摘 要:隨著煙草行業(yè)分組加工模式的不斷引入和應(yīng)用，各煙草生產(chǎn)企業(yè)對(duì)MES提出了更高的要求。本文基于GE的Proficy 軟件產(chǎn)品，提出適合煙草行業(yè)生產(chǎn)模式的獨(dú)特的“三三”MES解決方案框架，并將其應(yīng)用到常德卷煙廠芙蓉王制絲專線項(xiàng)目中，從運(yùn)行效果看，基于上述思想的MES系統(tǒng)真正實(shí)現(xiàn)了煙草行業(yè)所期望的“管控一體化”，搭建起常德煙廠“數(shù)字煙草”平臺(tái)。

1. 項(xiàng)目背景

　　國(guó)家局在《中國(guó)卷煙科技發(fā)展綱要》中明確提出：要以市場(chǎng)為導(dǎo)向，保持和發(fā)展中國(guó)卷煙的特色，大力發(fā)展中式卷煙。分組加工是發(fā)展中式卷煙的關(guān)鍵，為此需要在卷煙原料、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、加香加料 、設(shè)備及控制等方面開展針對(duì)性的優(yōu)化和重整。實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)系統(tǒng)化、加工精細(xì)化、控制智能化、生產(chǎn)集約化。

　　為此，煙草MES必須能夠滿足全配方、分組加工的要求，通過(guò)煙草MES，打造中式卷煙特色工藝，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品“個(gè)性化”、“差異化”，提升煙葉原料使用價(jià)值。

2.GE的Proify MES解決方案簡(jiǎn)介

　　GE Proficy是GE 推出的擁有統(tǒng)一結(jié)構(gòu)的綜合軟件解決方案品牌。 Proficy包括iFix HMI軟件、Historian 實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)、Plant Application 工廠應(yīng)用模塊、Portal 企業(yè)門戶、DataMart 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、Workflow等系列產(chǎn)品。Proficy通過(guò)持續(xù)提高實(shí)時(shí)企業(yè)的生產(chǎn)力、贏利能力和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)為企業(yè)提供了一個(gè)真正綜合的、開放的商務(wù)解決方案。Proficy將 GE制造領(lǐng)域的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)和六個(gè)西格瑪方法相結(jié)合， 控制和優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程，采集、分析數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成信息，使得用戶能進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，確保生產(chǎn)流程順利、高效運(yùn)轉(zhuǎn)，并得到更高的投資回報(bào)。

　　Proficy是市場(chǎng)上最好的工廠性能分析和生產(chǎn)執(zhí)行解決方案, 在打造煙草行業(yè)MES解決方案時(shí)，GE突破市場(chǎng)上現(xiàn)有的MES構(gòu)建模式，提出“三三”的構(gòu)架思想，真正實(shí)現(xiàn)“管控一體化”。“三三”是指“三模統(tǒng)一”、“三級(jí)協(xié)調(diào)”、“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”。

　　“三模統(tǒng)一”是指現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備模型、生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤模型和計(jì)劃調(diào)度模型是一致的。“三模統(tǒng)一”使得模統(tǒng)一”的思想突破了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有MES的粗放的“金字塔”建設(shè)模式，使得MES系統(tǒng)的內(nèi)容和搭建更加清晰、全面。使得生產(chǎn)調(diào)度指令能夠細(xì)化到機(jī)臺(tái)、儲(chǔ)柜，生產(chǎn)執(zhí)行跟蹤模型能夠細(xì)化到工序、機(jī)臺(tái)工單，生產(chǎn)控制參數(shù)能夠直接下達(dá)到設(shè)備。

　　“三級(jí)協(xié)調(diào)”是物料管理在生產(chǎn)過(guò)程中不同階段的管理模式。在計(jì)劃階段，計(jì)劃調(diào)度層提供物料需求計(jì)劃給各高架庫(kù)、平庫(kù)以及糖香料廚房和配送中心;在生產(chǎn)前，執(zhí)行跟蹤層向各高架庫(kù)、平庫(kù)以及糖香料廚房和配送中心發(fā)出準(zhǔn)備出料指令;在生產(chǎn)時(shí)，執(zhí)行跟蹤層向各高架庫(kù)、平庫(kù)以及糖香料廚房和配送中心的控制系統(tǒng)發(fā)出出庫(kù)指令。三級(jí)協(xié)調(diào)能夠保證物料及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行供應(yīng)，保證現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

　　“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”是指計(jì)劃調(diào)度層、執(zhí)行跟蹤層、過(guò)程控制層在生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行生產(chǎn)聯(lián)動(dòng)。當(dāng)計(jì)劃調(diào)度層下達(dá)指令后，執(zhí)行跟蹤層隨即根據(jù)指令下達(dá)相應(yīng)的工藝控制參數(shù)的過(guò)程控制層。同時(shí)過(guò)程控制層反饋信息到執(zhí)行跟蹤層，執(zhí)行跟蹤層更新工單執(zhí)行狀態(tài)，并反饋給計(jì)劃調(diào)度層。計(jì)劃調(diào)度層在根據(jù)反饋狀態(tài)和訂單進(jìn)行重新排程和滾動(dòng)調(diào)度。“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”是實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)的關(guān)鍵。通過(guò)“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”，可以進(jìn)行高架庫(kù)的出料正確性檢驗(yàn)，可以進(jìn)行工單執(zhí)行的防錯(cuò)聯(lián)鎖。并可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的“一鍵式”觸發(fā)，能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的“管控一體化”。

3.基于“三三”的Proify解決方案在常德卷煙廠的應(yīng)用

　　常德卷煙廠是全國(guó)的煙草生產(chǎn)重點(diǎn)企業(yè)，“芙蓉王”系列卷煙占據(jù)了中國(guó)高端煙草的主要市場(chǎng)。根據(jù)生產(chǎn)的需要，常德卷煙廠要新建一條 6000 公斤制絲生產(chǎn)線，生產(chǎn)線采用國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的分組加工工藝，可以適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)小批量，多品種的需求。同時(shí)，為了提高生產(chǎn)管理的水平，提高整體生產(chǎn)自動(dòng)化的能力，常德煙廠提出在傳統(tǒng)的制絲控制系統(tǒng)和監(jiān)控功能之上引入 MES 生產(chǎn)管理系統(tǒng)，旨在加強(qiáng)對(duì)分組加工生產(chǎn)的指揮作用并提高效益。

　　常德卷煙廠制絲專線MES系統(tǒng)根據(jù)功能可以劃分為下列幾個(gè)子系統(tǒng)：系統(tǒng)管理子系統(tǒng)，生產(chǎn)管理子系統(tǒng)、工藝管理子系統(tǒng)、質(zhì)量管理子系統(tǒng)、設(shè)備管理子系統(tǒng)、系統(tǒng)建模子系統(tǒng)以及報(bào)表子系統(tǒng)。

　　在硬件網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面，采用iFix雙機(jī)冗余方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集，并將實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)存放在單獨(dú)的Historian服務(wù)器中。采用Stratus 容錯(cuò)服務(wù)器作為MES的主服務(wù)器，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)單獨(dú)設(shè)立MES業(yè)務(wù)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)用于存儲(chǔ)MES業(yè)務(wù)歷史數(shù)據(jù)，以減輕MES主服務(wù)器的負(fù)荷。

　　采用控制網(wǎng)和MES的雙網(wǎng)架構(gòu)，以保證控制網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全， 控制網(wǎng)采用1000M的ProfiNet冗余環(huán)網(wǎng)。管理網(wǎng)通過(guò)防火墻向公網(wǎng)發(fā)布監(jiān)控畫面和WEB報(bào)表。

　　在應(yīng)用“三三”架構(gòu)時(shí)，我們以下方面進(jìn)行考慮和規(guī)劃。

　　1)計(jì)劃排程方面，為了實(shí)現(xiàn)工單和控制參數(shù)的一鍵下達(dá)，需要突破過(guò)去排產(chǎn)僅僅到工藝段的粗放模式，為此，在計(jì)劃排程的模型建立中，儲(chǔ)柜以及具體的加工設(shè)備都進(jìn)行了建模。優(yōu)化排產(chǎn)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)優(yōu)化產(chǎn)生的工單細(xì)化到儲(chǔ)柜。同時(shí)，為了進(jìn)行滾動(dòng)調(diào)度，各儲(chǔ)柜的狀態(tài)也及時(shí)反饋的排產(chǎn)模型中。

　　2)生產(chǎn)協(xié)調(diào)方面，MES除要完成相應(yīng)的功能之外，還需要相關(guān)的廠商進(jìn)行配合。如物料信息在不同設(shè)備上位系統(tǒng)之間的傳遞。工單信息下達(dá)和工單執(zhí)行信息及時(shí)的反饋都需要設(shè)備廠商在設(shè)計(jì)和聯(lián)調(diào)時(shí)充分考慮和設(shè)計(jì)。

　　3)工單下達(dá)方面，和各系統(tǒng)集成商進(jìn)行協(xié)調(diào)，規(guī)定相應(yīng)的工單狀態(tài)字、控制通道號(hào)，使得工藝參數(shù)、控制工單能夠雖工單一同下達(dá)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。

　　整個(gè)項(xiàng)目于2009年8月投入試運(yùn)行，2009年10月進(jìn)行量產(chǎn)。目前，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定良好?？蛻魧?duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能和作用給出高度評(píng)價(jià)。該項(xiàng)目的實(shí)施為常德卷煙廠打造“數(shù)字煙草”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

4.總結(jié)與展望

　　本文針對(duì)煙草行業(yè)的分組加工模式，提出“三三”的MES架構(gòu)思想，并在常德卷煙廠芙蓉王制絲專線進(jìn)行應(yīng)用。從系統(tǒng)的運(yùn)行效果看，實(shí)現(xiàn)了煙草加工“管控一體化”的目標(biāo)。未來(lái)，在我們將和合作伙伴秦皇島煙機(jī)一起，為常德卷煙廠實(shí)施智能在線評(píng)估功能，將煙草MES的應(yīng)用提升到新的高度。

關(guān)于GE智能平臺(tái)

　　GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉础⑺幚?、消費(fèi)品、國(guó)防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。想獲取更多信息，請(qǐng)?jiān)L問：www.ge-ip.com。

關(guān)于GE企業(yè)解決方案

　　GE企業(yè)解決方案通過(guò)提供集成的解決方案幫助客戶提升生產(chǎn)力和收益，這些解決方案涵蓋了傳感器和無(wú)損檢測(cè)、安防和生命安全技術(shù)、電力系統(tǒng)保護(hù)和控制以及工廠自動(dòng)化和嵌入式計(jì)算系統(tǒng)。企業(yè)解決方案的高科技、高增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)包括傳感與檢測(cè)技術(shù)，安防，數(shù)字能源和智能平臺(tái)。世界各地60多個(gè)國(guó)家的17000多名員工為客戶解決各種問題。