工业MES.docx

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工业MES

MES

概述

生产执行系统包括：

计划管理、基础数据和文档管理、质量在线管理、设备维护管理、备件管理、物料跟踪、车间考核和管理、统计分析、过程监控、数据采集等十大功能模块。

它通过控制包括物料、设备、人员、流程指令和设施在内的所有工厂资源来提高制造竞争力，确保整个生产行为的最优。

生产信息管理系统主要作用是，一方面，实时收集和传递生产数据，通过设计的功能（程序）提供给所有需要的管理者，使他们能迅速知晓生产的变化，对生产进行有针对性的调控，实现对生产有效控制；另一方面，通过对生产数据的分析，找出规律，改进生产组织和管理的方法，优化生产管理体系。

计划管理

系统需求

卷烟生产有很强的计划性，计划和调度是生产组织的核心。

合理高效的生产计划是确保连续均衡生产的基础。

ERP系统中也有生产计划，它与MES中的生产计划有什么关系呢？

ERP系统中的是主生产计划，一般情况是月度生产任务；而MES中的计划是根据主生产计划分解形成的生产作业计划，用于指导每天（每班）的生产。

生产计划与调度管理的目标是在满足市场需求的前提下，使生产计划的编制更加快捷、科学、合理，优化生产的组织和管理。

具体来说就是实现以下三大目标：

●确保生产的均衡性

●减少换牌、避免停机待料

●快速的应变能力

为了实现以上目标，系统应为生产计划的制定与调度提供足够的信息支持，包括设备或设备组开动计划、生产作息时间安排（工作计划）、生产能力、设备实时运行情况等信息，保证生产计划的可行性；系统也应提供一定的计划辅助或自动生成功能，降低计划编制的复杂度，缩短计划编制的时间。

工作计划是制定任何计划的基础，只有在准确地知道一天工作安排的基础上，才能进行正确计划的分配。

系统应为工作计划的自动生成、调整、查询提供必要的工具。

制丝生产计划计划期短，计划准确性要求高，生产调度员应能通过系统编制、下达、确认、调整计划，规范管理流程；生产调度员应能及时跟踪计划的执行情况。

体系结构

子系统体系结构如下图所示：

功能描述

生产计划与调度管理包括卷包生产作业计划的编制、能力平衡测算（辅料和设备能力）、制丝投料计划的编制、制丝计划在线仿真、备料计划、计划进度跟踪与调度等功能。

1.卷包生产作业计划

根据月度综合计划、设备生产能力及设备工作时间计划等诸多因素，按生产作业计划编制规则自动进行品种的分配（车间、机台分配）和时间安排，制定出生产月作业计划和生产日作业计划并下达至车间和相关部门。

包括工作时间计划、作业计划的编制、调整与下达等。

１）工作时间计划

工作时间计划是卷包作业计划制定的基础。

工作时间计划是一个周期内的每一天企业如何工作的指导，包括每天是否工作、有几班工作、工作时间，是什么轮班等；还包括设备是否开动。

工作时间计划是制定任何计划的基础，只有在准确地知道一天工作安排的基础上，才能进行正确计划的分配。

它也是整个MES系统（包括其他管理系统和数采系统）判断工作时间的唯一的依据，一经制定，就为所有系统所共享。

因此，工作时间是整个系统运行的基础，必须按时维护。

工作时间计划包括工作日历设定、班次设定、轮班设定、维保计划设定、工作班计划的生成、设备开动计划的生成等功能。

（1）工作日历设定

工作日历指工作日安排，即哪天工作，哪天不工作。

包括每周休息日设定、节假日维护、工作日历的生成与调整。

（2）班次设定

与班次有关的项目，包括一天有几班、每班的开始时间和结束时间。

班次的设定与车间有关，即每个车间可以有不同的工作时间。

包括班次设定及班次时间设定。

（3）轮班设定

包括轮班设置（设定有几个轮班，每个轮班的名称）、轮班轮换规则设置（如二班制规则、三班制规则、四班制规则等等）、轮班转换日期设定与调整等功能。

（4）维保计划设定

设备维保计划包括周保、项修、停用等计划的录入。

（5）工作班计划的生成

工作班计划，指计划期内每个车间内每个班的安排，包括车间、班次、轮班、日期、开始时间、结束时间，工作时间（以小时或分钟计）等。

包括工作班计划的生成、查询、调整等功能。

（6）设备开动计划的生成

根据工作班计划、轮保、项修和停用计划，生成设备开动计划，包括每台设备每个班的计划状态，如工作、轮保、项修和停用。

2）产销衔接计划/月度综合计划

产销衔接计划规定了计划月度成品生产牌号和产量以及各生产牌号在计划月度内的生产次序，由业务三部计划员制定，生计科负责召集相关部门对期进行审定。

生技科生产调度员可通过系统查询到审定前和审定后的产销衔接计划，并可用系统提供的计划预测工具对其进行可行性评估。

本系统从业务部销售系统获取产销衔接计划。

3）卷包生产作业计划的自动编制

卷包生产作业计划的编制流程如下图所示：

根据月度综合计划、工作班计划、设备开动计划以及产品分配规则、产品生产次序、特种烟生产计划、上个月末各机台生产牌号等条件，系统按照在满足给定条件的前提下换牌次数最少的原则，自动进行卷包生产作业计划的编制工作（最终形成机台班计划）。

牌号分配规则是自动进行计划编制的一个重要条件，一般情况下分配规则具有相对稳定性。

每次编制计划时，首先自动继承上个月的分配规则，再在此基础上进行相应的调整。

分配规则明确了各品牌产品在不同生产单元（区域）生产的优先级（首先安排在第一优先级区域生产、然后再安排在第二优先级区域生产）；同时也可以指定某个牌号产品在某一台或几台设备上进行生产。

此外，用户还可以对机台进行分组的设置。

计划生成的过程分两步，首先将月度综合计划自动分解成各生产单元的生产计划（包括生产品种、数量、生产顺序等信息）。

生产单元的生产计划可以通过人工进行调整。

其次，根据生产单元生产计划，自动生成机台班计划。

机台班计划的主要项目是机台、日期、班次、计划状态、牌号、数量。

根据机台班计划。

可以汇总统计形成卷包日计划等多种计划形式。

在生产作业进度计划的执行过程中，计划可能需要根据实际生产情况进行调整。

计划调整申请部门填写生产作业计划调整单，生产调度员将签字确认后的生产作业调整单录入系统，系统将据此更新原生产作业进度计划，生成新的基准计划。

生产调度员将更新后的计划下发给相关部门。

2.能力平衡测算（包括辅料和设备能力预测）

通过能力平衡测算，制订合理的计划编制策略（工作日计划、设备轮班项修计划等），确保满足市场需求（以销定产）。

包括辅料和设备能力预测两大功能。

辅料信息通过与ERP系统的数据集成来获取。

3.制丝投料计划的编制

根据卷包生产作业计划、贮丝柜烟丝存量、储叶柜储叶情况、储梗丝柜储梗丝情况和工艺要求等诸多因素，按制丝投料计划编制规则，制定出制丝车间的制丝投料计划并下达至相应车间和部门。

制丝投料计划是生产计划的重点和难点。

制丝生产是流水线作业形式，制丝计划的制定需要考虑烟丝衔接、储丝楼储柜烟丝存量、生产次序的安排、各种储柜（包括内部储柜）的调度以及工艺条件等众多因素，关系复杂，难度较大。

制丝投料计划的目标是，通过对整个工艺流程的分析，建立准确的数据模型，自动进行计划的编排。

在尽量减少换牌次数的情况下，确保卷包生产的连续均衡。

由于时间和相关条件的限制，本次开发中制丝计划以手工编制为主，待条件成熟后，再进行自动制丝投料计划的编制。

制丝生产计划为日计划，由生技科跟班生产调度员制定。

制丝生产计划须下发给制丝车间和原料科进行确认。

生产调度员可以根据实际生产情况调整当日制丝计划。

制丝生产计划中规定了备料、打叶、片叶、烘丝、膨丝等工序的生产牌号、产量和生产顺序，系统提供了制丝生产计划编辑、查询、导出、调整、下发、确认等功能。

4.制丝计划仿真

使用仿真技术对整个生产过程进行模拟，验证计划的合理性。

通过计划仿真可以知道每一个预计划（自动生成的计划）所能允许的最大异常事件（如制丝线最大的停机时间、某一生产单元最低或最高的生产效率），从中选择最合理的计划策略（执行计划）。

同时，计划仿真也是实现在线异常报警功能的重要手段。

生产过程中，根据生产进度（来源于全厂数据采集系统所提供的各种数据）实时对生产过程进行预测，在异常事件对生产组织造成影响之前及时进行报警，以便正确采取相应措施，确保生产组织的有序。

例如，当制丝线出现故障时，系统通过计划仿真能自动计算出该故障持续时间在多少以内，对整个计划的执行不会造成影响，不需要调整计划；故障时间超过多少时将严重影响生产的组织（如造成某一生产单元待料），必须提前进行计划的调整。

制丝计划仿真模块本次暂不开发实施。

5.备料计划

在制定了卷包生产作业计划以后，根据各牌号的BOM清单，可以自动生成辅料需求计划。

根据卷包生产作业计划、备料库货位等诸多因素，按备料计划编制规则（烟叶配方标准），可以制定出制丝备料计划。

6.计划进度跟踪与调度

以全厂的数据采集系统为基础，对每个计划的执行情况进行实时检查，发现问题，及时采取措施进行调度指挥。

基础数据和文档管理

系统需求

企业生产管理活动中的所有信息要进行计算机管理，就需要先对这些信息进行规范化和数字化处理。

生产执行系统所涉及的基础数据非常庞大，全面、合理、规范的基础数据是整个系统良好运行的基础。

只有通过制定完善科学的编码规则、格式规范，并严格按照规则进行编码和归类，才能使信息在系统内各模块之间畅通地传递，并满足多种数据处理（查询、统计、分析）的要求。

功能描述

１.设备标准管理

设备标准管理包括保养标准、操作规程、点检标准、润滑标准、设备完好标准、维修标准等设备标准的制定、下发、修改、查询等功能。

与机台操作人员有关的标准（如保养标准、操作规程）将通过车间集控系统下达到现场数采站上，直接指导现场生产。

通过标准管理，细化设备保养、操作、检查、润滑、状态检测、计划维修等专项职能，减少边缘职责，避免职能重叠，将各项工作落实到设备操作者、维修工、技术员身上。

通过将各种职能标准化、规范化、程序化，进一步加强对人的行为的管理。

设备标准是一个不断完善的过程，通过对大量数据的统计分析，不断对标准进行优化和完善，使之逐步趋向科学合理。

２.设备基础数据维护

基础数据是MES系统建设中相当重要的一部分，整理和规范设备基础数据，建立良好的设备基础数据库结构，是设备维护管理子系统开发成功的关键因素之一。

设备层次编码体系是设备管理的基础和主线，根据设备的不同特性，我们采用的多种设备层次编码体系。

卷包和动能设备采用的是四层编码体系，即设备分类（如卷接设备、包装设备、成型设备、制冷设备等）、设备型号（如对于包装设备，包括GDX1包装机组、GDX2包装机组等）、设备号（如1#GDX1、10#GDX2等）、设备部位（X1、CH、CT等）。

制丝采用的是三层编码体系。

即工序段（如片叶段、烘丝段、梗丝段等）、设备号、设备部位。

设备基本信息表也是设备管理的基础，在该表中可以指定每一台设备的各种属性，如是否属于点检设备、是否属于润滑设备等等。

设备基础数据包括生产线与工序代码表、设备分类代码表、设备型号代码表、设备部位信息表、设备基本信息表、设备维修项目表、故障现象代码表、故障原因代码表、处理措施代码表等。

设备基础数据主要是完成对以上基础数据表的维护，包括数据的录入、增加、删除、修改、查询等功能。

3.质量标准及工艺控制参数管理

包括标准基础数据管理、质量标准管理、工艺控制参数管理等功能。

标准基础数据管理包括工艺质量参数编码库的维护、质量缺陷编码库的维护、辅料编码库的维护、质量缺陷等级编码库的维护等四大功能模块，系统允许具有相应权限的操作用户对这些编码库按系统提供的规范进行维护，编码库的维护包括对编码库的录入、修改、查询、打印等功能。

质量标准管理是对企业质量标准的参数化和程序化，是质量数据采集与管理系统的基础和核心。

尽管在整个卷烟生产过程中，质量标准种类很多，但是，所有质量标准的判别按应用形式可以归纳成以下三种：

参数判别、缺陷判别和等级判别。

因此，质量标准管理又包括参数判别标准管理、缺陷判别标准管理、等级判别标准管理等三部分功能，对每一种标准的管理均提供了标准的的录入、修改、下发、查询等功能。

工艺控制参数管理实现对各工艺质量控制参数的录入、修改、下发、查询等功能。

工艺控制参数是为了保证产品质量满足设计要求而设置（或调整）的工艺控制范围。

其内容有：

参数编码、牌号编码、控制部门编码、基准值、上限值、下限值、有效位数、执行开始时间、执行结束时间、标准状态（待用、执行、停用）、控制级别。

4.质量标准及工艺控制参数管理

包括：

制丝配方数据、机组数据、机组机台对应关系、管道数据、管道机台对应关系、班次时间记录、卷烟等级、卷烟类型、卷烟规格、卷烟包装形式、卷烟价类、其它牌号、化学常规其它样品名称、产品辅助信息、生产单位名称、评吸员、烟叶产地、权限管理等信息的维护和查询功能。

质量在线管理

系统需求

利用该子系统可以：

统一质量数据的录入形式和保存形式；对质量信息进行统一分类、命名；提供有效的统计分析工具，充分利用历史质量数据；依据标准和工艺参数进行自动判别；提供多种和快速的查询工具，保证各部门间的质量信息交流通畅；系统可以保存管理多年的质量信息，用户可以随时使用；提供实时监控生产质量的工具，保证质量数据及时产生，及时处理，及时反映；提供对质量问题预警的工具，帮助用户将质量问题解决在萌芽状态；帮助用户分析质量问题的产生原因和地点。

功能描述

系统包含质量检验检测数据采集、在线质量控制与报警、辅料质量控制、质量报表查询等部分，利用质量标准贯穿整个流程。

１.质量检验检测数据采集

质量检验检测数据（离线）包括质检站物理检测、化学分析、制丝车间物检、卷包车间卷接包/成型物检、售后意见反馈等质量检验检测数据的自动采集或手工录入，覆盖了全厂所有质量检验检测所涉及的业务范围，其特点是：

项目全面、种类繁多、判别标准复杂，是对在线检测数据的补充和延伸。

主要功能如下图所示：

根据检测手段或仪器设备的特性质量检验检测数据采集可分为：

自动采集/接收和手工录入两种。

数据采集方式的选择遵循以下原则：

有数据通信接口而且数据量较大的检测仪器，采取自动采集的方式；人工检验（如外观检验）数据、无数据接口的检测仪器、虽然有数据接口但每天检测量极少的仪器均采用人工录入。

质量检验检测数据采集是以标准为核心自动进行判别和实时统计处理的，确保了数据的严谨性。

2.在线质量控制与报警

在线质量控制与报警包括在线质量监控、在线统计、异常报警与处理等功能。

建立在全厂现场数据采集系统、质量检验检测数据采集模块、工艺质量标准管理模块基础上的在线质量控制模块，使各级管理部门能实时了解生产现场的质量状况（包括各种工艺质量控制参数的趋势曲线等），一旦出现质量异常情况，能迅速在系统中进行报警，从而强化了在线质量的控制、提高了异常事件的处理速度。

1）在线质量监控

实时监控的质量数据主要包括：

●工序质量指标情况

烟丝检验情况。

成品及在制品检验情况。

●工艺消耗情况

废、次品情况。

辅料消耗情况。

●工艺装备及条件

设备的运行情况。

工艺技术条件（水、气、汽、环境温湿度）的变化情况。

●其它情况

2）在线质量统计

生产现场的各种质量信息数据量非常之大，如不经过处理很难从中快速发现问题。

在线统计就是利用各种统计方法实时对各种质量信息进行统计汇总（如计算最大值、最小值、平均值、标准偏差、变异系数、最大误差、最小误差、平均误差、误差率等等）。

在线统计数据更能真实反映质量控制的总体水平和运行趋势，能更有效地指导在线的质量控制。

在线统计也是质量报警的重要依据。

3）在线控制参数与报警

所谓在线控制参数就是当前生产中所引用的工艺控制参数。

在线质量控制的流程如下图所示：

监控人员可以根据参数的重要性以及超出范围的多少或严重性，自行设置不同的参数报警范围。

当质量监测数据超出在线控制范围或出现质量事故时，系统自动产生报警信号，通过图形和声音的方式给予监测人员提示；监测人根据提示查看报警记录，并采取相应的处理。

处理模式有：

确认报警（记录报警原因、处理意见、处理情况等）、强制取消、忽略等。

3.辅料质量控制

辅料也是影响产品质量的一个重要因素，辅料质量控制主要包括以下内容：

1）进货检验

胶类的检验，香精香料的检验，食品添加剂的检验，纸张类辅料的检验，其它辅料的检验。

2）辅料监督抽检

储存过程的监督抽检，使用过程的监督抽检。

3）辅料储存过程控制

储存环境条件的控制，辅料堆码条件的控制。

4）辅料搬运过程控制

装卸行为的控制，防潮、防湿的控制。

5）食品添加剂投料前的感官验证

A类食品添加剂的验证，B类食品添加剂的验证。

6）供应商控制与管理

4.质量报表查询

包括：

包装合格判定表、滤棒检验单、滤棒合格判定表、制丝质量检测表、CV/OV测定表、膨丝合格判定表、制丝合格判定表、工序质量考核日报表的生成和查询功能。

设备维护管理

系统需求

通过不断优化设备预防维修机制，按照设备维修周期和状态，进行有针对性的计划维修，提高设备的完好率（包括预防维修机制的建立与维护，维修计划的生成、下达、查询，计划完成情况的录入、检查、查询）；

通过对各种设备检查记录的录入、整理、统计分析（包括设备专业点检、日常点检项目的建立与维护，设备专业点检记录、日常点检记录、其他检查记录的录入、查询、统计等），对设备状态提供即时反馈，为各种维修工作提供有用的参考；

通过对现场设备实时状况的监控，对设备出现的问题，及时提出警示；同时提供有用的技能资源，对维修进行支持，加快故障抢修的速度，减少维修时间；

通过对员工工作记录的统计分析，提高员工管理考评的科学性、客观性；

通过对备件耗用的分析，为备件需求计划提供参考，为优化备件库存策略，减少备件库存提供帮助。

体系结构

设备维护管理从业务范畴上可以划分为：

设备维修管理、设备润滑管理、设备检查管理、设备保养管理、设备运行管理。

功能描述

1.设备维修管理

设备维修管理主要包括计划维修管理、故障维修管理、维修备件管理等三大部分。

计划维修管理包括维修计划的制定、下达、执行、检查等功能；故障维修管理包括维修记录的录入整理、设备维修档案、维修经验支持、设备故障分析处理等功能；维修备件管理包括备件需求计划、备件查询、设备关键备件换件管理等功能。

设备全程维护管理是车间设备管理的核心，通过不断优化设备维护项目和维护周期，逐步建立一套完善的设备预防维修机制，提高设备的完好率；通过对维修记录的规范、总结，不断积累维修经验，逐步建立一套完整的设备维修经验支持系统，提高设备的维保技能。

通过对备件耗用的分析，可进一步优化备件库存策略，指导备件计划的制定，减少备件库存。

2.设备润滑管理

包括设备润滑记录录入、设备润滑记录查询、设备润滑图维护、润滑油品代码维护、设备润滑项目维护等功能。

3.设备检查管理

设备检查管理包括设备日常点检、设备定期点检、设备巡检、设备完好检查等方面的管理。

设备点检管理包括设备日常点检管理和设备定期点检管理。

分别包括设备点检项目管理、设备点检记录录入与查询、设备点检反馈等功能。

设备巡检管理包括车间巡检、厂级部门（如设备科）对车间的设备抽检等方面的管理。

在设备巡检中发现问题时，相关检查人员填写设备检查记录表。

车间设备管理员根据设备检查记录制定设备整改措施和维修计划，经审批通过后，执行设备维修计划，进入设备维修管理流程。

设备完好检查指的是按照标准对设备完好性进行检查，记录检查结果，出现异常时，制定相应的整改措施（维修计划）。

4.设备保养管理

包括设备周保计划制定与下达（卷包）、设备周保计划审批（卷包）、周保计划检查（卷包）、设备周保记录（卷包）、设备周保查询（卷包）、设备周保计划制定。

5.设备运行管理

设备运行管理主要包括卷包设备运行记录及制丝设备运行记录。

车间设备管理员根据生产日志、交接班记录和合格产量（对卷包设备）统计设备的故障停机时间和制丝设备故障停机率或卷包设备有效作业率。

可对一段时间进行汇总统计。

备件管理

系统需求

卷烟生产企业是先进生产设备非常集中的高度自动化生产企业，备件种类上万种，单件价格高、订货周期长、资金占用量大，而且备件管理流程复杂。

因此，在烟草企业内往往存在如此情况：

一方面采购费用居高不下，重复计划和超计划采购，造成备件库存积压；临时紧急采购，造成采购价格过高；另一方面库存备件的准备不充分，不能及时与设备维修需求相配合，造成资金利用率低，影响企业生产。

系统解决方案

（1）动态的流程管理：

系统可对备件管理流程的全过程动态管理，规范备件管理流程，实现物流、信息流、资金流、控制流的有效集成；

（2）严格的成本控制：

系统对所有备件订购和资金支付实行严格审批控制；系统支持多种价格并存，可进行标准成本与实际成本的差异比较分析。

（3）完整的数据支撑：

系统中没有计划就不能生成合同；没有合同就不能入库；没有验收入库就不能付款；所有业务都可参考完整的历史数据。

（4）有效的库存管理：

系统能动态、实时地提供每一个备件在仓库的准确数量、类型和存放位置。

（5）良好的备件跟踪：

系统可对每一个备件的计划、采购、入库、保管直至消耗的全过程进行追溯，实现实时跟踪管理，在追溯过程中提高备件管理水平。

（6）无缝的数据衔接：

设备管理系统的设备维修计划产生备件管理系统的备件需求计划；设备维修过程中备件的消耗为设备的管理和评价提供依据。

系统组成

（1）备件管理系统由计划管理、采购管理、库存管理、财务管理、供应商管理、价格管理、统计分析与追溯、基础数据维护八部分组成。

（2）计划管理是由需求计划的生成、需求计划的审批、采购计划的生成、采购计划的审批等组成；（3）采购管理是由计划转询价、计划转合同、询价转合同、合同的审批等组成；

（4）库存管理是由入库管理、出库管理、备件调度管理、库存事务管理等组成；

（5）财务管理是由付款的生成、付款的审批、付款的确认等组成；

（6）供应商管理是由供应商信息管理、供应商供货管理、供应商评审等组成；

（7）价格管理是由价格维护、价格评审等组成；

（8）统计分析与追溯是由备件数据统计、备件数据分析、备件数据追溯等组成；

（9）基础数据维护是维护本系统运行的前提，是由备件编码、备件分类等组成；

系统效果

备件管理系统的应用，是把计算机应用与备件管理流程在更深层次上的结合，它的推广应用，将产生的以下几个方面经济效益和社会效益：

◇经济性：

降低采购成本和库存成本，提高资金的利用率。

◇准确性:

为备件管理提供全面、综合的统计分析。

◇实时性：

极大地节省时间、人力于烦琐的统计分析工作，在最短的时间内采集、统计出最新信息，使备件管理效率大幅度提高。

◇交互性：

利用网络的通讯技术，与设备管理系统共享信息，为高层决策提供综合信息。

物料跟踪

系统需求

由于卷烟生产本身的工艺特性，决定了在卷烟质量方面的某些问题，其表现形式和产生原因往往分布在不同的加工工序中。

只要将整个生产过程中各工序的质量控制信息进行关联分析，才能快速、准确地找出其问题所在。

产品追踪就是通过对每批次产品在各加工工序的生产时间和生产批号、各加工工序的在线或离线检验数据记录、各批次使用辅料的质量检测记录等信息进行关联查找，为质量分析人员提供手段和方法来追溯每一批次产品在整个生产的各个工序或环节的质量控制状况，重现该批次产品的整个生产过程，从中发现问题，为质量的改进提供依据。

功能描述

可以通过指定批次号来查找该批次对应各生产工序的生产时间段及所对应的质量信息（各工序的在线或离线质量信息、批次统计信息、趋势图、及原辅料批次信息等），也可通过指定工序时间段来查找在该时间段内的生产批次。

根据批次再现其关键质量参数状态功能示意

车间考核和管理

系统需求

主要从车间角度出发，对车间日常管理工作关心的部分相互局和信息进行记录和统计分析，以满足车间的管理和考核要求。

功能描述

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