特色工艺分组加工项目.doc

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1、成都卷烟厂一号工程特色工艺分组加工项目ME分组加工过程管理系统 技术研究报2005HY01_TEC_REP版本号：VI。02006年3月2 0日版本与签署记录版本设计校对审定批准Beta朱宇澄目 录1 弓I言 22 项目背景 23 项目总体规划设计 33.1 工艺流程的仿真分析 33.2 核心生产运作流程设计 33.3 传统工艺流程与分组加工流程比较分析 44 成烟对分组加工工艺流程总体信息解决方案 45 项目总体实施方法论 45.1 生产建模 45.2 生产配置 55.3 生产运行 66 系统的总体构成 76.1 系统的功能模块总体构成 76.2 系统的硬件组成 76.3 系统软件逻辑结构：

2、 77 项目已实现的业务功能以及同类产品的比较 87.1 项目已实现的业务功能总结 87.2 同类产品的比较 88 推广应用的条件和前景 89 系统的后续持续发展的线路图 81引言本文档将总结与展望 成都卷烟厂特色工艺分组加工项目 ，通过“创新工艺技术” + “控制技术” + “信息技术”组合创新思想， 开展MES分组加工过程管理系统 的研究与开发，依靠信息化作为核心 技术手段之一，最终全面支撑 成都烟厂一号工程，实现分组加工工艺流程的历程。这些宝贵的实践与经验代表成都卷烟厂打造“中式卷烟”，在信息化领域取得的最新 创新成果，为整个行业提供重要的成功参考样例。2项目背景成都卷烟厂于2 0 0

3、3年开始实施“十五“易地技术改造，2 0 0 5年4月在新厂的联合工房 完成了按传统工艺流程进行生产的生产线设备（包括3 0 0 0公斤/ 8 0 0 0公斤制丝前段、HDT/ KLK制丝后段、三大立库系统、卷接包生产系统）的技术改造，并研制开发了支撑传统工艺流程的M ES（生产执行系统）。利用企业原有的MIS（管理信息系统）构建了下图所示的较为完整的传统生产运行体系。这一阶段实现了基于传统工艺的生产全过程管理，构建了传统工艺加工模式下的信息支撑运行环境。2 0 0 5年6月，成都卷烟厂全面启动了以特色工艺为核心的一号工程，成立了专业课题研究组，分别对“特色工艺技术”、“分组加工控制技术“、“

4、信息技术”进行深入研究，制订了“以特色工艺技术”研究成果为基础理论指导，以“分组加工控制技术”、“分组加信息集成技术”为技术支撑 手段，最终明确了通过实施MES分组加工过程管理系统来实现系统总集成，并将其作为分组加工工艺 流程运作的核心支撑引擎的指导方针。在具体的项目运作方面，采取了特色工艺技术研究先行，控制系统、信息系统改造并行的实施策略。3项目总体规划设计3.1工艺流程的仿真分析如上图所示，整个 系统的规划设计的起点 是对分组加工环境下，工艺流程中“物料流”、“信息流”、“控制流”的系统仿真分析，正是通过这些系统级 的分析，抽象出了分组加工环境下分组加工工艺线路模型、控制系统控制段的划分、

5、分组加环境下实时调度的规则与方法以及MES分组加工过程管理系统与控制系统的接口等核心总体设计。（限于篇幅，详细的分析过程及结果省略）。3.2 核心生产运作流程设计总体设计的第二步是对分组加工的生产运作流程进行总体设计，在工艺流程分析的基础上，这一步骤完成从生产执行计划开始、排产、原辅物料的准备，直至卷包成品产出的各主生产运作环节点的流程设计、以及人员分工协作方法、生产操作规则 ，形成了分组加工环境下的系统总体运作逻辑线路图。3.3 传统工艺流程与分组加工流程比较分析较传统加工模式而言，分组加工带来了以下两个主要方面 的变化：1、对单一层次的牌号管理转变为“非线性”的 牌号/模块多层复杂管理 ，

6、如下图示例所示，加工精细 化将使品牌管理变得更具复杂性。2、加工线路的柔性，使得生产调度与批次管理 非常复杂总结：正是由于以上变化，引发了整个生产工艺流程的根本变化，也带来了必须对传统的生产体系进行全面升级的需求驱动4成烟对分组加工工艺流程总体信息解决方案由传统工艺流程转向分组加工工艺流程，涉及整体生产支撑体系的重构 ，但就卷烟生产本质（指生产支持体系）而言，却不可能也不应该发生根本变化 ，另一方面，即使是分组加工的生产系统也必须支持传统工艺。从成烟已具有的软件设施来看，由于成烟已实施的MES系统在很多方面的设计具有较好的 柔性、可扩展性。因此在向分组加工转化时，并未推倒重来，以下为分组加工环

7、境下的运行体系图。由前面的基于传统加工的生产运作支撑体系图对比可以看出，MES分组加工生产执行系统实际上是原MES系统针对分组加工艺对生产模型以及相关配置体系进行调整，并扩充了面向制丝生产系统的实时调度 功能，升级使其支持分组加工工艺流程。从而使变化平稳，在较短的时间内完成了向分组加工过渡。以上解决方案能够成功，跟成都卷烟厂 正确规划整个生产体系 以及MES分组加工项目的 实施方法论 是 密切相关的。以下就该项目采用的实施方法论进行系统性的总结。5项目总体实施方法论系统在设计之初，采用了相关的国际标准ISAS95的参考模型作为其基本的理论基础，并选用了与此标准相接近的原型软件SIMATICIT

8、相关产品作为整个软件的原型，在生产实时调度体系上采用了 HAUN公司制丝批次任务管理处理方法，在卷接包环节，则采用 了成都烟厂首创的”卷接包中控理论”。具体的设计与实施方法论总结为三大步骤：生产建模- 生产配置 -生产运行5.1生产建模信息系统要能反映和管理生产系统，首先必须将真实的生产物理系统一一映射并抽象为信息系统中的逻 辑对象，另一方面生产过程有着方方面面的生产参数，如何将这此参数进行分类、分层次的管理，是系统基础设计的关键与必须解决的问题。生产建模正是完成这一设计的重要方法论，MES分组加工生产执行系统参照相关的国际标准，完成了 生产区物理建模设计，这一设计首先将联合工房划分为生产区域

9、、生产线、生产段、生产工序、生产设备。 然后定义了这此区域上所需管理的所有生产参数。这完成了信息系统最初对真实世界的原始形态的静态描述。将以上的设备基础模型进一步组合与连接，形成了按生产管理和分组加工工艺控制要求所需的生产工艺线路模型、控制逻辑段模型。另一方面，将生产参数按管理和控制要求，进行分类与分组，构成生产参数集 合，这些参数集合即为实际生产中的各种生产工单，将各种生产工单放置在相关工序、控制逻辑段上，最终 形成了工艺过程各环节的加工参数模板。总之，生产建模是系统的核心，也是生产配置的基础，生产运行是“生产模型”的动态或运行时的表现。此外，生产建模是支撑成都卷烟厂 产品配置体系，生产配置

10、体系，生产过程调度与控制体系，“产品质量检 测与评价体系”最初始的信息源。5.2 生产配置生产配置是每一牌号生产执行的“模板”，每一牌号的批次生产实例是基于该牌号的生产配置模板的，以上设计目标中的提及的产品配置体系、生产配置体系必须基于生产配置这一环节。生产配置以品牌为主线， 体现每一品牌的生产、 控制直至检验的基本要求 ，生产建模中产生的“参数集” “逻辑段”为生产配置提供了基本元素以及最佳的“逻辑位置“。MES分组加工执行系统完成了以下几方面的配置设计牌号-生产批量生产配置（描述每一牌号的经济加工的制线投料批量）牌号工艺线路配置（描述每一牌号/模块可采用的工艺加工线路）牌号-生产识别号配置

11、（描述每一牌号在生产线上用于PLC系统的识别号）牌号-控制配方配置（描述每一牌号在每一控制逻辑段上的加工工艺设定参数）牌号-生产工单配置（描述每一牌号在工艺线路上的相关工序环节点的数据收集集合，以及每一批次收集的次数）牌号-辅料定额配置（描述每一牌号使用相关卷烟辅料的定额标准）牌号-成品托配定额配置（描述每一牌号使用相关辅料配盘的定额标准）以下为牌号一工艺线路生产配置的实例：总之，生产配置设计为每一牌号的生产加工提供制造模板的加工标准。产品配置体系，生产配置体系基 于生产配置设计，提供具体的人机交互的功能与操作界面。5.3生产运行生产运行的实质是：以批次为核心，将一批批牌号生产实例按生产配置定

12、义的规则在生产模型上执行。 另一方面，生产运行是动态的，人、设备按一定的规则相互协作，伴随“物料流动”、“信息流动”、“控 制传递”等基础要素。成都卷烟厂MES分组加工生产执行系统的生产运行设计思想可总结为：以牌号生产配置为模板，以批 次任务队列管理为核心，以紧密系统集成为技术手段，从生产执行计划开始，将生产排产、备料、制丝线分 组加工与组装，直至卷接包批次生产全过程的各环节点有机有序的连接，依靠信息技术实现生产全过程的协 同以及在线、离线数据的有序规集来完成整个执造执行过程的有序、可控以及透明可视化管理。以下为生产运行的实例：生产运行设计是成都卷烟厂生产运作与实时调度体系的基础。6系统的总体

13、构成6.1系统的功能模块总体构成MES分组加工执行系统最终完成的功能模块如下图所示，图形左侧展示了软件的功能模块，右边的矩 形表示这些功能模块所应用的物理生产区域。6.2 系统的硬件组成成都生产执行管理系统（CY-MES的总体硬件结构与部署所下图所示，计算机系统总体上分为两类：服务器系统和客户端系统；服务器系统：由SVME（SIMATIC IT PRODUCTIOSUITE生产套件+数据库）核心服务器、实时组SVMES实时组态服务器（SIMATIC IT HISTORIAN）、SVMES（实时生产批跟踪服务器 （BATCH TRACE ENGINE组成。SVMES物理上布置在厂计算中心，通过千

14、兆以太网卡与核心网络交换机连接。SVMESBSVMES（暂时部署在调度中心，通过百兆以太网卡与会聚层网络交换机连接，并采用RSLINX协议联接联合工房的各 PLC以及现场工作站。客户端系统：分为两类，一类为需要实时监视实时数据的实时调度客户端（装有HISTORIAN LEAN客户软件的终端），它们通过SIMATIC IT的GSI网关与SVMESB艮务器通信，另一类为 MES通用业务终端 （只需安装 KSEC勺MES 客户软件）它们通过标准以太网与数据库服务器SVMESU及应用服务器SVMESC1信.6.3 系统软件逻辑结构：成都生产执行管理系统（CY-MES的总体软件逻辑结构如下图所示：SVM

15、ESSQL Server 2000 ）的数据库通过数据链接服务 与系统数据库外部数据库系统（MIS系统Sybase、物流系统Oracle ）定时交换数据与同步数据。对于生产现场的 PLC外部系统，分别通过 SVMES上的现场组态通信服务、SVMES上的生产线批跟 踪服务向数据库服务提供现场生产数据。客户端以C/S方式与数据库交互，以三层方式（实时数据-应用服务-客户）实现现场 PLC实时数据的交换。所以整个系统是以C/S方式为主体，多层方式为辅助的混合式应用体系结构。系统的核心应用数据，由生产线建模服务产生，分别完成设备、物料以及各种应用模板的生成。此 夕卜，客户端软件 的自动更新，由软件远程

16、更新服务自动完成 。7项目已实现的业务功能以及同类产品的比较7.1 项目已实现的业务功能总结1、本项目已完成成都卷烟厂 生产执行计划管理、生产任务管理、生产指令管理、生产过程跟踪四个制造执行过程层面上的相关生产业务功能，并以批次为核心、任务驱动、队列管理 为基本思想，包含了整个生产运作过程。2、全面而有效地支撑了分组加工工艺与实时智能调度。（以制丝生产控制系统紧密集成，实现分组加 工环境下，在线批次任务的调度以及控制配方参数的下达）。3、实现了生产过程透明化、全过程批次跟踪管理。4、实现了生产相关人员的信息传递与协作管理。5、实现了卷接包中控管理思想的基本要求。6、实现了与MIS、制丝控制系统

17、、立库系统、卷接包数采系统的集成。7、实现了批次过程数据的完整记录与基础分析。8、提供了生产执行所需的原料、辅料等生产物料的支撑。7.2 同类产品的比较本项目的设计实施与同类产品比较具有以下的独特之处：1、系统性强：设计上从生产建模出发，其能够真实反映生产系统的本质；流程上其从生产执行 计划开始直至成品的产出，形成了完整的生产执行体系支撑。2、主线清淅：以生产配置为基础，以生产批次、任务驱动为核心贯通生产过程始终。3、集成度高：有效而紧密地集成了 MIS系统、物流系统、制丝控制系统、卷接包数采系统。4、实用度高：率先支持分组加工工艺流程及实时调度控制系统，首次实现了完整的卷烟生产的 批次全过程

18、记录跟踪，并实现了生产的透明化。5、可扩展能力强：系统能够采用建模与配置方法适应不断变化的生产要求。总之，相比目前国内同行业已实施的类似项目，其属于原创新型产品，打造了卷烟行业的MES系统的完整原型与标准，达到国内领先水平。8推广应用的条件和前景对于卷烟生产厂、生产试验线均具有巨大的推广使用前景。9系统的后续持续发展的线路图MES分组加工执行系统为成都烟厂的生产过程管理及支撑分组加工工艺奠定了初步基础，目前已能全面支撑生产执行计划、原料备料、制丝分组加工生产全过程的运作、调度与管理，并且为成都卷烟厂产品配置体系，生产配置体系，生产过程调度与控制体系，产品质量检测体系奠定了技术基础，而这些体系的不断 健全，必将使MES系统自身在将不断完善。另一方面MES系统内含了非富的有序的生产过程数据，利用 这些数据能够形成多维数据集，利用商业智能技术（E I）,可以进行深层次的多维相关分析，最终形成完 备的生产评价体系。