質量是企業永恒的主題，是企業實現可持續發展、在未來競爭中取得勝利的法寶，是提高效益的重要途徑。
用信息化推進卷煙生產質量管理的現代化，是卷煙行業工業企業提高自身綜合競爭力，應對市場挑戰的有效途徑和必然選擇。目前，管理信息系統及自動化技術在卷煙企業已經大規模應用。但兩者之間忽略了有效配合，導致企業上層計劃缺乏有效的實時信息支持，下層控制環節缺乏優化的調度與協調，計劃層與車間執行層無法進行良好的雙向信息流交互，企業難以實時反應。制造執行系統(Manufacturing Execution System，MEs)作為面向車間層的生產管理技術與實時信息系統，是企業資源計劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)系統和生產自動控制系統之間的信息紐帶。
質量控制是MES的重要組成部分。在質量管理領域，MES將底層工業控制涉及到的工序級生產計劃、現場質量數據采集、生產過程質量管理、統計分析等這些功能進行了有效融合。本文以云南H卷煙廠為研究對象，以濾嘴棒生產為重點，對MES環境下卷煙質量在線管理系統進行研究。卷煙生產過程中，濾嘴棒生產作為重要環節之一，其生產效率及成品質量直接影響著產品的質量。因此基于MES的濾嘴棒在線質量管理的系統建設顯得尤為重要。
1 云南H卷煙廠基于MES濾嘴棒在線質量管理的系統需求
云南H卷煙廠擁有配套的打葉復烤、制絲、干冰膨脹、卷包設備、自動化物流系統，年生產力超過100萬箱。H卷煙廠是目前全國唯一只生產單一品牌的煙草工業企業，企業歷來重視香煙的質量，視質量為生命。而濾嘴棒作為香煙的重要組成部分，其質量的好壞關乎吸煙者在吸煙時的口感，以及是否能起到過濾焦油小滴、減少尼古丁吸人量的作用，所以濾嘴棒質量的好壞直接影響著整支香煙質量。因此，對濾嘴棒的質量管控就顯得尤為重要。而濾嘴棒的工序的質量控制對于最終成品的質量形成有決定作用。
H卷煙廠濾嘴棒的生產工藝如圖1所示。
圖1 濾嘴棒生產工藝
目前濾棒的質量問題主要集中在濾棒的吸阻、硬度、圓周和長度上。這幾個問題又是濾嘴棒6個生產環節中“絲束開松、增塑、卷制成型、濾棒切割”4個工藝階段的量化指標。
因此，濾嘴棒的在線質量控制主要針對這4個工藝階段進行監測，主要監測參數為：輥壓力、輥比率、增塑劑供給情況和供給量、濾棒各部位溫度、直徑和膠溫、濾棒長度和進刀頻率。
通過MES技術平臺分析濾嘴棒生產制造現場收集到的實時有效數據，及時控制每道工序的加工質量，對其進行實時監控、預測、診斷和在線調試，將質量缺陷消除于萌芽狀態，降低企業質量成本。據此，要實現對它的質量管控，存在以下需求：
a．實時、動態性需求。目前在大多數煙草企業中，質量管理大多是通過質量計劃下達、序后生產檢驗和質量統計報表等形式進行的靜態質量管理和控制，控制效果和效益受到很大限制。在線質量管理系統需要能夠實時采集制造過程中的數據，及時掌握質量的狀態并反映制造過程中的問題，實現對生產質量的動態控制。
b．可視化需求。海量的質量數據枯燥又難以理解，數據背后包含的信息難以表達。系統可借助信息技術，把質量信息以人們慣于接受的表格、圖形、圖像等可視化方式，將質量及其內在的聯系直觀表現出來，為質量管理者提供依據。
c．交互性的需求。傳統的質量管理系統中，管理者是被動地接受單方面信息，用戶難以交互的方式管理質量數據。
因此，企業必須借助于基于MES的濾嘴棒在線質量管理系統，滿足企業對濾嘴棒質量管理的實時動態性、可視化和交互性的需求。
2 質量管理信息可視化模型及管控流程
2.1 信息可視化模型
基于MEs的濾嘴棒質量管理系統中應用的在線管控，即信息可視化(Infonllation Visualization，IV)。信息可視化是指利用計算機支撐的、交互的、對抽象數據的可視表示，來增強人們對這些抽象信息的認知。信息可視化模型如圖2所示。
圖2 信息可視化模型
模型主要由原始數據、數據表、可視化結構和視圖4個模塊組成。原始數據通過數據轉換映射為數據表；之后，數據表通過可視化映射轉換為可視化結構，這一過程是信息可視化的核心；最后，通過視圖轉換設置圖形參數，把可視化結構轉換為視圖，從而用戶可以從特定的角度查看數據庫中的數據信息可視化結果，來服務于特定的任務。可視化質量管理中要解決的主要問題就是質量數據的映射、變換及交互控制。
2.2 H卷煙廠對濾嘴棒質量的管控流程
根據H卷煙廠的濾嘴棒生產工藝及流程，再結合MEs思想，討論了基于MEs的濾嘴棒在線質量管理流程，如圖3所示。
圖3 質量管控流程圖
3 H卷煙廠濾嘴棒在線質量管理系統設計
根據以上對可視化信息模型的分析，結合濾嘴棒質量管理的流程，提出系統的功能模型，如圖4所示。
圖4 濾嘴棒在線質量管理系統功能模型
質量管理過程是一個持續循環改進的過程，在質量管理過程中質量標準是質量改進的對象，同時為整個質量管理的過程提供對比的標準；質量控制是質量管理的執行部分；質量檢驗是檢查質量控制的效果；質量分析是基于檢驗的處理，是對質量標準的改進。循環改進促使產品質量不斷得到改進和提升。
a．質量控制功能模塊應用。質量控制分為制造過程質量控制和輔助過程質量控制兩個方面。在制造過程質量控制中，主要對物理指標進行自動采集，并繪制控制圖，以及通過人工檢驗外觀指標，并將檢驗后的數據錄入系統。從底層車間層自動采集到的數據繪制成控制圖，出現異常時，系統自動報警。
在輔助過程質量控制中，分別對工藝執行情況、設備工業參數、生產運作環境進行監控，以及原材料的確認和對測量裝置進行檢查。當設備工藝參數超限時，將建議其修改相應工藝參數。若設備參數出現異常時將立即啟動報警裝置。同樣對于生產運作環境的監控亦是如此。而當對生產所需的原料、輔料進行確認時，一旦出現異常，系統將提示做出復檢請求，從而避免了在原輔料進行生產時出現相關的質量問題。質控功能模塊不是單一的模塊，當這些質控環節無法進行處理時，系統會及時通知相關模塊進行有效處理，以便最大程度地保證整體生產質量。
b．質量檢驗功能模塊應用。在MES環境下，過程檢驗是質量檢驗的側重點。在生產過程中，對質量管理點進行檢驗，對生產過程進行抽檢、對不合格品進行處理。質量管理點的檢驗是選擇生產過程中的關鍵點作為數據采集點，將采集到的信息與作業規范進行比對，做出相應判斷。同時，在生產過程中對各個階段進行抽檢，并將抽檢結果錄入系統，以便隨時查閱調用，并就質檢情況匯總成質量報告。當質檢時發現不合格產品，將其信息及時錄人系統，并對其判定級別，發出復檢請求，進行再次質量檢驗。
c．質量分析功能模塊應用。在此模塊中，著重對質量因素進行分析，其中包括產品質量分析和工藝狀況分析。
在對產品質量進行分析時，將采集到的產品質量的相應指標信息進行匯總，通過相應的數理統計，進行分析，從中尋找存在的問題，并根據發現的問題，及時反饋并加以改進。在對產品工藝狀況進行分析時，要時刻關注工藝狀況信息，對觀測到的信息進行綜合分析，并不斷改進，以最大程度地保證產品質量。
4 系統實現關鍵技術
a．采用模型驅動技術，實現基于生產模型的生產控制，提供了靈活的建模工具，并通過模型驅動的辦法來管理整個生產過程。
b．通過模型驅動技術，加強質量控制。根據工單、班次及牌號的變化，自動生成質量檢驗請求，并通過KPI數據反饋及自動采集檢驗設備數據形成質量數據分析及評價。
c．實現生產動態數據的監視，通過監控畫面直顯示濾嘴棒生產過程實際情況。
d．利用數字測量設備，通過與無線發射器相連，發送數字信號，與計算機相連，將傳送的數據定時通過企業內部網上傳到企業服務器，完成從生產現場的數據采集工作。
e．利用實時數據庫技術，實現了實時數據的海量存儲和應用；采集了生產過程中的多個質量監控點，實現了生產動態數據的實時采集、監視與統計分析，使生產管理更科學，組織更靈活，決策更及時。
5 改進結果分析
通過在H卷煙廠實施MES濾嘴棒在線質量管理系統，使H卷煙廠濾嘴棒的質量以及香煙整支質量有了明顯提高。根據“吸阻、硬度、圓周和長度”對于濾嘴棒最終質量的影響大小分別對其賦予權重，吸阻和硬度A級(15分)，圓周B級(10分)，長度C級(5分)，并依此打分。對改進前后“吸阻、硬度、圓周和長度”以及濾嘴棒質量結果進行比較，見表1。
表1 改進前后濾嘴棒質量結果對比分析
從表1統計結果可以看出，改進后濾嘴棒的質量得分有了很大的提高，吸阻和硬度直接影響著整支香煙的質量，三者成線性關系，吸阻和硬度越大，香煙質量越大，改進后，吸阻和硬度的數據較改進前均有下降，此時不僅香煙的合格率大大提高，同時一年的絲束消耗也降低了4％，為H卷煙廠帶來了客觀的經濟效益。同時對圓周和長度在改進前后的結果進行對比分析后發現，改進后的圓周與長度平均值更加集中于技術標準的均值，且方差更小，直觀地反映出兩者在改進后更高的合格率，從而保證了濾嘴棒的質量。
6 結束語
企業的質量管理是一個非常繁瑣而又非常重要的工作。質量管理水平的好壞直接影響到企業的生存發展。將質量管理系統不斷地完善以適應企業的日常生產和業務需求，可以極大地提升企業競爭力。H卷煙廠基于MES的濾嘴棒在線質量管理系統的實施，通過信息流集成和控制集成，對生產全過程進行實時的質量監控，從而實現閉環質量控制，提升了H卷煙廠對濾嘴棒的質量控制與管理能力，提高了濾嘴棒的質量，并獲得了良好的經濟效益。通過對這些問題的探索與實踐，相信基于MES的質量管理系統是實現精細化、均質化、規范化的信息化最佳解決方案。
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