在制品的生产工艺参数进行对比，如果不符合要求就报警，提示操作人员进行干预。也可以根据严重程度进行差别化处理，级别最高的报警甚至可以直接停止生产，即使产品已经不能使用，但是能够节约大量能源。

2） 质量分析改进，能够根据产品现场生产过程数据对抽检出现的质量问题进行分析。当出现质量问题时，能够分析出问题的产生原因。或者在生产过程中，采集的生产过程数据虽然符合生产工艺要求，但是根据经验产品的不合格率会升高，这时质量分析模块就会提前报警，并给出预测的质量分析结果，并给出生产操作的建议，来避免质量问题的发生。这部分功能可以由专家系统实现，专家系统的优点是能够将人工总结的经验直接应用，并且还可以随时升级，提高分析的准确率。

5 系统详细设计及实现

根据对企业的实际需求，制丝线生产管理系统包括了基础数据管理、数据采集管理、质量管理、设备管理、人员管理、物料管理和生产调度管理这几个主要的功能模块。具体的内容和要求如下：

1） 数据采集管理和基础数据管理是信息化的关键，通过这两个部分，能够将实际的生产情况转化为信息流，提供给系统使用。相当于将现实世界的生产线，映射到系统中，使系统能够准确地建立一个一模一样的模型，再由其他功能进行指导和操作。

2） 质量管理是企业关心的重点模块，需要将现有的质量标准和工艺标准加入质量管理模块，用于对烟丝的质量严格把控。所以，在质量管理模块中，根据数据采集模块记录的基础数据，使用现有的质量管控体系，对产品质量进行分析和总结，来纠正生产环节造成质量问题的原因。

3） 设备管理是对生产设备进行管理，来保证生产能够正确地执行。也需要分析基础数据，来保证设备的工作效率。

4） 物料管理是烟丝生产能够进行的保证，在生产过程中，物料需要满足生产需求，所以当物料的数量处于低位时，需要及时地进行补充，来保证生产计划的完成。

5） 生产调度管理，也是保证生产顺利完成的重要模块，通过生产调度模块，设备的利用率最高，人员使用也会合理，因为生产调度管理主要的作用是消除企业的生产瓶颈，在保证生产订单的前提下对生产进行调度，安排产品的生产顺序。

在系统的实现环节，我们结合企业的数据规模、系统复杂度和后续的信息化升级改造规划，开发的语言采用JAVA，数据库使用Oracle，因为Oracle能够处理大规模的数据，而且更稳定。如图3所示，为制丝线生产管理系统界面。图4为质量管理模块的质量分析改进模块界面。

6 结论

本文对烟草企业的信息化改造问题进行了分析，并且结合实际烟草企业提取了制丝线生产管理的现状和实际需求。结合企业信息化改造的目标，设计了制丝线生产管理系统。通过系统的设计和实现，企业能够及时准确地获取制丝线的生产情况。同时，系统也对关键的功能模块进行了设计，为企业后续的其他信息化改造工作打下基础。本系统在实际的企业已经完成开发部署，在实际应用过程中，能够为企业的生产管理提供帮助。企业在制定生产计划时，能够更加准确，同时对产品的质量管控能力也有提升，证明本系统的设计是符合实际需求，实现了烟草企业预定设计目标的。

参考文献：

[1] 王生华.浅谈烟草工业企业信息化与内部物流整合发展[J].数字技术与应用，2021，39（9）：168-170.

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[3] 吴宇豪，朱华.应用于离散型制造业智能车间的制造执行系统（MES）研究与工程应用——以阀门工厂为例[J].科技创新与应用，2019（31）：24-27，31.

[4] 宋思蒙.信息物理融合生产系统辅助开发与仿真平台[D].北京：北京交通大学，2019.

[5] 曾智文，李翔，廖志平.烟草制丝工序优化对卷烟品质的影响研究[J].南方农机，2021，52（15）：151-152.

[6] 苏冁，冯超.烟草制丝线辅联设备控制技术探讨[J].科技创新与应用，2021，11（29）：100-102.

[7] 邓梦君，梁健瑶，王喜利，等.动态计量型抽样检验在企业质量管理中的应用研究[J].橡胶工业，2021，68（8）：615-620.

[8] 姜超.基于责任卡识别与网络技术的拖拉机整机制造过程质量管理系统研究[D].杭州：浙江大学，2021.

[9] 姜沂秀，宋炳良.分散供应链中混合生产的产品质量战略[J].工业工程，2021，24（2）：43-48，84.

【通联编辑：梁书】

收稿日期：2021-12-03

作者簡介：杨萍（1979—） ，女，吉林延吉人，工程师，工学学士，研究方向为生产执行系统设计与应用;朱瑞龙（1984—） ，男，内蒙古赤峰人，副研究员，工学硕士，研究方向为生产运作与管理设计与应用;林硕（1981—） ，男，辽宁沈阳人，副教授，工学博士，研究方向为生产执行系统设计与应用。