特色工藝分組加工項(xiàng)目

1、成都卷煙廠一號工程特色工藝分組加工項(xiàng)目ME分組加工過程管理系統(tǒng) 技術(shù)研究報(bào)2005HY01_TEC_REP版本號：VI。02006年3月2 0日版本與簽署記錄版本設(shè)計(jì)校對審定批準(zhǔn)Beta朱宇澄目 錄1 弓I言 22 項(xiàng)目背景 23 項(xiàng)目總體規(guī)劃設(shè)計(jì) 33.1 工藝流程的仿真分析 33.2 核心生產(chǎn)運(yùn)作流程設(shè)計(jì) 33.3 傳統(tǒng)工藝流程與分組加工流程比較分析 44 成煙對分組加工工藝流程總體信息解決方案 45 項(xiàng)目總體實(shí)施方法論 45.1 生產(chǎn)建模 45.2 生產(chǎn)配置 55.3 生產(chǎn)運(yùn)行 66 系統(tǒng)的總體構(gòu)成 76.1 系統(tǒng)的功能模塊總體構(gòu)成 76.2 系統(tǒng)的硬件組成 76.3 系統(tǒng)軟件邏輯結(jié)構(gòu)：

2、 77 項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能以及同類產(chǎn)品的比較 87.1 項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能總結(jié) 87.2 同類產(chǎn)品的比較 88 推廣應(yīng)用的條件和前景 89 系統(tǒng)的后續(xù)持續(xù)發(fā)展的線路圖 81引言本文檔將總結(jié)與展望 成都卷煙廠特色工藝分組加工項(xiàng)目 ，通過“創(chuàng)新工藝技術(shù)” + “控制技術(shù)” + “信息技術(shù)”組合創(chuàng)新思想， 開展MES分組加工過程管理系統(tǒng) 的研究與開發(fā)，依靠信息化作為核心 技術(shù)手段之一，最終全面支撐 成都煙廠一號工程，實(shí)現(xiàn)分組加工工藝流程的歷程。這些寶貴的實(shí)踐與經(jīng)驗(yàn)代表成都卷煙廠打造“中式卷煙”，在信息化領(lǐng)域取得的最新 創(chuàng)新成果，為整個行業(yè)提供重要的成功參考樣例。2項(xiàng)目背景成都卷煙廠于2 0 0

3、3年開始實(shí)施“十五“易地技術(shù)改造，2 0 0 5年4月在新廠的聯(lián)合工房 完成了按傳統(tǒng)工藝流程進(jìn)行生產(chǎn)的生產(chǎn)線設(shè)備（包括3 0 0 0公斤/ 8 0 0 0公斤制絲前段、HDT/ KLK制絲后段、三大立庫系統(tǒng)、卷接包生產(chǎn)系統(tǒng)）的技術(shù)改造，并研制開發(fā)了支撐傳統(tǒng)工藝流程的M ES（生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)）。利用企業(yè)原有的MIS（管理信息系統(tǒng)）構(gòu)建了下圖所示的較為完整的傳統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行體系。這一階段實(shí)現(xiàn)了基于傳統(tǒng)工藝的生產(chǎn)全過程管理，構(gòu)建了傳統(tǒng)工藝加工模式下的信息支撐運(yùn)行環(huán)境。2 0 0 5年6月，成都卷煙廠全面啟動了以特色工藝為核心的一號工程，成立了專業(yè)課題研究組，分別對“特色工藝技術(shù)”、“分組加工控制技術(shù)“、“

4、信息技術(shù)”進(jìn)行深入研究，制訂了“以特色工藝技術(shù)”研究成果為基礎(chǔ)理論指導(dǎo)，以“分組加工控制技術(shù)”、“分組加信息集成技術(shù)”為技術(shù)支撐 手段，最終明確了通過實(shí)施MES分組加工過程管理系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)總集成，并將其作為分組加工工藝 流程運(yùn)作的核心支撐引擎的指導(dǎo)方針。在具體的項(xiàng)目運(yùn)作方面，采取了特色工藝技術(shù)研究先行，控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)改造并行的實(shí)施策略。3項(xiàng)目總體規(guī)劃設(shè)計(jì)3.1工藝流程的仿真分析如上圖所示，整個 系統(tǒng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)的起點(diǎn) 是對分組加工環(huán)境下，工藝流程中“物料流”、“信息流”、“控制流”的系統(tǒng)仿真分析，正是通過這些系統(tǒng)級 的分析，抽象出了分組加工環(huán)境下分組加工工藝線路模型、控制系統(tǒng)控制段的劃分、

5、分組加環(huán)境下實(shí)時(shí)調(diào)度的規(guī)則與方法以及MES分組加工過程管理系統(tǒng)與控制系統(tǒng)的接口等核心總體設(shè)計(jì)。（限于篇幅，詳細(xì)的分析過程及結(jié)果省略）。3.2 核心生產(chǎn)運(yùn)作流程設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)的第二步是對分組加工的生產(chǎn)運(yùn)作流程進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，在工藝流程分析的基礎(chǔ)上，這一步驟完成從生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃開始、排產(chǎn)、原輔物料的準(zhǔn)備，直至卷包成品產(chǎn)出的各主生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)節(jié)點(diǎn)的流程設(shè)計(jì)、以及人員分工協(xié)作方法、生產(chǎn)操作規(guī)則 ，形成了分組加工環(huán)境下的系統(tǒng)總體運(yùn)作邏輯線路圖。3.3 傳統(tǒng)工藝流程與分組加工流程比較分析較傳統(tǒng)加工模式而言，分組加工帶來了以下兩個主要方面 的變化：1、對單一層次的牌號管理轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺蔷€性”的 牌號/模塊多層復(fù)雜管理 ，

6、如下圖示例所示，加工精細(xì) 化將使品牌管理變得更具復(fù)雜性。2、加工線路的柔性，使得生產(chǎn)調(diào)度與批次管理 非常復(fù)雜總結(jié)：正是由于以上變化，引發(fā)了整個生產(chǎn)工藝流程的根本變化，也帶來了必須對傳統(tǒng)的生產(chǎn)體系進(jìn)行全面升級的需求驅(qū)動4成煙對分組加工工藝流程總體信息解決方案由傳統(tǒng)工藝流程轉(zhuǎn)向分組加工工藝流程，涉及整體生產(chǎn)支撐體系的重構(gòu) ，但就卷煙生產(chǎn)本質(zhì)（指生產(chǎn)支持體系）而言，卻不可能也不應(yīng)該發(fā)生根本變化 ，另一方面，即使是分組加工的生產(chǎn)系統(tǒng)也必須支持傳統(tǒng)工藝。從成煙已具有的軟件設(shè)施來看，由于成煙已實(shí)施的MES系統(tǒng)在很多方面的設(shè)計(jì)具有較好的 柔性、可擴(kuò)展性。因此在向分組加工轉(zhuǎn)化時(shí)，并未推倒重來，以下為分組加工環(huán)

7、境下的運(yùn)行體系圖。由前面的基于傳統(tǒng)加工的生產(chǎn)運(yùn)作支撐體系圖對比可以看出，MES分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)實(shí)際上是原MES系統(tǒng)針對分組加工藝對生產(chǎn)模型以及相關(guān)配置體系進(jìn)行調(diào)整，并擴(kuò)充了面向制絲生產(chǎn)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)調(diào)度 功能，升級使其支持分組加工工藝流程。從而使變化平穩(wěn)，在較短的時(shí)間內(nèi)完成了向分組加工過渡。以上解決方案能夠成功，跟成都卷煙廠 正確規(guī)劃整個生產(chǎn)體系 以及MES分組加工項(xiàng)目的 實(shí)施方法論 是 密切相關(guān)的。以下就該項(xiàng)目采用的實(shí)施方法論進(jìn)行系統(tǒng)性的總結(jié)。5項(xiàng)目總體實(shí)施方法論系統(tǒng)在設(shè)計(jì)之初，采用了相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)ISAS95的參考模型作為其基本的理論基礎(chǔ)，并選用了與此標(biāo)準(zhǔn)相接近的原型軟件SIMATICIT

8、相關(guān)產(chǎn)品作為整個軟件的原型，在生產(chǎn)實(shí)時(shí)調(diào)度體系上采用了 HAUN公司制絲批次任務(wù)管理處理方法，在卷接包環(huán)節(jié)，則采用 了成都煙廠首創(chuàng)的”卷接包中控理論”。具體的設(shè)計(jì)與實(shí)施方法論總結(jié)為三大步驟：生產(chǎn)建模- 生產(chǎn)配置 -生產(chǎn)運(yùn)行5.1生產(chǎn)建模信息系統(tǒng)要能反映和管理生產(chǎn)系統(tǒng)，首先必須將真實(shí)的生產(chǎn)物理系統(tǒng)一一映射并抽象為信息系統(tǒng)中的邏 輯對象，另一方面生產(chǎn)過程有著方方面面的生產(chǎn)參數(shù)，如何將這此參數(shù)進(jìn)行分類、分層次的管理，是系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵與必須解決的問題。生產(chǎn)建模正是完成這一設(shè)計(jì)的重要方法論，MES分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)參照相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)，完成了 生產(chǎn)區(qū)物理建模設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)首先將聯(lián)合工房劃分為生產(chǎn)區(qū)域

9、、生產(chǎn)線、生產(chǎn)段、生產(chǎn)工序、生產(chǎn)設(shè)備。 然后定義了這此區(qū)域上所需管理的所有生產(chǎn)參數(shù)。這完成了信息系統(tǒng)最初對真實(shí)世界的原始形態(tài)的靜態(tài)描述。將以上的設(shè)備基礎(chǔ)模型進(jìn)一步組合與連接，形成了按生產(chǎn)管理和分組加工工藝控制要求所需的生產(chǎn)工藝線路模型、控制邏輯段模型。另一方面，將生產(chǎn)參數(shù)按管理和控制要求，進(jìn)行分類與分組，構(gòu)成生產(chǎn)參數(shù)集 合，這些參數(shù)集合即為實(shí)際生產(chǎn)中的各種生產(chǎn)工單，將各種生產(chǎn)工單放置在相關(guān)工序、控制邏輯段上，最終 形成了工藝過程各環(huán)節(jié)的加工參數(shù)模板?？傊?，生產(chǎn)建模是系統(tǒng)的核心，也是生產(chǎn)配置的基礎(chǔ)，生產(chǎn)運(yùn)行是“生產(chǎn)模型”的動態(tài)或運(yùn)行時(shí)的表現(xiàn)。此外，生產(chǎn)建模是支撐成都卷煙廠 產(chǎn)品配置體系，生產(chǎn)配置

10、體系，生產(chǎn)過程調(diào)度與控制體系，“產(chǎn)品質(zhì)量檢 測與評價(jià)體系”最初始的信息源。5.2 生產(chǎn)配置生產(chǎn)配置是每一牌號生產(chǎn)執(zhí)行的“模板”，每一牌號的批次生產(chǎn)實(shí)例是基于該牌號的生產(chǎn)配置模板的，以上設(shè)計(jì)目標(biāo)中的提及的產(chǎn)品配置體系、生產(chǎn)配置體系必須基于生產(chǎn)配置這一環(huán)節(jié)。生產(chǎn)配置以品牌為主線， 體現(xiàn)每一品牌的生產(chǎn)、 控制直至檢驗(yàn)的基本要求 ，生產(chǎn)建模中產(chǎn)生的“參數(shù)集” “邏輯段”為生產(chǎn)配置提供了基本元素以及最佳的“邏輯位置“。MES分組加工執(zhí)行系統(tǒng)完成了以下幾方面的配置設(shè)計(jì)牌號-生產(chǎn)批量生產(chǎn)配置（描述每一牌號的經(jīng)濟(jì)加工的制線投料批量）牌號工藝線路配置（描述每一牌號/模塊可采用的工藝加工線路）牌號-生產(chǎn)識別號配置

11、（描述每一牌號在生產(chǎn)線上用于PLC系統(tǒng)的識別號）牌號-控制配方配置（描述每一牌號在每一控制邏輯段上的加工工藝設(shè)定參數(shù)）牌號-生產(chǎn)工單配置（描述每一牌號在工藝線路上的相關(guān)工序環(huán)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)收集集合，以及每一批次收集的次數(shù)）牌號-輔料定額配置（描述每一牌號使用相關(guān)卷煙輔料的定額標(biāo)準(zhǔn)）牌號-成品托配定額配置（描述每一牌號使用相關(guān)輔料配盤的定額標(biāo)準(zhǔn)）以下為牌號一工藝線路生產(chǎn)配置的實(shí)例：總之，生產(chǎn)配置設(shè)計(jì)為每一牌號的生產(chǎn)加工提供制造模板的加工標(biāo)準(zhǔn)。產(chǎn)品配置體系，生產(chǎn)配置體系基 于生產(chǎn)配置設(shè)計(jì)，提供具體的人機(jī)交互的功能與操作界面。5.3生產(chǎn)運(yùn)行生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)質(zhì)是：以批次為核心，將一批批牌號生產(chǎn)實(shí)例按生產(chǎn)配置定

12、義的規(guī)則在生產(chǎn)模型上執(zhí)行。 另一方面，生產(chǎn)運(yùn)行是動態(tài)的，人、設(shè)備按一定的規(guī)則相互協(xié)作，伴隨“物料流動”、“信息流動”、“控 制傳遞”等基礎(chǔ)要素。成都卷煙廠MES分組加工生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)的生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)計(jì)思想可總結(jié)為：以牌號生產(chǎn)配置為模板，以批 次任務(wù)隊(duì)列管理為核心，以緊密系統(tǒng)集成為技術(shù)手段，從生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃開始，將生產(chǎn)排產(chǎn)、備料、制絲線分 組加工與組裝，直至卷接包批次生產(chǎn)全過程的各環(huán)節(jié)點(diǎn)有機(jī)有序的連接，依靠信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過程的協(xié) 同以及在線、離線數(shù)據(jù)的有序規(guī)集來完成整個執(zhí)造執(zhí)行過程的有序、可控以及透明可視化管理。以下為生產(chǎn)運(yùn)行的實(shí)例：生產(chǎn)運(yùn)行設(shè)計(jì)是成都卷煙廠生產(chǎn)運(yùn)作與實(shí)時(shí)調(diào)度體系的基礎(chǔ)。6系統(tǒng)的總體

13、構(gòu)成6.1系統(tǒng)的功能模塊總體構(gòu)成MES分組加工執(zhí)行系統(tǒng)最終完成的功能模塊如下圖所示，圖形左側(cè)展示了軟件的功能模塊，右邊的矩 形表示這些功能模塊所應(yīng)用的物理生產(chǎn)區(qū)域。6.2 系統(tǒng)的硬件組成成都生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES的總體硬件結(jié)構(gòu)與部署所下圖所示，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總體上分為兩類：服務(wù)器系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)；服務(wù)器系統(tǒng)：由SVME（SIMATIC IT PRODUCTIOSUITE生產(chǎn)套件+數(shù)據(jù)庫）核心服務(wù)器、實(shí)時(shí)組SVMES實(shí)時(shí)組態(tài)服務(wù)器（SIMATIC IT HISTORIAN）、SVMES（實(shí)時(shí)生產(chǎn)批跟蹤服務(wù)器 （BATCH TRACE ENGINE組成。SVMES物理上布置在廠計(jì)算中心，通過千

14、兆以太網(wǎng)卡與核心網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接。SVMESBSVMES（暫時(shí)部署在調(diào)度中心，通過百兆以太網(wǎng)卡與會聚層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)連接，并采用RSLINX協(xié)議聯(lián)接聯(lián)合工房的各 PLC以及現(xiàn)場工作站?？蛻舳讼到y(tǒng)：分為兩類，一類為需要實(shí)時(shí)監(jiān)視實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)調(diào)度客戶端（裝有HISTORIAN LEAN客戶軟件的終端），它們通過SIMATIC IT的GSI網(wǎng)關(guān)與SVMESB艮務(wù)器通信，另一類為 MES通用業(yè)務(wù)終端 （只需安裝 KSEC勺MES 客戶軟件）它們通過標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)與數(shù)據(jù)庫服務(wù)器SVMESU及應(yīng)用服務(wù)器SVMESC1信.6.3 系統(tǒng)軟件邏輯結(jié)構(gòu)：成都生產(chǎn)執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES的總體軟件邏輯結(jié)構(gòu)如下圖所示：SVM

15、ESSQL Server 2000 ）的數(shù)據(jù)庫通過數(shù)據(jù)鏈接服務(wù) 與系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫外部數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)Sybase、物流系統(tǒng)Oracle ）定時(shí)交換數(shù)據(jù)與同步數(shù)據(jù)。對于生產(chǎn)現(xiàn)場的 PLC外部系統(tǒng)，分別通過 SVMES上的現(xiàn)場組態(tài)通信服務(wù)、SVMES上的生產(chǎn)線批跟 蹤服務(wù)向數(shù)據(jù)庫服務(wù)提供現(xiàn)場生產(chǎn)數(shù)據(jù)。客戶端以C/S方式與數(shù)據(jù)庫交互，以三層方式（實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)-應(yīng)用服務(wù)-客戶）實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場 PLC實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的交換。所以整個系統(tǒng)是以C/S方式為主體，多層方式為輔助的混合式應(yīng)用體系結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)的核心應(yīng)用數(shù)據(jù)，由生產(chǎn)線建模服務(wù)產(chǎn)生，分別完成設(shè)備、物料以及各種應(yīng)用模板的生成。此 夕卜，客戶端軟件 的自動更新，由軟件遠(yuǎn)程

16、更新服務(wù)自動完成 。7項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能以及同類產(chǎn)品的比較7.1 項(xiàng)目已實(shí)現(xiàn)的業(yè)務(wù)功能總結(jié)1、本項(xiàng)目已完成成都卷煙廠 生產(chǎn)執(zhí)行計(jì)劃管理、生產(chǎn)任務(wù)管理、生產(chǎn)指令管理、生產(chǎn)過程跟蹤四個制造執(zhí)行過程層面上的相關(guān)生產(chǎn)業(yè)務(wù)功能，并以批次為核心、任務(wù)驅(qū)動、隊(duì)列管理 為基本思想，包含了整個生產(chǎn)運(yùn)作過程。2、全面而有效地支撐了分組加工工藝與實(shí)時(shí)智能調(diào)度。（以制絲生產(chǎn)控制系統(tǒng)緊密集成，實(shí)現(xiàn)分組加 工環(huán)境下，在線批次任務(wù)的調(diào)度以及控制配方參數(shù)的下達(dá)）。3、實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程透明化、全過程批次跟蹤管理。4、實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)相關(guān)人員的信息傳遞與協(xié)作管理。5、實(shí)現(xiàn)了卷接包中控管理思想的基本要求。6、實(shí)現(xiàn)了與MIS、制絲控制系統(tǒng)

17、、立庫系統(tǒng)、卷接包數(shù)采系統(tǒng)的集成。7、實(shí)現(xiàn)了批次過程數(shù)據(jù)的完整記錄與基礎(chǔ)分析。8、提供了生產(chǎn)執(zhí)行所需的原料、輔料等生產(chǎn)物料的支撐。7.2 同類產(chǎn)品的比較本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)實(shí)施與同類產(chǎn)品比較具有以下的獨(dú)特之處：1、系統(tǒng)性強(qiáng)：設(shè)計(jì)上從生產(chǎn)建模出發(fā)，其能夠真實(shí)反映生產(chǎn)系統(tǒng)的本質(zhì)；流程上其從生產(chǎn)執(zhí)行 計(jì)劃開始直至成品的產(chǎn)出，形成了完整的生產(chǎn)執(zhí)行體系支撐。2、主線清淅：以生產(chǎn)配置為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)批次、任務(wù)驅(qū)動為核心貫通生產(chǎn)過程始終。3、集成度高：有效而緊密地集成了 MIS系統(tǒng)、物流系統(tǒng)、制絲控制系統(tǒng)、卷接包數(shù)采系統(tǒng)。4、實(shí)用度高：率先支持分組加工工藝流程及實(shí)時(shí)調(diào)度控制系統(tǒng)，首次實(shí)現(xiàn)了完整的卷煙生產(chǎn)的 批次全過程記錄跟蹤，并實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)的透明化。5、可擴(kuò)展能力強(qiáng)：系統(tǒng)能夠采用建模與配置方法適應(yīng)不斷變化的生產(chǎn)要求?？傊?，相比目前國內(nèi)同行業(yè)已實(shí)施的類似項(xiàng)目，其屬于原創(chuàng)新型產(chǎn)品，打造了卷煙行業(yè)的MES系統(tǒng)的完整原型與標(biāo)準(zhǔn)，達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平。8推廣應(yīng)用的條件和前景對于卷煙生產(chǎn)廠、生產(chǎn)試