煙草行業(yè)是一個快速發(fā)展變化的行業(yè)，系統(tǒng)必須滿足生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)模式的不斷變化。系統(tǒng)采用先進(jìn)SIMATIC IT的建模平臺，建立生產(chǎn)模型，由模型驅(qū)動指揮調(diào)度、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)。而當(dāng)生產(chǎn)工藝及管理業(yè)務(wù)發(fā)生變化時，只需修改相應(yīng)的模型即可。這種基于模型的新型系統(tǒng)架構(gòu)是當(dāng)前軟件領(lǐng)域發(fā)展的新動向，是系統(tǒng)具有良好適應(yīng)性的保證。
一 項目背景
為了響應(yīng)國家局的"數(shù)字化煙草"戰(zhàn)略，以及實現(xiàn)生產(chǎn)過程快速反應(yīng)、敏捷制造的目標(biāo)，武漢卷煙廠2006年實施了生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）項目，其宗旨是建立現(xiàn)代化生產(chǎn)指揮中心，并實現(xiàn)與生產(chǎn)自動化控制系統(tǒng)的有機(jī)集成，使生產(chǎn)相關(guān)部門進(jìn)行協(xié)同工作，保證生產(chǎn)全過程的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，提高企業(yè)的生產(chǎn)管理水平。
二 總體技術(shù)架構(gòu)
制造執(zhí)行系統(tǒng) （manufacturing execuTION system，簡稱MES）是美國AMR公司（Advanced Manufacturing Research，Inc.）在90年代初提出的，旨在加強(qiáng)MRP計劃的執(zhí)行功能，把MRP計劃同車間作業(yè)現(xiàn)場控制，通過執(zhí)行系統(tǒng)聯(lián)系起來。這里的現(xiàn)場控制包括PLC程控器、數(shù)據(jù)采集器、條形碼、各種計量及檢測儀器、機(jī)械手等。MES系統(tǒng)設(shè)置了必要的接口，與提供生產(chǎn)現(xiàn)場控制設(shè)施的廠商建立合作關(guān)系。
美國先進(jìn)制造研究機(jī)構(gòu)AMR（ADVanced Manufacturing Research）將MES定義為“位于上層的計劃管理系統(tǒng)與底層的工業(yè)控制之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)”，它為操作人員/管理人員提供計劃的執(zhí)行、跟蹤以及所有資源（人、設(shè)備、物料、客戶需求等）的當(dāng)前狀態(tài)。
制造執(zhí)行系統(tǒng)協(xié)會（Manufacturing Execution System AssociATIon，MESA）對MES所下的定義：“MES能通過信息傳遞對從訂單下達(dá)到產(chǎn)品完成的整個生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化管理。當(dāng)工廠發(fā)生實時事件時，MES能對此及時做出反應(yīng)、報告，并用當(dāng)前的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)對它們進(jìn)行指導(dǎo)和處理。這種對狀態(tài)變化的迅速響應(yīng)使MES能夠減少企業(yè)內(nèi)部沒有附加值的活動，有效地指導(dǎo)工廠的生產(chǎn)運(yùn)作過程，從而使其既能提高工廠及時交貨能力，改善物料的流通性能，又能提高生產(chǎn)回報率。MES還通過雙向的直接通訊在企業(yè)內(nèi)部和整個產(chǎn)品供應(yīng)鏈中提供有關(guān)產(chǎn)品行為的關(guān)鍵任務(wù)信息?！?/FONT>
湖北中煙MES系統(tǒng)總體技術(shù)架構(gòu)，如圖1所示。
這里采用了三層管理系統(tǒng)：消息呼叫，優(yōu)化排產(chǎn)與指揮調(diào)度，質(zhì)量過程控制，生產(chǎn)管理，設(shè)備運(yùn)行管理，生產(chǎn)人員管理，生產(chǎn)過程監(jiān)視。
下面這一層是歷史數(shù)據(jù)庫，以實時系統(tǒng)結(jié)合的數(shù)據(jù)庫，具有可以壓縮數(shù)據(jù)，并且可以報警、海量的數(shù)據(jù)儲存。
我簡單地介紹一下這些功能。首先是生產(chǎn)監(jiān)視，他是通過在線監(jiān)視生產(chǎn)車間里的卷包和自動化物流，排產(chǎn)預(yù)調(diào)度，實現(xiàn)了自制自動化系統(tǒng)化進(jìn)行執(zhí)行，質(zhì)量過程控制，就是實現(xiàn)了質(zhì)量的在線控制和離線控制，發(fā)現(xiàn)問題可以及時解決，就是利用西門子平臺把一些反饋信息，包括一些半成品和產(chǎn)品的產(chǎn)量進(jìn)行反饋，以及屬于的管理和統(tǒng)計和分析。下面是設(shè)備管理，設(shè)備管理就實現(xiàn)了對設(shè)備的實施生產(chǎn)，以及在終端上面進(jìn)行的潤滑和保養(yǎng)作用，還有設(shè)備的統(tǒng)計分析等等。這一塊是人員管理，包括人員的基本檔案管理和考勤管理以及績項管理。如圖2所示。
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三 應(yīng)用特點(diǎn)
下面我介紹一下我們的運(yùn)用特點(diǎn)。
1、先進(jìn)性與實用性并存
采用SIMATIC IT MES的核心組件，包括了實時數(shù)據(jù)庫管理平臺及生產(chǎn)建模平臺，完全利用了SIMATIC IT開放的、支持二次開發(fā)與組態(tài)的特點(diǎn)，針對武漢卷煙廠采用成熟的煙草行業(yè)模型庫，并在此基礎(chǔ)上針對武漢卷煙廠進(jìn)行模型庫的個性化與實例化。同時，在其他功能模塊的選擇上，采用定制MES功能模塊，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。
2、無縫集成
MES中煙管理系統(tǒng)與車間控制系統(tǒng)之間的橋梁?？梢哉f集成在MES系統(tǒng)的建設(shè)中起到舉足輕重的作用。MES基礎(chǔ)數(shù)據(jù)通過與中煙數(shù)據(jù)中心集成，達(dá)到基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的同步功能，MES與自動化系統(tǒng)集成通過中煙集成平臺統(tǒng)一配置達(dá)到集成的穩(wěn)定性、實用性、開放性和易維護(hù)性。
3、適應(yīng)性與開放性
煙草行業(yè)是一個快速發(fā)展變化的行業(yè)，系統(tǒng)必須滿足生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)管理業(yè)務(wù)模式的不斷變化。系統(tǒng)采用先進(jìn)SIMATIC IT的建模平臺，建立生產(chǎn)模型，由模型驅(qū)動指揮調(diào)度、質(zhì)量管理、設(shè)備管理等關(guān)鍵業(yè)務(wù)。而當(dāng)生產(chǎn)工藝及管理業(yè)務(wù)發(fā)生變化時，只需修改相應(yīng)的模型即可。這種基于模型的新型系統(tǒng)架構(gòu)是當(dāng)前軟件領(lǐng)域發(fā)展的新動向，是系統(tǒng)具有良好適應(yīng)性的保證。
4、實時數(shù)據(jù)庫
系統(tǒng)采用了SIMATIC IT的實時數(shù)據(jù)庫HISTORIAN。實時數(shù)據(jù)庫是一種不同于常見的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，它是數(shù)據(jù)庫技術(shù)與實時技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。實時數(shù)據(jù)庫技術(shù)解決生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的大規(guī)模采集（10000點(diǎn)）、長周期存貯（1-3年）、現(xiàn)場數(shù)據(jù)過濾、報警、事件觸發(fā)等。
MES定義：
1）MES是對整個車間制造過程的優(yōu)化，而不是單一的解決某個生產(chǎn)瓶頸；
2） MES必須提供實時收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理。
3）MES需要與計劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過企業(yè)的連續(xù)信息流來實現(xiàn)企業(yè)信息全集成。
四 成效和不足
我們這里取得了一些成效。第一點(diǎn)是保證了產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)管理的科學(xué)性：通過生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)，實時了解制絲、卷接包生產(chǎn)和物流自動化的等生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，為做出及時合理決策提供依據(jù)。第二點(diǎn)就是提高科學(xué)性，提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)管理的科學(xué)性：通過生產(chǎn)監(jiān)視系統(tǒng)，實時了解制絲、卷接包生產(chǎn)和物流自動化的等生產(chǎn)現(xiàn)場的情況，為做出及時合理決策提供依據(jù)。第三點(diǎn)是全程生產(chǎn)跟蹤，MES根據(jù)相關(guān)法規(guī)和市場要求提供生產(chǎn)物料的全程正向和逆向追溯功能。
我們MES系統(tǒng)運(yùn)用了三年多，還存在一些不足，需要改進(jìn)的地方。首先第一個方面是西門子平臺提供的BOM報表。關(guān)于SPD，我們現(xiàn)在實行的SPC能夠達(dá)到產(chǎn)品質(zhì)量的監(jiān)控，我們希望在下一步實現(xiàn)SPD，也是所謂的實現(xiàn)產(chǎn)品過程質(zhì)量。第三個不足就是沒有完全實現(xiàn)自動排產(chǎn)。因為排產(chǎn)的一些復(fù)雜性，我們目前采用的是自動排產(chǎn)和人工排產(chǎn)相結(jié)合的一種方式，在第二期的基礎(chǔ)中我們采用了一種排產(chǎn)庫實現(xiàn)了自動排產(chǎn)。
（轉(zhuǎn)載）
