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    2. MES在卷煙工業精益生產中的應用研究

      發布時間 : 2021-12-02     來源 : 《中國科技信息》

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        近年來,隨著卷煙工業打造優秀卷煙工廠,實現精細化、柔性化、均質化的生產需要,生產制造執行系統(MES)作為支撐卷煙廠生產管理上水平的重要手段和途徑,越來越受到卷煙廠的信息化建設工作的高度重視。

        制造執行系統(MES)是美國管理界于上世紀90年代提出的。美國先進制造研究機構AMR(Advanced Manufacturing Research)通過對大量企業的調查發現,現有的企業生產管理系統普遍由以ERP/MRPII為代表的企業管理軟件、以SCADA、HMI(Human Machine Interface)為代表的生產過程監控軟件和以實現操作過程自動化,支持企業全面集成的MES軟件群組成。但由于MES強調控制和協調,使現代制造業信息系統不僅有很好的計劃系統,而且還擁有能使計劃落實到實處的執行系統;因此,MES在國外的企業中迅速推廣開來,并給企業帶來了巨大的經濟效益。企業認識到只有將數據信息從產品級取出,穿過操作控制級,送達管理級,通過連續信息流來實現企業信息全集成,才能使企業在日益激烈的競爭中立于不敗之地。

        本文擬根據MES系統的功能特點,依托卷煙廠MES項目,探討基于MES系統的精益生產管理體系的研究與應用。

        1.MES與精益生產的關系

        MES是生產過程控制系統與管理信息系統之間的執行層,主要負責生產管理和調度執行。MES關注整個工廠的生產過程,主要是通過生產調度、生產統計、成本控制、物料平衡和能源管理過程組織生產,并將信息加以采集、傳遞和加工處理,及時呈報企業管理信息系統,從而實現企業管理信息系統與過程控制系統之間數據的無縫連接與共享,實現產品與質量設計、統一計劃與物流調度在生產全過程中的一體化,達到對現場的生產、質量的控制與管理的目的。

        MES在精益生產中的特點:

        (1)實現計劃、生產和控制的實時化管理。MES通過控制包括物料、設備、人員、流程指令和設施在內的所有工廠資源來提高制造競爭力,提供了在統一平臺上集成諸如質量控制、生產查詢、生產調度等功能,從而實現企業實時化的計劃管理/制造執行/生產控制三層體系結構,起到承上啟下的作用,改善生產組織、縮短生產周期、減少在制品數量、縮短生產提前期,提高產品質量,降低人力資源消耗。

        (2)實現制造系統集成,最終實現精益化目標。MES的關鍵是整個生產過程的優化,它需要收集生產過程中大量的實時數據,并對實時事件及時進行處理。MES系統將制造系統的計劃和進度安排、追綜、監視、控制,物料流動,質量管理,設備的控制和ERP集成為一體化進行管理,實施制造精益化生產戰略。

        2.MES在卷煙廠精益生產中的具體應用

        2.1 精益生產管理實施背景

        2012年,根據煙草行業改革與發展總體思路,提出了“行業知名品牌合作生產典范”的管理進步目標。內外環境的變化、硬件的升級對煙草制造企業的生產管理模式提出了如下要求:

        (1)外部環境的變化,迫切要求卷煙企業實施精益化生產。國內、國際環境變化大,通脹風險、貨幣匯率等給行業帶來不確定性,產業安全和食品安全上面臨挑戰,能源的持續緊張、原材料價格上漲、環境保護的壓力給卷煙制造企業提出了新的要求。如何控制生產成本,降低生產消耗,節約生產能源,是卷煙生產企業面臨的一項重要課題。

        (2)以MES為支撐,連通“供產銷”整個流程,開展精益生產管理體系建設,不斷提升生產組織運營能力、質量控制能力、成本控制能力,全面滿足市場及對外合作的需求。

        2.2 基于MES的精益生產體系

        MES構架如圖1所示,整體網絡拓撲如圖2所示。系統主要包括:

        (1)MES應用服務器:運行羅克韋爾自動化MES核心平臺ProductionCentre,建立工廠模型,配置基礎數據,定義工作流程,以圖形化配置和二次開發相結合的方式實現MES的業務邏輯,采用負載均衡的集群方式提高系統可靠性。

        (2)集成服務器:運行羅克韋爾自動化MES中間件EIG,實現MES系統與中煙公司的相關管理信息系統,卷煙廠的制絲、卷包、物流等信息系統之間的接口。

        (3)實時數據庫服務器:運行羅克韋爾自動化的實時數據庫軟件HistorianSE,實時采集過程控制系統的關鍵數據,并壓縮歸檔。

        (4)WEB服務器:運行羅克韋爾自動化MES核心平臺ProductionCentre,實現網頁發布、制造智能和報表等功能。

        (5)Oracle數據庫服務器:運行Oracle11g企業版,存儲和管理MES系統運行相關的靜態和動態的業務數據,采用負載均衡的集群方式提高系統可靠性。





        圖1 MES架構





        圖2 MES網絡拓撲

        3.基于MES的精益生產實施效果

        卷煙廠MES在精益生產中的應用與實施,突破了傳統卷煙生產管理模式,按照“以生產為中心,以質量為核心,以MES為支撐,以各個管控集成系統為基礎,以平穩運行、達標達產為方向”的總體思路,將人、機、料、法通過系統有機的集成起來,逐步實現:

        (1)生產管理智能化。生產由被動指揮到實時調度轉變,生產管理模式形成一體化,系統以數據采集為基礎,集成卷包、制絲、能源動力、物流等相獨立的生產環節,提高各系統各部門間協調指揮的能力,同時對生產過程在線跟蹤,為指揮調度提供可視化的信息展現平臺,提高生產過程的快速反應與敏捷制造的能力。

        (2)物料管理集成化。原廠輔料的采購、入庫、消耗以及成品、半成品的制造管理相對獨立,而輔料高架庫和成品高架庫剛剛建立,各系統尚未集成和聯動,導致物料管理的相關信息不暢通,不能共享,無法對物料進行跟蹤。MES將以上各系統中的物料管理模塊進行集成,實現了對整個卷煙生產過程物料信息的全面跟蹤。

        (3)工藝控制精細化:通過工藝質量在線控制,將工藝質量評定分析執行到每個環節,建立工藝質量標準的參數化、程序化,同時以數字和圖形的形式表現出來,從質量源頭追溯,從而達到產品質量大大提升的目標。

        (4)制造過程可溯化:針對卷煙生產的主要環節,建立產品跟蹤和追溯檔案,以批次為追溯主線,實現整個產品追溯流程,完善物料、設備、質量等信息,為生產管理提供完整的數字化生產記錄。

        4.結語

        基于MES的精益生產管理體系的實施,為企業實現產品與質量控制、生產計劃與物流調度在生產全過程中的一體化提供可靠保證。效率科技MES解決方案能夠集中監控從物料投產至成品入庫全生產過程,采集生產過程中發生的所有事件,并對物料消耗、設備監控、產品檢測進行管控,通過不同的項目看板實時呈現給企業管理者及一線操作人員,讓整個車間現場完全透明化。通過全面提高制造執行能力,實現產品質量管控、有效控制庫存、優化生產流程,并提供強大的集成化服務,最終為制造企業用戶營造一個快速響應、有彈性的精細化制造管理平臺,幫助企業減低成本、按期交貨、提高產品的質量和服務質量。

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