基于MES的烟草生产质量管理模块应用研究

任海铭 郭大权

摘要：烟草行业的生产过程具有流程行业和离散行业的特点，其产品也具有国家严格管理的特点。所以烟草企业对产品的质量要求很高。同时烟草企业对信息化改造也在进行，如何将质量管理集成到生产管理是一个急需解决的问题。本文提出了基于制造执行系统的烟草生产质量管理模块，通过企业的实际应用验证，证明了该模块的可用性，能够帮助企业有效提高产品质量的管理水平。

关键词：生产管理;MES;烟草;质量管理

中图分类号：TP391 文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2019）36-0224-03

1概述

烟草行业是具有高度特点的制造行业，其产品受到国家严格的控制，而且其生产环节也具有自己的特点。在生产的前段，制丝等工序具有典型的流程行业的特点，生产过程连续，而且不能中断，生产参数要严格控制而且还有保密措施;在生产的后段，烟草的卷切包工序具有典型的离散行业的特点，可以多机并行生产，根据不同的产品配方，将多种原材料进行组装生产，生产过程离散且并行。这些生产环节特点以及国家的高度管控，使得烟草企业对生產管理更加严格，同时对产品的质量管控也更加严格。

针对这些问题，很多烟草企业开始对企业进行技术改造，首先进行的就是生产环节的信息化改造，使整个生产环节实现高度的可控。同时针对质量的高要求，不断地完善生产的每一个环节旧。

本文针对烟草企业的质量管理问题，提出了基于制造执行系统的烟草生产质量管理模块，帮助烟草企业实现质量管理的信息化，并且能够在生产环节对质量进行管理和干预，保证产品的质量。同时，提高生产效率，提前发现问题，并解决问题。实现企业的提质降耗。

2制造执行系统概述

制造执行系统（MES，Manufacturing Execution System），是面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统，主要作用是对制造企业生产环节提供信息化的管理，并且能够将控制的粒度降低，提高企业的生产管理效率。MES由MESA（ManufacturingExecution System Association，制造执行系统协会）做出了定义，可以告诉企业如何生产、可以生产什么、在什么时间生产什么以及在什么时间已生产什么。解决企业的控制级与企业级管理系统的基本业务流程沟通问题，让生产管理和控制的环节更加流畅，保证企业的生产效率和产品质量[3]。

在生产管理的层面上，MES与ERP（Enterprise ResourcePlanning，企业资源计划）有较大的区别。ERP面向的是企业管理层级的订单和生产管理，对生产管理的粒度较大，对生产订单执行的细节无法管控，但是MES能够将生产过程的信息化数据进行收集整理和分析，使管理者能够实时的了解生产订单的执行情况，并根据需要对生产流程进行调整，或者根据订单的更新情况，例如订单的修改、订单的优先级调整和订单的暂停等变化，对生产环节进行调整，并且最大限度地不影响生产效率[4]。

ISA-95是由ISA（仪表、系统和自动化协会）在1995年投票通过的，面向企业系统与控制系统集成国际标准，也被称为SP-95标准。该标准定义了企业商业系统和控制系统之间的集成，主要可以分成三个层次：企业功能、信息流和控制功能。该标准的推出，定义了企业级业务系统与工厂车间级控制系统相集成时所使用的术语和模型，使得MES的推广和应用得到了技术上的保证。ISA95功能层次模型如图l所示。

在ISA-95标准中，有不同的模型分别对应这些功能部分，所以也为企业的MES系统设计和构架提供了依据。帮助企业在生产管理的环节能够与世界接轨，方便企业的国际化和标准化。

3质量管理架构设计

产品的质量管理，主要分为以下几个部分：质量监控、异常管理、质量分析、质量工具、质量改进[5][6]。架构如图2所示。

3.1质量监控

质量监控主要通过在生产线上采集到的数据，以及系统之间的数据，建立一个针对产品质量、参数质量和质量分析的监控和跟踪体系。帮助生产操作者和质量管理员对产品的质量进行管理和追踪，并且能够分析产品质量的变化趋势，提前介入产品质量问题，防止产品质量出现偏差，影响产品的生产和整体质量。

3.2异常管理

异常管理主要指的是在生产过程中出现的与工艺要求不相符合的事件，这类事件包括参数的异常、检验的异常、生产过程中的异常等。所有偏离了设计的生产环节的事件都被异常管理系统所捕获，并记录下来。在获得异常事件后，对事件进行分析，防止影响生产的事件再次发生。异常管理包括了异常事件记录、异常事件分析、异常事件处理等子模块。

3.3质量分析

质量分析主要面向产品的质量数据进行分析。我们通过对生产环节采集的数据，以及异常的记录，能够定位质量出现偏差的工序或者工段，或者操作者和工艺，帮助企业不断地改进产品质量。

3.4质量工具

质量工具与质量分析一样是面向产品质量分析的功能，通过向质量分析提供工具，实现其功能，并且质量工具可以根据企业的需要，不断地进行改进，或者设计新的工具，对不同的质量目标进行分析。

3.5质量改进

结合质量工具和质量分析，可以分析产品在生产环节的质量短板，并且预测生产环节的质量问题，提前介入防止产品质量受到影响。针对生产环节中的短板进行改进，不断地完善生产管理，实现企业的提质降耗的目标。

4质量管理模块的实现

通过前期MES在烟草企业的部署和实施，能够验证信息化管理是可以有效帮助企业的生产管理提高生产和管理效率的，作为MES中的一个关键的功能模块，质量管理模块在实现时，需要基于MES平台的整体设计和实现去进行开发。所以，基于此，本文的质量管理功能模块采用了基于微软.Net平台的WPF技术，使用C#开发，结合SQL Server数据库对数据进行管理。其中数据集是由MES平台统一处理，避免了数据的冗余和冲突，而且集中管理的数据方便平台的各个功能模块使用。以质量分析为例，说明模块的实现。

批次参数评价分析的功能为查询批次参数QI（质量检测）和相关统计信息。单击首页左侧系统菜单树参数QI分析进入批次参数首页面。系统默认的开始日期为当前时间的前一天，结束时间为当前日期，用户可以手动选择查询条件，如批次号、QI、车间、生产线、工序、参数和牌号，支持工艺路线的联动选择，如选择某一个生产线，则会在工序选择列表中显示该工段下的工序，选择工序后，参数选择列表中显示该工序下的参数。点击“查询”按钮，查询出这段时间内的批次参数统计信息，主要包括工艺路线，QI情况，离散度，CPK，标准偏差，合格率，断流次数，断流时间等统计信息。双击批次信息时，会弹出新的页面，显示当前双击批次的具體信息和时间序列图如图3所示。

该模块有<导出原始数据>、<导出统计数据>、<删除>、<确定>按钮，分别可以实现单批次的原始数据导出，和所有查询结果的导出功能、删除批统计信息、选择需要显示的数据。

（1）<导出原始数据>：首先在查询结果中选中需要导出原始数据的批次记录，该记录会变成黄色，然后点击导出原始数据，可以将该批次的原始数据导出到本地Excel表格。

（2）<导出统计数据>：在查询到批次信息之后，直接点击导出统计数据，将查询结果导出到本地Excel表格。

（3）<删除>：点击某一个批次后，点击<删除>按钮，当改批次工序有一个QI大于0的情况，该批次就不能删除，否则反之。

（4）<确定>：在列表选择中，勾选需要显示的列后，点击<确定按钮>，页面数据就根据勾选的展示数据。

（5）备注：统计项中的不合格时间、头料时间、尾料时间、非稳态QI针对非稳态数据进行统计。而最大值、最小值、平均值、稳态QI、离散度、偏离度、K、CP、CPK、合格率、标准偏差针对稳态数据进行计算。

5结论

通过对烟草企业现有质量管理的调研分析，再结合企业已经部署实施的MES，本文设计并开发了烟草生产质量管理模块，并集成在MES平台中。通过在企业中的现场应用实验，验证了该设计方法的合理性和可行性。在企业后续的使用过程中，能够提高产品的质量水平，并且对产品的生产效率提高有一定的帮助。证明了质量管理模块能够在企业中实际应用，对烟草行业的发展有一定的帮助，更好的增加了企业的市场竞争力。

参考文献：

[1]张伟，于成龙，侯俊杰，等.航天产品装配质量可追溯管理系统探讨[J].航天制造技术，2019（5）：55-60.

[2]李晓芬，曹晓冬，罗赛，等.基于MES的烟草企业信息化改造应用研究[J].电脑知识与技术，2018，14（36）：260-262.

[3]李利.E公司生产管理优化研究[D].华中科技大学，2018.

[4]杨丽.质量分析与质量管理在化工生产中的重要性[JJ科技风，2017（15）：154.

[5]马忠惠.一汽通用质量管理体系优化研究[D].吉林大学，2015.

[6]孙亮.六西格玛管理方法在供应链质量管理中的应用研究[D].吉林大学，2014.

【通联编辑：梁书】

收稿日期：2019-10 -12

作者简介：任海铭（197 5-），男，黑龙江哈尔滨人，研究生（硕士），研究方向为信息管理系统设计与研究、自动化系统应用研究;郭大权

（1983-），男，辽宁普兰店人，硕士，研究方向为生产执行系统设计与应用。