童建星，王飛平，王 蓉，劉義龍，鄒欣延

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 昭通卷煙廠，云南昭通657000）

煙草行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的一個有機(jī)組成部分，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新形勢下，用自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化等新技術(shù)尋求突破，是卷煙行業(yè)提高自身綜合競爭力，應(yīng)對市場挑戰(zhàn)的有效途徑和必然選擇。制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System）即MES 系統(tǒng)的建設(shè)能夠?qū)崿F(xiàn)與各相關(guān)系統(tǒng)、底層自動化系統(tǒng)之間的集成，同時實現(xiàn)決策層、管理層、執(zhí)行層之間縱向和部門之間橫向集成。

制絲是卷煙工藝流程的重要環(huán)節(jié)，其工藝加工水平的高低直接影響到卷煙產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的穩(wěn)定與提高；而制絲作為流水化作業(yè)，只有管控好每個工序、每個環(huán)節(jié)、每個指標(biāo)，確保制絲過程質(zhì)量受控、可控，對保證卷煙產(chǎn)品風(fēng)格的穩(wěn)定性及生產(chǎn)過程中的產(chǎn)、質(zhì)、耗起到至關(guān)重要的作用。質(zhì)量過程控制作為MES 的重要組成部分，將生產(chǎn)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)采集、過程質(zhì)量管控、SPC 統(tǒng)計分析等這些功能進(jìn)行了深度融合。本文以昭通卷煙廠制絲過程質(zhì)量管控為研究對象，對基于MES 系統(tǒng)下制絲過程質(zhì)量在線管理進(jìn)行研究，形成從工廠產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)布、檢驗計劃輸出、質(zhì)量業(yè)務(wù)流程的執(zhí)行、執(zhí)行流程監(jiān)控、問題事件評估分析和改進(jìn)的一個閉環(huán)的質(zhì)量管理體系。

1 基于MES 系統(tǒng)的在線質(zhì)量管理的系統(tǒng)需求

MES 系統(tǒng)質(zhì)量模塊在制絲過程質(zhì)量管控的應(yīng)用，必需具備質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理、在線質(zhì)量控制、質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量統(tǒng)計分析、質(zhì)量追蹤等功能；工藝質(zhì)量管理通過在生產(chǎn)全過程中，具備質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)管理質(zhì)量進(jìn)行檢驗與考核，并對生產(chǎn)過程中的各個階段進(jìn)行監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)過程異常，及時報警，以便生產(chǎn)管理人員及時采取措施保證過程質(zhì)量穩(wěn)定，最終實現(xiàn)保證產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到產(chǎn)品規(guī)范的要求，因此，MES 系統(tǒng)制絲過程質(zhì)量管理應(yīng)實現(xiàn)如下幾個功能目標(biāo)：

（1）實時、動態(tài)性需求；生產(chǎn)過程工藝參數(shù)監(jiān)控以工藝標(biāo)準(zhǔn)及過程工藝參數(shù)為基礎(chǔ)，通過實時工藝參數(shù)及設(shè)備控制參數(shù)與工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比對，用統(tǒng)計分析等手段，實時反映制絲線各工序執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范情況。

（2）過程質(zhì)量檢驗應(yīng)包括系統(tǒng)的自動檢測數(shù)據(jù)和離線檢測數(shù)據(jù)，生產(chǎn)過程中檢驗數(shù)據(jù)應(yīng)直接采用過程控制系統(tǒng)采集后生成的數(shù)據(jù)和離線檢測儀器的檢驗數(shù)據(jù)。

（3）可視化需求；實時采集的大量的過程數(shù)據(jù)枯燥又難以理解。MES 系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的分析與處理，可形成生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量等多維度的報表，并借助信息技術(shù)，按照我們過程質(zhì)量鑒定判定標(biāo)準(zhǔn)，通過分布圖、趨勢圖等不同展現(xiàn)形式，在電腦終端及看板上直觀、形象的可視化展現(xiàn)，將各工序工藝參數(shù)之間內(nèi)在的聯(lián)系直觀表現(xiàn)出來，有助于及時而清晰的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)缺陷和生產(chǎn)隱患，發(fā)現(xiàn)規(guī)律及趨勢性問題，從而進(jìn)行針對性的管控。

（4）交互性的需求。在原來的質(zhì)量管控中，質(zhì)量管理人員總是被動的、滯后的接受單方面信息，質(zhì)量管理者難以交互的方式管控生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)及過程加工質(zhì)量。系統(tǒng)以過程控制系統(tǒng)的實時數(shù)據(jù)和離線檢測的檢驗數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，通過SPC 分析進(jìn)行過程質(zhì)量統(tǒng)計與分析，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量。

2 對制絲過程質(zhì)量的管控流程

（1）根據(jù)制絲生產(chǎn)工藝流程，結(jié)合制絲數(shù)據(jù)采集，我們建立基于MES 系統(tǒng)的制絲在線質(zhì)量管理流程，如下圖所示。

圖1 質(zhì)量管理流程圖

（2）建立離線質(zhì)量檢驗功能模塊；實際生產(chǎn)中，存在不能實現(xiàn)在線采集的數(shù)據(jù)，只能通過離線采集的方式，質(zhì)檢室溫濕度檢測數(shù)據(jù)需要通過人工整理并錄入至MES 系統(tǒng)；物料含水率、溫度、結(jié)構(gòu)類檢測數(shù)據(jù)需要自動采集進(jìn)入MES 系統(tǒng)。

（3）建立質(zhì)量分析功能模塊。在此功能模塊中，通過對生產(chǎn)過程中MES 系統(tǒng)累積了海量的過程質(zhì)量數(shù)據(jù)，對海量數(shù)據(jù)的分析，建立質(zhì)量預(yù)測和質(zhì)量預(yù)警分析模型。

3 在線質(zhì)量過程管理的研究

（1）采用模型驅(qū)動技術(shù)。在前端打通客戶真實需求之間的接口，利用靈活的建模技術(shù)，通過對工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的模型化、標(biāo)準(zhǔn)化、程序化，為生產(chǎn)過程嚴(yán)格執(zhí)行工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)提供支撐與保障,并通過模型驅(qū)動的辦法來管理整個生產(chǎn)過程。

圖2 工藝標(biāo)準(zhǔn)建模圖

（2）通過建立制絲質(zhì)量判定標(biāo)準(zhǔn)管理，加強(qiáng)過程質(zhì)量管控。根據(jù)批次號、牌號的變化，自動生成批次質(zhì)量鑒定判定檢驗請求，并通過KPI 數(shù)據(jù)反饋及自動采集數(shù)據(jù)形成批次鑒定判定報告，并建立相應(yīng)在線質(zhì)量管理流程，形成閉環(huán)的質(zhì)量管理體系

圖3 批次質(zhì)量鑒定判定圖

如果系統(tǒng)自動生成的評價結(jié)果出現(xiàn)不合格的情況，建立了相應(yīng)的鑒定判定流程。

圖4 過程質(zhì)量判定鑒定流程圖

（3）實現(xiàn)透明可視化管理；通過電腦終端或者看板對生產(chǎn)動態(tài)數(shù)據(jù)的實時監(jiān)視，可以直接顯示制絲線生產(chǎn)過程的生產(chǎn)進(jìn)度、在制品的質(zhì)量及設(shè)備運(yùn)行狀況。

圖5 生產(chǎn)過程物料實時控制狀態(tài)圖

（4）利用移動測量設(shè)備，將質(zhì)檢人員現(xiàn)場檢測的數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)字信號，與電腦相連，將數(shù)據(jù)實時通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)上傳到MES 系統(tǒng)，完成從生產(chǎn)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)檢測采集工作，實現(xiàn)檢驗人員只需要核對數(shù)據(jù)即可,提高了工作效率，減少手工錄入帶來的誤差。

圖6 現(xiàn)場數(shù)據(jù)檢測采集流程圖

（5）利用實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)，采集了生產(chǎn)過程中的各個工序的工藝參數(shù)及設(shè)備參數(shù)的監(jiān)控點，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程動態(tài)數(shù)據(jù)的實時采集、監(jiān)控與統(tǒng)計分析，實現(xiàn)了對每一道工序、每一批料的質(zhì)量過程實時監(jiān)控，每一項指標(biāo)從非穩(wěn)態(tài)到穩(wěn)態(tài)均能更加全面真實地呈現(xiàn)出來，使生產(chǎn)過程質(zhì)量管理更科學(xué)，組織更合理，決策更及時。

（6）利用實時數(shù)據(jù)庫技術(shù),實現(xiàn)了實時數(shù)據(jù)的海量存儲和應(yīng)用；通過聯(lián)機(jī)分析實時生產(chǎn)數(shù)據(jù)，在工藝管理模型內(nèi)建立實時預(yù)警模型，系統(tǒng)對異常點能夠做到追蹤溯源；當(dāng)需要管控的指標(biāo)值超出下達(dá)標(biāo)準(zhǔn)的上、下限時，系統(tǒng)會出現(xiàn)數(shù)據(jù)變紅的預(yù)警提示，實現(xiàn)過程質(zhì)量實時監(jiān)測預(yù)警，避免了質(zhì)量考核過程人為因素干擾。

圖8 工藝參數(shù)實時監(jiān)測預(yù)警狀態(tài)圖

（7）通過對實時數(shù)據(jù)深度挖掘應(yīng)用，對產(chǎn)品質(zhì)量實現(xiàn)多維度分析與展現(xiàn)；比如我們下發(fā)的工藝標(biāo)準(zhǔn)中，每個工序都含有需要管控的多個工藝及設(shè)備控制參數(shù)，通過對工序加工工藝質(zhì)量參數(shù)及設(shè)備參數(shù)的關(guān)聯(lián)線性回歸分析，發(fā)現(xiàn)加工參數(shù)規(guī)律及趨勢性問題，有利于提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高質(zhì)量風(fēng)險管控水平。

圖9 過程質(zhì)量多維相關(guān)性分析圖

（8）建立制絲線過程能力短期及長期評價體系，可以客觀量化生產(chǎn)過程的單批次及總體的加工能力；比如在2020年一季度制絲西格瑪水平只有4.21，我們針對過程能力較弱的工序進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，且對過程能力較弱的工序進(jìn)行改進(jìn)，二季度制絲西格瑪水平提升到4.26，結(jié)果表明對生產(chǎn)過程能力的改善有明顯效果。而通過構(gòu)建過程能力短期及長期評價體系，可以不斷提高各關(guān)鍵工序過程控制水平，最終提高制絲線西格瑪水平。因此，建立制絲線過程能力短期及長期評價體系，以實現(xiàn)對生產(chǎn)過程管控創(chuàng)新，這對企業(yè)開展生產(chǎn)過程綜合質(zhì)量保證能力的評價及各工序過程質(zhì)量改善都有著十分重要的意義。

圖10 制絲過程能力評價圖

4 結(jié)語

本文介紹了MES 系統(tǒng)的概念以及其特點，并且通過對MES 系統(tǒng)各個控制及分析工具的應(yīng)用，實現(xiàn)對制絲線整個生產(chǎn)全過程進(jìn)行實時的質(zhì)量監(jiān)控，實現(xiàn)閉環(huán)質(zhì)量管控體系；因此，建立工廠層面的質(zhì)量信息監(jiān)控平臺和面向管理決策層的質(zhì)量數(shù)據(jù)中心和信息展示平臺，促進(jìn)數(shù)據(jù)的有效利用，實現(xiàn)生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)決策智能化，從而實現(xiàn)了工廠的精細(xì)化、均質(zhì)化、信息化管理，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，全面提升工廠在卷煙行業(yè)內(nèi)的綜合競爭力。