特色工藝分組加工項目

1、成都卷煙廠一號工程特色工藝分組加工項目ME分組加工過程管理系統(tǒng) 技術研究報2005HY01_TEC_REP版本號：VI。02006年3月2 0日版本與簽署記錄版本設計校對審定批準Beta朱宇澄目 錄1 弓I言 22 項目背景 23 項目總體規(guī)劃設計 33.1 工藝流程的仿真分析 33.2 核心生產運作流程設計 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 項目總體實施方法論 45.1 生產建模 45.2 生產配置 55.3 生產運行 66 系統(tǒng)的總體構成 76.1 系統(tǒng)的功能模塊總體構成 76.2 系統(tǒng)的硬件組成 76.3 系統(tǒng)軟件邏輯結構：

2、 77 項目已實現(xiàn)的業(yè)務功能以及同類產品的比較 87.1 項目已實現(xiàn)的業(yè)務功能總結 87.2 同類產品的比較 88 推廣應用的條件和前景 89 系統(tǒng)的后續(xù)持續(xù)發(fā)展的線路圖 81引言本文檔將總結與展望 成都卷煙廠特色工藝分組加工項目 ，通過“創(chuàng)新工藝技術” + “控制技術” + “信息技術”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 技術手段之一，最終全面支撐 成都煙廠一號工程，實現(xiàn)分組加工工藝流程的歷程。這些寶貴的實踐與經驗代表成都卷煙廠打造“中式卷煙”，在信息化領域取得的最新 創(chuàng)新成果，為整個行業(yè)提供重要的成功參考樣例。2項目背景成都卷煙廠于2 0 0

3、3年開始實施“十五“易地技術改造，2 0 0 5年4月在新廠的聯(lián)合工房 完成了按傳統(tǒng)工藝流程進行生產的生產線設備（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)、卷接包生產系統(tǒng)）的技術改造，并研制開發(fā)了支撐傳統(tǒng)工藝流程的M ES（生產執(zhí)行系統(tǒng)）。利用企業(yè)原有的MIS（管理信息系統(tǒng)）構建了下圖所示的較為完整的傳統(tǒng)生產運行體系。這一階段實現(xiàn)了基于傳統(tǒng)工藝的生產全過程管理，構建了傳統(tǒng)工藝加工模式下的信息支撐運行環(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”、“分組加工控制技術“、“

4、信息技術”進行深入研究，制訂了“以特色工藝技術”研究成果為基礎理論指導，以“分組加工控制技術”、“分組加信息集成技術”為技術支撐 手段，最終明確了通過實施MES分組加工過程管理系統(tǒng)來實現(xiàn)系統(tǒng)總集成，并將其作為分組加工工藝 流程運作的核心支撐引擎的指導方針。在具體的項目運作方面，采取了特色工藝技術研究先行，控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)改造并行的實施策略。3項目總體規(guī)劃設計3.1工藝流程的仿真分析如上圖所示，整個 系統(tǒng)的規(guī)劃設計的起點 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)境下實時調度的規(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計。（限于篇幅，詳細的分析過程及結果省略）。3.2 核心生產運作流程設計總體設計的第二步是對分組加工的生產運作流程進行總體設計，在工藝流程分析的基礎上，這一步驟完成從生產執(zhí)行計劃開始、排產、原輔物料的準備，直至卷包成品產出的各主生產運作環(huán)節(jié)點的流程設計、以及人員分工協(xié)作方法、生產操作規(guī)則 ，形成了分組加工環(huán)境下的系統(tǒng)總體運作邏輯線路圖。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變?yōu)椤胺蔷€性”的 牌號/模塊多層復雜管理 ，

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

7、境下的運行體系圖。由前面的基于傳統(tǒng)加工的生產運作支撐體系圖對比可以看出，MES分組加工生產執(zhí)行系統(tǒng)實際上是原MES系統(tǒng)針對分組加工藝對生產模型以及相關配置體系進行調整，并擴充了面向制絲生產系統(tǒng)的實時調度 功能，升級使其支持分組加工工藝流程。從而使變化平穩(wěn)，在較短的時間內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)劃整個生產體系 以及MES分組加工項目的 實施方法論 是 密切相關的。以下就該項目采用的實施方法論進行系統(tǒng)性的總結。5項目總體實施方法論系統(tǒng)在設計之初，采用了相關的國際標準ISAS95的參考模型作為其基本的理論基礎，并選用了與此標準相接近的原型軟件SIMATICIT

8、相關產品作為整個軟件的原型，在生產實時調度體系上采用了 HAUN公司制絲批次任務管理處理方法，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”。具體的設計與實施方法論總結為三大步驟：生產建模- 生產配置 -生產運行5.1生產建模信息系統(tǒng)要能反映和管理生產系統(tǒng)，首先必須將真實的生產物理系統(tǒng)一一映射并抽象為信息系統(tǒng)中的邏 輯對象，另一方面生產過程有著方方面面的生產參數，如何將這此參數進行分類、分層次的管理，是系統(tǒng)基礎設計的關鍵與必須解決的問題。生產建模正是完成這一設計的重要方法論，MES分組加工生產執(zhí)行系統(tǒng)參照相關的國際標準，完成了 生產區(qū)物理建模設計，這一設計首先將聯(lián)合工房劃分為生產區(qū)域

9、、生產線、生產段、生產工序、生產設備。 然后定義了這此區(qū)域上所需管理的所有生產參數。這完成了信息系統(tǒng)最初對真實世界的原始形態(tài)的靜態(tài)描述。將以上的設備基礎模型進一步組合與連接，形成了按生產管理和分組加工工藝控制要求所需的生產工藝線路模型、控制邏輯段模型。另一方面，將生產參數按管理和控制要求，進行分類與分組，構成生產參數集 合，這些參數集合即為實際生產中的各種生產工單，將各種生產工單放置在相關工序、控制邏輯段上，最終 形成了工藝過程各環(huán)節(jié)的加工參數模板?？傊?，生產建模是系統(tǒng)的核心，也是生產配置的基礎，生產運行是“生產模型”的動態(tài)或運行時的表現(xiàn)。此外，生產建模是支撐成都卷煙廠 產品配置體系，生產配置

10、體系，生產過程調度與控制體系，“產品質量檢 測與評價體系”最初始的信息源。5.2 生產配置生產配置是每一牌號生產執(zhí)行的“模板”，每一牌號的批次生產實例是基于該牌號的生產配置模板的，以上設計目標中的提及的產品配置體系、生產配置體系必須基于生產配置這一環(huán)節(jié)。生產配置以品牌為主線， 體現(xiàn)每一品牌的生產、 控制直至檢驗的基本要求 ，生產建模中產生的“參數集” “邏輯段”為生產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計牌號-生產批量生產配置（描述每一牌號的經濟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-生產識別號配置

11、（描述每一牌號在生產線上用于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定參數）牌號-生產工單配置（描述每一牌號在工藝線路上的相關工序環(huán)節(jié)點的數據收集集合，以及每一批次收集的次數）牌號-輔料定額配置（描述每一牌號使用相關卷煙輔料的定額標準）牌號-成品托配定額配置（描述每一牌號使用相關輔料配盤的定額標準）以下為牌號一工藝線路生產配置的實例：總之，生產配置設計為每一牌號的生產加工提供制造模板的加工標準。產品配置體系，生產配置體系基 于生產配置設計，提供具體的人機交互的功能與操作界面。5.3生產運行生產運行的實質是：以批次為核心，將一批批牌號生產實例按生產配置定

12、義的規(guī)則在生產模型上執(zhí)行。 另一方面，生產運行是動態(tài)的，人、設備按一定的規(guī)則相互協(xié)作，伴隨“物料流動”、“信息流動”、“控 制傳遞”等基礎要素。成都卷煙廠MES分組加工生產執(zhí)行系統(tǒng)的生產運行設計思想可總結為：以牌號生產配置為模板，以批 次任務隊列管理為核心，以緊密系統(tǒng)集成為技術手段，從生產執(zhí)行計劃開始，將生產排產、備料、制絲線分 組加工與組裝，直至卷接包批次生產全過程的各環(huán)節(jié)點有機有序的連接，依靠信息技術實現(xiàn)生產全過程的協(xié) 同以及在線、離線數據的有序規(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。以下為生產運行的實例：生產運行設計是成都卷煙廠生產運作與實時調度體系的基礎。6系統(tǒng)的總體

13、構成6.1系統(tǒng)的功能模塊總體構成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用的物理生產區(qū)域。6.2 系統(tǒng)的硬件組成成都生產執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES的總體硬件結構與部署所下圖所示，計算機系統(tǒng)總體上分為兩類：服務器系統(tǒng)和客戶端系統(tǒng)；服務器系統(tǒng)：由SVME（SIMATIC IT PRODUCTIOSUITE生產套件+數據庫）核心服務器、實時組SVMES實時組態(tài)服務器（SIMATIC IT HISTORIAN）、SVMES（實時生產批跟蹤服務器 （BATCH TRACE ENGINE組成。SVMES物理上布置在廠計算中心，通過千

14、兆以太網卡與核心網絡交換機連接。SVMESBSVMES（暫時部署在調度中心，通過百兆以太網卡與會聚層網絡交換機連接，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，一類為需要實時監(jiān)視實時數據的實時調度客戶端（裝有HISTORIAN LEAN客戶軟件的終端），它們通過SIMATIC IT的GSI網關與SVMESB艮務器通信，另一類為 MES通用業(yè)務終端 （只需安裝 KSEC勺MES 客戶軟件）它們通過標準以太網與數據庫服務器SVMESU及應用服務器SVMESC1信.6.3 系統(tǒng)軟件邏輯結構：成都生產執(zhí)行管理系統(tǒng)（CY-MES的總體軟件邏輯結構如下圖所示：SVM

15、ESSQL Server 2000 ）的數據庫通過數據鏈接服務 與系統(tǒng)數據庫外部數據庫系統(tǒng)（MIS系統(tǒng)Sybase、物流系統(tǒng)Oracle ）定時交換數據與同步數據。對于生產現(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、SVMES上的生產線批跟 蹤服務向數據庫服務提供現(xiàn)場生產數據?？蛻舳艘訡/S方式與數據庫交互，以三層方式（實時數據-應用服務-客戶）實現(xiàn)現(xiàn)場 PLC實時數據的交換。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用體系結構。系統(tǒng)的核心應用數據，由生產線建模服務產生，分別完成設備、物料以及各種應用模板的生成。此 夕卜，客戶端軟件 的自動更新，由軟件遠程

16、更新服務自動完成 。7項目已實現(xiàn)的業(yè)務功能以及同類產品的比較7.1 項目已實現(xiàn)的業(yè)務功能總結1、本項目已完成成都卷煙廠 生產執(zhí)行計劃管理、生產任務管理、生產指令管理、生產過程跟蹤四個制造執(zhí)行過程層面上的相關生產業(yè)務功能，并以批次為核心、任務驅動、隊列管理 為基本思想，包含了整個生產運作過程。2、全面而有效地支撐了分組加工工藝與實時智能調度。（以制絲生產控制系統(tǒng)緊密集成，實現(xiàn)分組加 工環(huán)境下，在線批次任務的調度以及控制配方參數的下達）。3、實現(xiàn)了生產過程透明化、全過程批次跟蹤管理。4、實現(xiàn)了生產相關人員的信息傳遞與協(xié)作管理。5、實現(xiàn)了卷接包中控管理思想的基本要求。6、實現(xiàn)了與MIS、制絲控制系統(tǒng)

17、、立庫系統(tǒng)、卷接包數采系統(tǒng)的集成。7、實現(xiàn)了批次過程數據的完整記錄與基礎分析。8、提供了生產執(zhí)行所需的原料、輔料等生產物料的支撐。7.2 同類產品的比較本項目的設計實施與同類產品比較具有以下的獨特之處：1、系統(tǒng)性強：設計上從生產建模出發(fā)，其能夠真實反映生產系統(tǒng)的本質；流程上其從生產執(zhí)行 計劃開始直至成品的產出，形成了完整的生產執(zhí)行體系支撐。2、主線清淅：以生產配置為基礎，以生產批次、任務驅動為核心貫通生產過程始終。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)、卷接包數采系統(tǒng)。4、實用度高：率先支持分組加工工藝流程及實時調度控制系統(tǒng)，首次實現(xiàn)了完整的卷煙生產的 批次全過程記錄跟蹤，并實現(xiàn)了生產的透明化。5、可擴展能力強：系統(tǒng)能夠采用建模與配置方法適應不斷變化的生產要求?？傊?，相比目前國內同行業(yè)已實施的類似項目，其屬于原創(chuàng)新型產品，打造了卷煙行業(yè)的MES系統(tǒng)的完整原型與標準，達到國內領先水平。8推廣應用的條件和前景對于卷煙生產廠、生產試