質(zhì)量是企業(yè)永恒的主題，是企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展、在未來競(jìng)爭(zhēng)中取得勝利的法寶，是提高效益的重要途徑。

    用信息化推進(jìn)卷煙生產(chǎn)質(zhì)量管理的現(xiàn)代化，是卷煙行業(yè)工業(yè)企業(yè)提高自身綜合競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)對(duì)市場(chǎng)挑戰(zhàn)的有效途徑和必然選擇。目前，管理信息系統(tǒng)及自動(dòng)化技術(shù)在卷煙企業(yè)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。但兩者之間忽略了有效配合，導(dǎo)致企業(yè)上層計(jì)劃缺乏有效的實(shí)時(shí)信息支持，下層控制環(huán)節(jié)缺乏優(yōu)化的調(diào)度與協(xié)調(diào)，計(jì)劃層與車間執(zhí)行層無法進(jìn)行良好的雙向信息流交互，企業(yè)難以實(shí)時(shí)反應(yīng)。制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Execution System，MEs)作為面向車間層的生產(chǎn)管理技術(shù)與實(shí)時(shí)信息系統(tǒng)，是企業(yè)資源計(jì)劃(EntERPrise Resource Planning，ERP)系統(tǒng)和生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)之間的信息紐帶。

    質(zhì)量控制是MES的重要組成部分。在質(zhì)量管理領(lǐng)域，MES將底層工業(yè)控制涉及到的工序級(jí)生產(chǎn)計(jì)劃、現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集、生產(chǎn)過程質(zhì)量管理、統(tǒng)計(jì)分析等這些功能進(jìn)行了有效融合。本文以云南H卷煙廠為研究對(duì)象，以濾嘴棒生產(chǎn)為重點(diǎn)，對(duì)MES環(huán)境下卷煙質(zhì)量在線管理系統(tǒng)進(jìn)行研究。卷煙生產(chǎn)過程中，濾嘴棒生產(chǎn)作為重要環(huán)節(jié)之一，其生產(chǎn)效率及成品質(zhì)量直接影響著產(chǎn)品的質(zhì)量。因此基于MES的濾嘴棒在線質(zhì)量管理的系統(tǒng)建設(shè)顯得尤為重要。

1 云南H卷煙廠基于MES濾嘴棒在線質(zhì)量管理的系統(tǒng)需求

    云南H卷煙廠擁有配套的打葉復(fù)烤、制絲、干冰膨脹、卷包設(shè)備、自動(dòng)化物流系統(tǒng)，年生產(chǎn)力超過100萬箱。H卷煙廠是目前全國唯一只生產(chǎn)單一品牌的煙草工業(yè)企業(yè)，企業(yè)歷來重視香煙的質(zhì)量，視質(zhì)量為生命。而濾嘴棒作為香煙的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞關(guān)乎吸煙者在吸煙時(shí)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(zhì)量的好壞直接影響著整支香煙質(zhì)量。因此，對(duì)濾嘴棒的質(zhì)量管控就顯得尤為重要。而濾嘴棒的工序的質(zhì)量控制對(duì)于最終成品的質(zhì)量形成有決定作用。

    H卷煙廠濾嘴棒的生產(chǎn)工藝如圖1所示。

圖1 濾嘴棒生產(chǎn)工藝

    目前濾棒的質(zhì)量問題主要集中在濾棒的吸阻、硬度、圓周和長(zhǎng)度上。這幾個(gè)問題又是濾嘴棒6個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中“絲束開松、增塑、卷制成型、濾棒切割”4個(gè)工藝階段的量化指標(biāo)。

    因此，濾嘴棒的在線質(zhì)量控制主要針對(duì)這4個(gè)工藝階段進(jìn)行監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)參數(shù)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(zhǎng)度和進(jìn)刀頻率。

    通過MES技術(shù)平臺(tái)分析濾嘴棒生產(chǎn)制造現(xiàn)場(chǎng)收集到的實(shí)時(shí)有效數(shù)據(jù)，及時(shí)控制每道工序的加工質(zhì)量，對(duì)其進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、預(yù)測(cè)、診斷和在線調(diào)試，將質(zhì)量缺陷消除于萌芽狀態(tài)，降低企業(yè)質(zhì)量成本。據(jù)此，要實(shí)現(xiàn)對(duì)它的質(zhì)量管控，存在以下需求：

    a．實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)性需求。目前在大多數(shù)煙草企業(yè)中，質(zhì)量管理大多是通過質(zhì)量計(jì)劃下達(dá)、序后生產(chǎn)檢驗(yàn)和質(zhì)量統(tǒng)計(jì)報(bào)表等形式進(jìn)行的靜態(tài)質(zhì)量管理和控制，控制效果和效益受到很大限制。在線質(zhì)量管理系統(tǒng)需要能夠?qū)崟r(shí)采集制造過程中的數(shù)據(jù)，及時(shí)掌握質(zhì)量的狀態(tài)并反映制造過程中的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的動(dòng)態(tài)控制。

    b．可視化需求。海量的質(zhì)量數(shù)據(jù)枯燥又難以理解，數(shù)據(jù)背后包含的信息難以表達(dá)。系統(tǒng)可借助信息技術(shù)，把質(zhì)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(zhì)量及其內(nèi)在的聯(lián)系直觀表現(xiàn)出來，為質(zhì)量管理者提供依據(jù)。

    c．交互性的需求。傳統(tǒng)的質(zhì)量管理系統(tǒng)中，管理者是被動(dòng)地接受單方面信息，用戶難以交互的方式管理質(zhì)量數(shù)據(jù)。

    因此，企業(yè)必須借助于基于MES的濾嘴棒在線質(zhì)量管理系統(tǒng)，滿足企業(yè)對(duì)濾嘴棒質(zhì)量管理的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性、可視化和交互性的需求。

2 質(zhì)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(zhì)量管理系統(tǒng)中應(yīng)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(jì)算機(jī)支撐的、交互的、對(duì)抽象數(shù)據(jù)的可視表示，來增強(qiáng)人們對(duì)這些抽象信息的認(rèn)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(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)表、可視化結(jié)構(gòu)和視圖4個(gè)模塊組成。原始數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換映射為數(shù)據(jù)表；之后，數(shù)據(jù)表通過可視化映射轉(zhuǎn)換為可視化結(jié)構(gòu)，這一過程是信息可視化的核心；最后，通過視圖轉(zhuǎn)換設(shè)置圖形參數(shù)，把可視化結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為視圖，從而用戶可以從特定的角度查看數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息可視化結(jié)果，來服務(wù)于特定的任務(wù)。可視化質(zhì)量管理中要解決的主要問題就是質(zhì)量數(shù)據(jù)的映射、變換及交互控制。

2.2 H卷煙廠對(duì)濾嘴棒質(zhì)量的管控流程

    根據(jù)H卷煙廠的濾嘴棒生產(chǎn)工藝及流程，再結(jié)合MEs思想，討論了基于MEs的濾嘴棒在線質(zhì)量管理流程，如圖3所示。

圖3 質(zhì)量管控流程圖

3 H卷煙廠濾嘴棒在線質(zhì)量管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

    根據(jù)以上對(duì)可視化信息模型的分析，結(jié)合濾嘴棒質(zhì)量管理的流程，提出系統(tǒng)的功能模型，如圖4所示。

圖4 濾嘴棒在線質(zhì)量管理系統(tǒng)功能模型

    質(zhì)量管理過程是一個(gè)持續(xù)循環(huán)改進(jìn)的過程，在質(zhì)量管理過程中質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量改進(jìn)的對(duì)象，同時(shí)為整個(gè)質(zhì)量管理的過程提供對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)；質(zhì)量控制是質(zhì)量管理的執(zhí)行部分；質(zhì)量檢驗(yàn)是檢查質(zhì)量控制的效果；質(zhì)量分析是基于檢驗(yàn)的處理，是對(duì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)。循環(huán)改進(jìn)促使產(chǎn)品質(zhì)量不斷得到改進(jìn)和提升。

    a．質(zhì)量控制功能模塊應(yīng)用。質(zhì)量控制分為制造過程質(zhì)量控制和輔助過程質(zhì)量控制兩個(gè)方面。在制造過程質(zhì)量控制中，主要對(duì)物理指標(biāo)進(jìn)行自動(dòng)采集，并繪制控制圖，以及通過人工檢驗(yàn)外觀指標(biāo)，并將檢驗(yàn)后的數(shù)據(jù)錄入系統(tǒng)。從底層車間層自動(dòng)采集到的數(shù)據(jù)繪制成控制圖，出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。

    在輔助過程質(zhì)量控制中，分別對(duì)工藝執(zhí)行情況、設(shè)備工業(yè)參數(shù)、生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，以及原材料的確認(rèn)和對(duì)測(cè)量裝置進(jìn)行檢查。當(dāng)設(shè)備工藝參數(shù)超限時(shí)，將建議其修改相應(yīng)工藝參數(shù)。若設(shè)備參數(shù)出現(xiàn)異常時(shí)將立即啟動(dòng)報(bào)警裝置。同樣對(duì)于生產(chǎn)運(yùn)作環(huán)境的監(jiān)控亦是如此。而當(dāng)對(duì)生產(chǎn)所需的原料、輔料進(jìn)行確認(rèn)時(shí)，一旦出現(xiàn)異常，系統(tǒng)將提示做出復(fù)檢請(qǐng)求，從而避免了在原輔料進(jìn)行生產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)相關(guān)的質(zhì)量問題。質(zhì)控功能模塊不是單一的模塊，當(dāng)這些質(zhì)控環(huán)節(jié)無法進(jìn)行處理時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)通知相關(guān)模塊進(jìn)行有效處理，以便最大程度地保證整體生產(chǎn)質(zhì)量。

    b．質(zhì)量檢驗(yàn)功能模塊應(yīng)用。在MES環(huán)境下，過程檢驗(yàn)是質(zhì)量檢驗(yàn)的側(cè)重點(diǎn)。在生產(chǎn)過程中，對(duì)質(zhì)量管理點(diǎn)進(jìn)行檢驗(yàn)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行抽檢、對(duì)不合格品進(jìn)行處理。質(zhì)量管理點(diǎn)的檢驗(yàn)是選擇生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵點(diǎn)作為數(shù)據(jù)采集點(diǎn)，將采集到的信息與作業(yè)規(guī)范進(jìn)行比對(duì)，做出相應(yīng)判斷。同時(shí)，在生產(chǎn)過程中對(duì)各個(gè)階段進(jìn)行抽檢，并將抽檢結(jié)果錄入系統(tǒng)，以便隨時(shí)查閱調(diào)用，并就質(zhì)檢情況匯總成質(zhì)量報(bào)告。當(dāng)質(zhì)檢時(shí)發(fā)現(xiàn)不合格產(chǎn)品，將其信息及時(shí)錄人系統(tǒng)，并對(duì)其判定級(jí)別，發(fā)出復(fù)檢請(qǐng)求，進(jìn)行再次質(zhì)量檢驗(yàn)。

    c．質(zhì)量分析功能模塊應(yīng)用。在此模塊中，著重對(duì)質(zhì)量因素進(jìn)行分析，其中包括產(chǎn)品質(zhì)量分析和工藝狀況分析。

    在對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行分析時(shí)，將采集到的產(chǎn)品質(zhì)量的相應(yīng)指標(biāo)信息進(jìn)行匯總，通過相應(yīng)的數(shù)理統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行分析，從中尋找存在的問題，并根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題，及時(shí)反饋并加以改進(jìn)。在對(duì)產(chǎn)品工藝狀況進(jìn)行分析時(shí)，要時(shí)刻關(guān)注工藝狀況信息，對(duì)觀測(cè)到的信息進(jìn)行綜合分析，并不斷改進(jìn)，以最大程度地保證產(chǎn)品質(zhì)量。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)

    a．采用模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于生產(chǎn)模型的生產(chǎn)控制，提供了靈活的建模工具，并通過模型驅(qū)動(dòng)的辦法來管理整個(gè)生產(chǎn)過程。

    b．通過模型驅(qū)動(dòng)技術(shù)，加強(qiáng)質(zhì)量控制。根據(jù)工單、班次及牌號(hào)的變化，自動(dòng)生成質(zhì)量檢驗(yàn)請(qǐng)求，并通過KPI數(shù)據(jù)反饋及自動(dòng)采集檢驗(yàn)設(shè)備數(shù)據(jù)形成質(zhì)量數(shù)據(jù)分析及評(píng)價(jià)。

    c．實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的監(jiān)視，通過監(jiān)控畫面直顯示濾嘴棒生產(chǎn)過程實(shí)際情況。

    d．利用數(shù)字測(cè)量設(shè)備，通過與無線發(fā)射器相連，發(fā)送數(shù)字信號(hào)，與計(jì)算機(jī)相連，將傳送的數(shù)據(jù)定時(shí)通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)上傳到企業(yè)服務(wù)器，完成從生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)采集工作。

    e．利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的海量存儲(chǔ)和應(yīng)用；采集了生產(chǎn)過程中的多個(gè)質(zhì)量監(jiān)控點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、監(jiān)視與統(tǒng)計(jì)分析，使生產(chǎn)管理更科學(xué)，組織更靈活，決策更及時(shí)。

5 改進(jìn)結(jié)果分析

    通過在H卷煙廠實(shí)施MES濾嘴棒在線質(zhì)量管理系統(tǒng)，使H卷煙廠濾嘴棒的質(zhì)量以及香煙整支質(zhì)量有了明顯提高。根據(jù)“吸阻、硬度、圓周和長(zhǎng)度”對(duì)于濾嘴棒最終質(zhì)量的影響大小分別對(duì)其賦予權(quán)重，吸阻和硬度A級(jí)(15分)，圓周B級(jí)(10分)，長(zhǎng)度C級(jí)(5分)，并依此打分。對(duì)改進(jìn)前后“吸阻、硬度、圓周和長(zhǎng)度”以及濾嘴棒質(zhì)量結(jié)果進(jìn)行比較，見表1。

表1 改進(jìn)前后濾嘴棒質(zhì)量結(jié)果對(duì)比分析

    從表1統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出，改進(jìn)后濾嘴棒的質(zhì)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(zhì)量，三者成線性關(guān)系，吸阻和硬度越大，香煙質(zhì)量越大，改進(jìn)后，吸阻和硬度的數(shù)據(jù)較改進(jìn)前均有下降，此時(shí)不僅香煙的合格率大大提高，同時(shí)一年的絲束消耗也降低了4％，為H卷煙廠帶來了客觀的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)對(duì)圓周和長(zhǎng)度在改進(jìn)前后的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析后發(fā)現(xiàn)，改進(jìn)后的圓周與長(zhǎng)度平均值更加集中于技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的均值，且方差更小，直觀地反映出兩者在改進(jìn)后更高的合格率，從而保證了濾嘴棒的質(zhì)量。

6 結(jié)束語

    企業(yè)的質(zhì)量管理是一個(gè)非常繁瑣而又非常重要的工作。質(zhì)量管理水平的好壞直接影響到企業(yè)的生存發(fā)展。將質(zhì)量管理系統(tǒng)不斷地完善以適應(yīng)企業(yè)的日常生產(chǎn)和業(yè)務(wù)需求，可以極大地提升企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。H卷煙廠基于MES的濾嘴棒在線質(zhì)量管理系統(tǒng)的實(shí)施，通過信息流集成和控制集成，對(duì)生產(chǎn)全過程進(jìn)行實(shí)時(shí)的質(zhì)量監(jiān)控，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)質(zhì)量控制，提升了H卷煙廠對(duì)濾嘴棒的質(zhì)量控制與管理能力，提高了濾嘴棒的質(zhì)量，并獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。通過對(duì)這些問題的探索與實(shí)踐，相信基于MES的質(zhì)量管理系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精細(xì)化、均質(zhì)化、規(guī)范化的信息化最佳解決方案。

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本文標(biāo)題：MES環(huán)境下卷煙質(zhì)量在線管理系統(tǒng)研究

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