MES系统在烟草企业信息化建设中的应用

曹宇 杨绍胜 肖斌 王仲斌

（吉林烟草工业有限责任公司 吉林省长春市 130000）

通过建设MES 系统，基于MES、ERP 理论将现代生产管理理念及思想应用到烟草企业的生产管理中，优化、重组生产管理流程，提高企业的生产管理水平，实现生产管理活动的业务数字化、自动化、信息化，建立数字化工厂，提高市场竞争力。

1 烟草企业信息化建设对MES系统的需求

1.1 烟草企业对MES系统的业务需求

1.1.1 生产协同管理

产销协同：要求能处理生产与营销的平衡问题，实现供产销计划联动及调整，为频繁插单、市场需求变化提供支持，提高柔性生产水平。

研发协同：要求可以根据市场反馈与客户的需求来客制化生产，以确保产品质量为前提，做到研发与生产的技术标准一致。

制造协同：包括接收及下发生产计划，设备管理、质量管理、消耗管理、生产物料管理、精准调度及高级排产等。

供应协同：负责解决辅料采购质量差异大、原料生产备料周期长及生产计划时常调整等问题，要求能做到根据生产计划来供应物资，为正常生产提供支持，确保原料及辅料高质量，对物资仓储结构进行优化，尽可能控制物资库存，降低库存成本与采购成本。

1.1.2 质量管理

质量管理主要有质量预警、统计过程控制、质量信息追溯、质量考核、过程质量管理及生产规范管理等，监督、检验、控制生产全过程从而做到规范生产，提高产品质量，做到均质化生产。

1.1.3 物料管理

物料管理收集出入库、工单备料，收集加工单元的消耗与产出，当存在异常情况时进行预警，检查、记录、正反向追踪实际备料进度情况与备料单，提供实时库存。

1.1.4 设备管理

其功能应包括润滑、清扫、保养、设备点检、状态离线/在线监测、设备故障维修、停机日志管理、备件管理等。坚持设备全生命周期管理的思路，建立设备基础数据库，收集、汇总设备的运行数据，对比基础数据与运行数据以预测设备故障；当设备发生故障时记录参数，自动生成统计报告与运维记录，建立知识库从而提供设备运维的信息支持；对设备的生产能力进行实时预测，提供信息支持以实现生产调度智能化。

1.1.5 现场管理

包括车间综合查询、质量统计分析、现场原料及辅料管理、巡检及自互检管理、工艺质量标准查询、查询及执行生产工单、质量统计分析、交接班人员管理、台账管理等。

1.1.6 智能分析及决策

实现可视化、智能化的即时性生产看板管理。执行生产工单期间将物料消耗情况、工艺标准、质量检验结果、设备运行情况及工单完成情况等相关数据传送到MES 系统中，通过统计分析应用服务器来筛选、整合所调用的数据生成生产日报及月报表，提供设备管理、物料管理、质量管理、生产管理、卷包、制丝等业务报表，方便管理者调整生产计划[1]。

图1：MES 系统功能模块图示

1.1.7 基础数据与配置管理

基础数据与配置管理配置系统模块基础数据，创造基础环境以便于业务功能模块得以正常运行。提供再维护、修改、删除、添加、查询及同步等功能，支持参数配置管理、基础主数据管理、人员权限配置等。

1.2 集成需求

1.2.1 与ERP 系统集成

MES 系统要与ERP 系统高度集成，集成生产管理模块来接ERP 系统的共产日历、月度生产计划等相关信息，MES 系统则反馈物料消耗数据、质量数据、在制品状况、生产进度、工单信息、生产计划、生产批次等。

集成质量管理模块，接收检验程序、检验特性及检验批次等信息；反馈在制品、原辅料及成品的质量检验数据。

集成人力资源管理模块，接收生产班组人员信息及休假信息；反馈生产产出、生产时间等信息。

集成设备管理模块，接收设备参数、设备数据、设备定额信息及工时信息等；反馈设备效率、能耗、物料消耗、完工情况、开工时间及设备运行状态等信息。

集成物料管理模块，接收物料订单信息、原辅料信息及物料信息；反馈物料类别、高架库、卷烟规格、工单等信息。

1.2.2 生产指挥系统

集成生产指挥系统的数据采集、排产统计、质量管理、生产规范及生产现场管理等。MES 系统提供生产日报等生产统计信息，提供质量报告及检验记录；接收生产规范、临时变更信息、月生产计划、订单信息等[2]。

1.2.3 制丝线集控系统

MES 系统对制丝线集控系统下达工艺标准、质量标准、工艺路径、生产指令、计划工单等，制丝线集控系统按照指令启动设备，反馈结果信息与执行过程。MES 统计分析设备状态、工序质量及工艺等，实时监视制丝生产过程。

1.2.4 能源管理系统

MES 系统对动力集控系统下达能源、工艺参数要求，对能源供给进行指导；能源中控系统对MES 反馈能源设备状态、能源消耗及能源生产等信息；MES 系统统计分析能源供应信息，监督动力设备，监控生产环境。MES 系统同时对能源管控系统提供车间生产计划及调整信息、物流量数据、糖香料产量、嘴棒产量数据、卷烟产量、制丝产量等信息。

2 系统设计

2.1 MES系统的定位及与烟草企业系统的衔接

烟草企业的整体系统架构包括执行层、生产管控层及决策分析层。MES 系统架构属于管控层，其具有承上启下的作用，在烟草企业的生产管理中处于核心位置。决策层用于领导的决策分析，MES 系统核心数据库可为决策层提供信息支持，通过对任务完成情况及生产目标进行分析，可掌握烟草企业生产运行现况，为制定合理的决策提供依据。

MES 系统是管控层的关键，其与物资原理系统、营销管理系统、产品研发系统等高度集成，可实现系统核心基础数据的获取与反馈，通过生产现场管理、物料及消耗管理、生产设备、过程质量、精益化生产等管理来实现统一调度调配资源，实现集约化管理。

执行层是生产车间的控制系统，包括各种系统的数据采集与自动控制。执行层实时采集数据并将数据及时传送到管控层，还接收管控层的指令来自动控制现场生产设备。

2.2 系统功能模块设计

MES 系统的设计原则包括：实用、经济、可靠、先进、规范化、标准化、多级容错、稳定、安全、高度集成。根据MES 系统的设计原则，结合烟草企业的实际情况，确认MES 系统建设的主要内容包括生产、质量、物料、现场的管理及统计分析共计五个方面，功能模块架构见图1。

2.2.1 生产管理

生产计划管理模块结合生产实际情况，不仅包括正常生产的订单，还包括备货生产及试制生产订单。模块支持MES 系统接收的生产计划，同时当需要处理紧急加单等临时变更时，支持手动增加计划。

卷包生产排产模块：支持日计划上报；支持人工干预来调整、拆分计划及调整机台等；MES 系统经系统数据采集反馈或人工方式来对日生产计划进行调整，支持根据天滚动的详细排产；系统结合机台工单等自动生成成品入库工单及辅料投料工单；结合卷包排产配置信息，自动生产各机台排产工单；按照日进度计划来创建日生产作业计划；细化分解月计划为日计划[3]。

制丝生产排产：MES 系统结合相关信息生成生产线加工工单；生成原料需求计划及原料投料工单；计算工艺段预估完成时间，计算当日完成量，实现工艺段实时滚动排产。

生产工单管理：MES 需要具备手动工单调整工单来进行排产，从而适应烟丝环境要求、工艺要求等的复杂变化，提供工单查询功能以满足根据批次牌号、工艺段、时间等信息的组合查询。

排产数据配置管理：提供各种标准配置，为生产调度人员按照相应约束条件制定生产作业计划提供参考。

2.2.2 质量管理

质量管理模块包括质量考核及质量信息回溯。质量考核：通过质量评价考核模型，按照考核管理标准来统计检验数据，将检验数据与标准进行比对，得到分批次、分工序的质量分数，按照考核规则来判定产品质量等级。

质量信息回溯：当出现产品质量问题时，不仅要核实并进行处置，还要跟踪、评审处置情况，从而解决问题。物料质量追溯：当发现某批次的物料存在异常后，通过物料追溯功能来界定问题物料的产品批次范围，寻找该批次产品的发运、在库、在线情况。产品质量追溯：基于信息库，系统录入日期、班次、机台、牌号、小盒钢印号、卷包批次号等组合条件，实现对该批产品的快速定位及查找，判断生产链路中存在的异常环节与影响因素。

2.2.3 物料管理

物料消耗与管理通过生产现场终端显示物料信息，方便管理人员及操作人员掌握以往生产的物料信息。生产物料管理负责管理生产线的原辅料、在制品及成品状态、库存等，其管理范围包括成品库与原料库。生产过程中对备料工单、实际备料进度进行检查，追踪生产过程中的物料消耗情况，方便管理人员整体把握半成品库存及原辅料库存。

生产过程物料管理包括现场的成品管理、半成品管理以及原辅料投料管理等。生成生产调度计划时，生产调度模块对物料数据信息进行检查，确保有足够的物料来完成预计生产；下达生产计划后，对当前库存与生产计划进行比对，对备料情况进行核实，预警可能由于断料引起停机的风险，从而确保按照计划按时完成生产。

产量及消耗上报：按照机台、卷接包按班组、批次等汇总消耗与产量，将汇总信息汇报给ERP 系统。

生产追踪管理：基于一号工程，对件烟的一号工程条码、钢印号等信息，在系统中录入信息，根据生产路线来记录生产过程信息，包括原辅料使用及投料情况、整选到制丝到卷包等环节的设备情况、质量情况及生产情况等，形成双向追踪的谱系记录。

2.2.4 现场管理

现场管理是MES 系统的重要辅助模块，其做用在于完善、支撑其他业务及功能，其根据生产管理需求通过人工方式补充录入一些不能自动获得的原始数据，同时对一些不准确的数据进行修整，从而为MES 系统业务流程提供支持。现场管理模块经现场终端对操作人员传达作业报告、调度指令、设备维保规程、现场质量标准、工艺标准、工艺规程及生产作业工单等，确认作业工单，反馈执行情况，登记现场作业情况及上岗情况。

2.2.5 统计分析报表

执行生产工单的过程中，物料消耗、工艺标准、质量检验结果、设备运行情况及工单完成情况等实时过程数据均经采集后传送到MES 系统的核心数据库中。统计分析应用服务器对核心数据库信息进行调用，按照公式模型来筛选数据、统计分析，自动生成对应批次、工单的月报及日报。报表支持根据不同时间跨度输出，尽量多涵盖各种共享信息，从而方便管理者结合运营现况来制定出合理的措施来对生产进行调整。

3 结束语

信息化已经成为世界发展的趋势所在，也是国内企业走向工业化与现代化的重要环节之一。MES 系统可提高企业的运行以及处理效率，并解决生产任务计划的制定、实施以及调度问题，推广并应用MES 系统，可推动企业信息化的开展，并促进我国制造企业的建设达到更高水平。