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摘要:隨著煙草行業分組加工模式的不斷引入和應用，各煙草生產企業對MES提出了更高的要求。本文基于GE的Proficy 軟件產品，提出適合煙草行業生產模式的獨特的“三三”MES解決方案框架，并將其應用到常德卷煙廠芙蓉王制絲專線項目中，從運行效果看，基于上述思想的MES系統真正實現了煙草行業所期望的“管控一體化”，搭建起常德煙廠“數字煙草”平臺。
1. 項目背景
國家局在《中國卷煙科技發展綱要》中明確提出：要以市場為導向，保持和發展中國卷煙的特色，大力發展中式卷煙。分組加工是發展中式卷煙的關鍵，為此需要在卷煙原料、產品設計、加工工藝、加香加料 、設備及控制等方面開展針對性的優化和重整。實現產品設計系統化、加工精細化、控制智能化、生產集約化。
為此，煙草MES必須能夠滿足全配方、分組加工的要求，通過煙草MES，打造中式卷煙特色工藝，實現產品“個性化”、“差異化”，提升煙葉原料使用價值。
2.GE的Proify MES解決方案簡介
GE Proficy是GE 推出的擁有統一結構的綜合軟件解決方案品牌。 Proficy包括iFix HMI軟件、Historian 實時歷史數據庫、Plant Application 工廠應用模塊、Portal 企業門戶、DataMart 數據倉庫、Workflow等系列產品。Proficy通過持續提高實時企業的生產力、贏利能力和競爭優勢為企業提供了一個真正綜合的、開放的商務解決方案。Proficy將 GE制造領域的專業經驗和六個西格瑪方法相結合， 控制和優化生產過程，采集、分析數據，并將數據轉化成信息，使得用戶能進行實時操作，確保生產流程順利、高效運轉，并得到更高的投資回報。
Proficy是市場上最好的工廠性能分析和生產執行解決方案, 在打造煙草行業MES解決方案時，GE突破市場上現有的MES構建模式，提出“三三”的構架思想，真正實現“管控一體化”。“三三”是指“三模統一”、“三級協調”、“三級聯動”。
“三模統一”是指現場設備模型、生產執行跟蹤模型和計劃調度模型是一致的。“三模統一”使得模統一”的思想突破了國內現有MES的粗放的“金字塔”建設模式，使得MES系統的內容和搭建更加清晰、全面。使得生產調度指令能夠細化到機臺、儲柜，生產執行跟蹤模型能夠細化到工序、機臺工單，生產控制參數能夠直接下達到設備。
“三級協調”是物料管理在生產過程中不同階段的管理模式。在計劃階段，計劃調度層提供物料需求計劃給各高架庫、平庫以及糖香料廚房和配送中心；在生產前，執行跟蹤層向各高架庫、平庫以及糖香料廚房和配送中心發出準備出料指令；在生產時，執行跟蹤層向各高架庫、平庫以及糖香料廚房和配送中心的控制系統發出出庫指令。三級協調能夠保證物料及時準確地進行供應，保證現場生產。
“三級聯動”是指計劃調度層、執行跟蹤層、過程控制層在生產過程中進行生產聯動。當計劃調度層下達指令后，執行跟蹤層隨即根據指令下達相應的工藝控制參數的過程控制層。同時過程控制層反饋信息到執行跟蹤層，執行跟蹤層更新工單執行狀態，并反饋給計劃調度層。計劃調度層在根據反饋狀態和訂單進行重新排程和滾動調度。“三級聯動”是實現生產自動化系統的關鍵。通過“三級聯動”，可以進行高架庫的出料正確性檢驗，可以進行工單執行的防錯聯鎖。并可以實現生產的“一鍵式”觸發，能夠實現真正意義上的“管控一體化”。
3.基于“三三”的Proify解決方案在常德卷煙廠的應用
常德卷煙廠是全國的煙草生產重點企業，“芙蓉王”系列卷煙占據了中國高端煙草的主要市場。根據生產的需要，常德卷煙廠要新建一條 6000 公斤制絲生產線，生產線采用國內領先的分組加工工藝，可以適應市場對小批量，多品種的需求。同時，為了提高生產管理的水平，提高整體生產自動化的能力，常德煙廠提出在傳統的制絲控制系統和監控功能之上引入 MES 生產管理系統，旨在加強對分組加工生產的指揮作用并提高效益。
常德卷煙廠制絲專線MES系統根據功能可以劃分為下列幾個子系統：系統管理子系統，生產管理子系統、工藝管理子系統、質量管理子系統、設備管理子系統、系統建模子系統以及報表子系統。
在硬件網絡架構方面，采用iFix雙機冗余方式進行現場數據采集，并將實時歷史數據存放在單獨的Historian服務器中。采用Stratus 容錯服務器作為MES的主服務器，保證系統的穩定運行，同時單獨設立MES業務歷史數據庫用于存儲MES業務歷史數據，以減輕MES主服務器的負荷。
采用控制網和MES的雙網架構，以保證控制網的網絡安全， 控制網采用1000M的ProfiNet冗余環網。管理網通過防火墻向公網發布監控畫面和WEB報表。
在應用“三三”架構時，我們以下方面進行考慮和規劃。
1)計劃排程方面，為了實現工單和控制參數的一鍵下達，需要突破過去排產僅僅到工藝段的粗放模式，為此，在計劃排程的模型建立中，儲柜以及具體的加工設備都進行了建模。優化排產時，系統自動優化產生的工單細化到儲柜。同時，為了進行滾動調度，各儲柜的狀態也及時反饋的排產模型中。
2)生產協調方面，MES除要完成相應的功能之外，還需要相關的廠商進行配合。如物料信息在不同設備上位系統之間的傳遞。工單信息下達和工單執行信息及時的反饋都需要設備廠商在設計和聯調時充分考慮和設計。
3)工單下達方面，和各系統集成商進行協調，規定相應的工單狀態字、控制通道號，使得工藝參數、控制工單能夠雖工單一同下達的生產現場。
整個項目于2009年8月投入試運行，2009年10月進行量產。目前，系統運行穩定良好。客戶對整個系統的性能和作用給出高度評價。該項目的實施為常德卷煙廠打造“數字煙草”打下堅實的基礎。
4.總結與展望
本文針對煙草行業的分組加工模式，提出“三三”的MES架構思想，并在常德卷煙廠芙蓉王制絲專線進行應用。從系統的運行效果看，實現了煙草加工“管控一體化”的目標。未來，在我們將和合作伙伴秦皇島煙機一起，為常德卷煙廠實施智能在線評估功能，將煙草MES的應用提升到新的高度。
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