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井冈山红色土地上的企业数字化转型升级应用

 01一线 2019-11-01

文/罗余作

1982年,中国烟草总公司成立,穷则思变的吉安老区人民,窝在山沟沟里开展作坊式卷烟生产。接着,因国家正式确立的烟草专卖制度而宣告停产。

1991年,吉安老区请示恢复卷烟生产,同年8月,经国务院批准保留纳入国家计划内管理的地方性国有企业,改名井冈山卷烟厂。

2003年4月,在一片片国际控烟、抓大放小、联合重组声浪中,井冈山卷烟厂挺过磨难,在国家扶持老少边穷的政策支持下,经国家烟草专卖局、财政部批准,正式上划为央企行列。2005年以重组方式并入南昌卷烟总厂。2007年,井冈山卷烟厂经历一次就地技改,才有了旧厂地的新办公楼。2009年10月,更名为江西中烟工业有限责任公司井冈山卷烟厂。2013年,国家在实施第“十二个五年规划”建设时,同意江西中烟井冈山卷烟厂开展异地技改。至此,在井冈山这块红色土地上,井冈山卷烟厂经历二十二年来的发展变革迎来了重大发展机遇,加快了信息变革工厂数字化转型升级实践步伐。

在吉安井冈这块红土地上,井冈山卷烟厂所以能够有今天,得益于国家扶助老区发展政策、政府各级领导、中央老干部的大力支持和全体井烟人坚定的初心和使命努力的结果。井烟人不能辜负领导的关心支持与鼓励:“保留烟厂不容易,技改扩建更不容易!要珍惜项目机遇、咬住时间节点、争做行业典范!”

企业数字化转型升级应用概况

漫漫风雨路,雨后见彩虹。2013年11月,江西中烟“十二五”规划设计井冈山卷烟厂年产30万大箱卷烟规模的易地技术改造项目终于“落地”。2014年9月23日得到国家烟草专卖局批复,11月20日开工建设。面对新厂建设,对井烟人来说,是梦想,是希望,是坚定的信心。几年来,企业围绕“全力对接技改,全面适应新厂”的脚步,踏着新的征程节拍,梦想的是企业先进、管理一流、员工卓越。光阴寸金,只因大家有梦、有付出。按照公司数字化工厂建设的总体规划与要求,结合“两化融合”工作实践,井冈山卷烟厂异地技改项目数字化工厂建设,除同步实现了行业“一号工程”增强迁移、对接了公司财务供应链、原料、营销、数据中心等管理信息系统应用以外,着重系统规划实施了生产制造(MES)、物流高架、动力能管、制丝集控、卷包数采、生产监控和消防等信息管控系统建设,较好地构建了统一、全面、先进的生产指挥和管理信息化平台。易地技术改造项目建成后,于2016年10月22日转入投产。

2016年企业易地技改项目面临竣工初验、新厂投产运行之际,江西中烟信息化重点项目――批次管理信息系统(PBMS)规划“落地”在井冈山卷烟厂开展试点建设。企业以此为契机,充分发挥物联网技术在制造业转型升级中的作用。批次管理系统整体架构设计为“四横一纵”,在横向上建立外部系统的数据应用层、批次业务管理层、硬件设备接口模型层、底层服务组件控制层四个应用层级,在纵向上建立集数据仓库、功能应用为一体的集成统一平台。

这些年来,企业一直秉承“坚定信念、艰苦奋斗,实事求是、敢闯新路,依靠群众、勇于胜利”的红色文化理念,始终坚持敢于求实创新、与时俱进,牢固树立“两个至上”的行业共同价值观,瞄准“打造‘小而精,小而优’的卷烟制造工厂”这一目标,紧紧围绕“引势而起、蓄势待发、破势而出”三步走的工作思路发展。井烟人相信:“世界上最聪明的人是最老实的人,因为只是老实人才能经得事实和历史的考验”。也就是“听话照做”的道理。事实证明,现实有了理想的指导才有前途,反过来也必须从现实的努力中才能实现理想。全球控烟浪潮磨练了井烟人的意志和共识:“今天的现实是不够美满的,但是美满的现实需要我们大家共同去创造”。当前,企业无论是管理水平、装备水平都有着翻天覆地的变化。由于同步实现了信息变革工厂数字化转型应用,大大提升了企业工作效率、生产效率和管理效率。2017年投产运行的第一年就圆满实现了达产达标成效。

一、企业网络架构

井冈山卷烟厂根据实际需求,设计了两路网络出口,分别为中烟专线网络和internet网;网络架构按层次结构分为两层,基于安全生产考虑,按功能分为三个子网,分别为生产网、监控网和办公网,子网间通过配置安全策略,达到逻辑隔离的效果。整个网络由网络出口、管理中心、数据中心、生产网、监控网、办公网组成。通过不同的网段划分将各个功能网独立开来,各类信息数据通过核心交换区汇入数据中心,最终由生产制造执行系统(MES)与批次追溯系统(PBMS)对数据进行分析展示,以供企业管理层决策参考。

二、厂级信息系统集成平台

1、MES生产制造系统是厂级信息系统集成平台。主要提供生产管理及决策支持两大服务功能,由系统集成14项业务模块进行实现,其由客户端层、服务器层、底层系统三层结构组成,整个MES系统不断从生产现场的底层系统收集生产、工艺、质量、设备、能源等为主要五大类实时数据。在生产管理方面,企业不同角色用户下达本岗位的工艺标准或日作业计划,系统将其自动传递至下道工序进行确认,全部信息确认完成后,生产信息方可进入生产线控制系统,启动对应的设备,这样就达到了精准生产控制的作用。MES系统的生产驾驶舱界面,主要是面对企业管理层对各种生产、质量、设备运行数据进行展示,能够基于不同角色的不同关切,对生产计划、配方数据、工艺指标等关键信息更新进行提醒,方便快捷的查看到用户最关心的生产信息,实现生产运行情况驾驶舱应用。为各个管理层提供业务决策的数据支持。

MES生产制造系统的主要功用

初步实现了对生产制造的全过程管控。系统对生产过程的管理包括两个方面:一是对生产线的状况实时反馈。从制造工单下达、领料、作业准备、加工作业、等生产全过程。对生产作业过程的每一个行动细节进行记录追踪,实时动态的反馈生产现场的在制品状况。二是对生产车间作业过程的管制。除了对生产现场的反馈,系统最重要的是对作业过程的控制从投料、加工时间、工艺路径等方面保证生产线的顺畅运转,尽可能的减少加工错误,操作错误,提供合理的操作员作业模式,和完善的控制功能,以保证管理层、生产计划调度部门对制造部门、班组、操作人员的各项指令命令,能够顺序下达并执行。

初步搭建了对生产设备的检维修体系框架。

系统可记录全厂的设备台账信息与维修保养情况,帮助管理与维修人员及时掌握当前设备的运行情况

2、PBMS批次管理系统是厂级集成批次管理统一平台。通过建立并完善实物信息识别码标准规范,快速实现物料和卷烟成品批次数据的录入采集、判断防错、查询统计等操作,及时跟踪物流流转和生产过程批次的变更情况,实现了卷烟生产数据链完整性管理和全过程的跟踪与追溯。其中,生产管理模块对联营加工卷烟生产过程的投入、产出、质量等信息进行汇总,为用户提供查询功能。与生产管理模块交互的外部系统是MES系统、一号工程系统、糖香料系统和质量追溯系统。外部系统数据应用层是通过对外部系统数据的整合,有效打通物资、生产、工艺、质量、仓储物流、成品管理等业务关联环节,提供完整数据供应链一体化的流程支撑,让全供应链数据转化成信息,信息融于管理,为管理服务,提升业务和信息化管理水平。

PBMS批次管理系统的主要功用

PBMS批次管理系统共含基础数据管理、物资管理、生产管理、成品管理、数据上报管理和系统配置管理6大功能模块。

系统基础数据管理模块主要是对系统运行过程中涉及的公共数据以及数据字典项进行维护。数据内容主要包括:国家数据、行政区数据、工厂数据、仓库数据、物料数据、客户数据、供应商数据、人员数据、生产数据、系统公共参数等。该部分信息由系统管理员和相关业务人员统一进行配置管理,保障系统的正常使用。

物资管理对工厂联合加工卷烟需要进行批次管理的原料、辅料、香精香料等进行管理。

生产管理模块对联营加工卷烟生产过程的投入、产出、质量等信息进行汇总,为用户提供查询和质量追溯功能。

成品管理对公司联营加工卷烟成品的调运、出入库、覆盖贴码、作废条码、条码关联等信息进行管理。

数据上报管理模块是批次管理系统针对系统中已经存在、需要向浙烟中烟批次管理系统发送的物料信息、成品信息和生产过程产质耗信息等,提供的数据上报集中服务接口。系统提供了接口数据集中展示、统计、审核、上报、取消上报功能。

系统管理为用户提供系统配置管理功能和系统配置所需基础数据的维护。系统管理内部模块交互包括权限管理与用户及角色管理、权限管理与菜单管理,系统根据用户角色为用户配置系统各菜单的操作权限,操作权限细化到操作按钮级。

三、厂级生产管理平台集成的内部管控系统

企业通过建立MES生产制造系统和PBMS批次管理系统集成内部各管控系统的功用主要包括:

物流高架系统

包括片烟、辅料、成品、箱式储丝和丝束嘴棒物流自动化系统。物流高架内部建立了物流机械设备、电控系统、计算机信息系统集成。外部使片烟、辅料、成品、箱式储丝物流系统和企业MES、各生产子系统之间能够系统集成、接口兼容、互联互通、无缝连接、资源共享、安全可靠。物流计算机信息的系统总体结构、软件结构、应用软件的设计与硬件、系统支撑软件合理配置、协调统一。各物流设备与各生产子系统设备之间的机械接口,使其器件统一、标准通用、合理顺畅、协调匹配。物流电控的系统集成,使电控接口、电气连锁能够集成,使其器件统一、标准通用、互连互通、实时有序、协调匹配。同时,提供了对消防系统、能源系统、数据采集等独立公用工程的接口。片烟、辅料、成品、箱式储丝物流系统建设符合建设使用规范。

物流高架系统职能范围:

片烟物流系统:从烟包入库起到制丝线开包机(包括半自动开包机和全自动开包机)前的一台输送设备止(含升降机,不含开包机)。

辅料和丝束嘴棒物流系统:辅料物流系统从辅料配盘开始、到自动入高架平衡库、最后通过AGV把辅料送至卷接包机组、装封箱机组、滤棒成型机组止(含辅料入存放,辅料出库发放、余料/空托盘回收)。

成品物流系统:从成品入库区内垂直降落机出口开始,经成品件烟分拣线、机器人码垛入库,最后至链板式伸缩机(含链板式伸缩机)装车出库为止。

箱式储丝物流系统:从成品烟丝装箱开始(不含装箱机及其下面的输送机),经AGV输送系统送至指定的区域存放。当需要生产时,AGV系统将指定的成品烟丝箱输送至出库输送系统,经翻箱倒料机(不含翻箱机)翻倒至喂丝机料仓(不含喂料仓)内。

丝束嘴棒物流系统:嘴棒区域内部物流管理。

物流电控系统:包括集成所需配置的电控柜、PLC、现场总线、检测系统、识别系统、桥架、电缆电线、现场操作站、RF设备(含手持)、成品库(箱式储丝库)RFID;片烟、辅料、成品、箱式储丝物流系统的本地监控硬、软件;本地监控至物流中控室、物流设备间的综合布线。

物流计算机信息系统:按照统一平台、统一数据库、统一网络、统一标准的原则,对系统进行统一规划建设,采用集中部署方式,实现片烟单独管控以及辅料、成品、箱式烟丝的一体化管控。物流系统要料终端与卷包数据采集系统现场终端共用(卷接包机组、装封箱机组、成型机组都有数采系统终端),硬件由卷包数采系统提供(卷接包机组、装封箱机组、成型机组都有数采系统终端),物流系统在终端上安装相应程序实现同界面操作,并实现与卷包数据采集系统数据交换。

物流系统需向制丝管控系统提供片烟包数据和连接设备的联锁信号,同时具备硬联锁的功能。

在片烟中控室设置液晶显示器,在辅料与成品中控室设置拼接屏(均用于高架库视屏监控),需由物流系统供应商提供液晶显示器和拼接屏。

物流系统与国家局一号工程实现连接,在成品整托盘出库设计中应安装RFID设备读托盘码能显示整个托盘所有件烟一号工程码信息;在入库扫码设计中考虑一号工程码校验功能。

制丝管控系统

制丝生产的集中控制和远程监控。全面实现了由制丝中控对制丝生产全过程的集中控制、远程监控,减少了现场人员的工作量,提高了生产效率。

制丝生产的工艺防差错和批次追踪功能。制丝监控系统实现了批次比对,防差错功能,有效避免了人为出错料、进错柜的情况。同时,可通过制丝管控系统批次追踪功能查看任一时段已结束生产的批次信息,自动统计和生产任一时段车间生产消耗和产出,为成本统计分析提供了真实、详细的数据支撑。

制丝生产的全过程数据采集功能。通过制丝管控系统彩虹图功能查看当前车间正在生产批次的各项参数指标,直观反映该批次的一个生产情况,通过彩虹图一定程度可作为生产指标调整的依据。

卷包数采系统

井烟卷包数采系统采用符合国际规范的三层架构体系,主要包括车间生产管理系统(PMS系统)、车间协同终端系统(WCT系统)、数据采集系统(DAC系统)、车间集中监控系统(ISP系统)等四大子系统。

能源管理系统

能源管理系统通过搭建三层网络架构平台,对动力中心公用设备各类子系统进行集成,实现对整个动力设备的集中监控、数据采集、统计管理等功能,满足生产保障系统工艺的全面需求,提升设备生产效率及能源使用效率。并可按MES系统要求,提供各种透明通畅的数据。

企业通过建立MES生产制造系统、PBMS批次管理系统集成内部制丝集控、卷包数采、物流高架、动力能管等管控系统和与公司和行业相关系统对接,建立覆盖卷烟原辅材料、卷烟生产和成品的批次管理应用、生产制造过程数据挖掘分析与运用,精益生产和智能物联应用。先进的信息化工具和手段为实现企业精细化管理、柔性化生产、均质化加工提供了基础保障。对于推进信息化和工业化融合(即“两化融合”)发挥了积极的作用。在打造江西企业信息化建设企业特色和达成物联网数字化工厂目标建设方面成为了一张“吉安名片”。

新形势下工厂信息化平台的优化与改善

近三年来,企业信息化工作围绕工厂数字化核心职能,充分领会和理解卷烟高质量发展的深刻内涵,实施“质量提升、效率提升、动力提升”三大工程。一方面,在应用智能生产方面,继续同步跟进运用了大量的自动化控制手段,包括大量的底层控制单元、数据采集单元。通过直接从一线收集实时数据,建立起冗余备份的数据库服务器,构建全厂数据中心。让数据直接在企业网络中高速流转,让数据为企业经营决策提供服务。另一方面,在智能物流管理层面,坚持采用多项物联网信息传感技术助推数字物联智能升级。广泛运用无线网络、二维码、数据采集器手持终端(PDA)和 射频识别(RFID)条码系统配套硬件、传感器和物联网等技术,集成了动力能管、高架物流、制丝集控、卷包数采和生产制造执行系统等各环节数据,建立了覆盖卷烟工业全产业链的数据采集、物料全生命周期信息(包括质量)追踪追溯和数据共享能力,实现了企业供应链和生产无缝衔接、实现了工厂物理世界和数字系统融合和数据驱动生产协同,促进了企业物资流转、库存管理和产品质量控制效率;同时,基于生产线过程检测、实时参数采集、生产设备、材料消耗等领域的智能监测,实现生产过程物料、设备、系统、人员等信息即时交互能力和大数据分析,提高了生产智能控制,为企业决策制定和产质耗效率协同改善提供支撑应用服务。

四、工厂数字化未来展望

今后,企业在“集成各路特色,打造行业典范”、成为展示“科技进步、工艺先进、社会责任、行业文化”四个窗口要求下,将继续加大信息技术队伍人才培养,包括信息部门与业务部门协作培养各层级技术人员,实现信息化技术多能员工培养。组织开展技术攻关,积极进行了各信息化管控系统功能优化与改善,全面拓展信息技术在质量、安全、成本、考核等方面的深度应用,强化利用信息化手段。有效实现精准采集、监控、分析设备现场状态,提高设备保障和制造能力。同时,继续增强数字化工厂IT基础建设,完善运维管理体系,强化系统运维保障,提高数据的准确性。继续提高运维队伍对数据的日常监控、开发、系统运行风险管控和应急反应能力。通过建立系统日志,周报和月报,业务变更清单和系统运行问题清单等运维保障日常优化和改善工作机制和管理模式,抓好业务诊断监控一体化平台建设。目前,在公司初步建立数据中心背景下,一是正在对核心系统的数据统计分析与应用重新梳理规划,拓深数据运用的领域范畴,先期推进科学的、以数据为依据的质量分析与改进工具SPC软件,应用于批次数据统计分析应用。以整个批次流转的深度谱系数据为基础,挖掘数据利用价值,建立多维度的分析统计。实现生产品牌物资流转、生产过程、工艺质量、生产消耗跟踪与追溯;实现对物料流转、生产、消耗、质量、能源分析统计;通过多手段来提升卷烟生产过程中的产品质量精益管理水平。二是正在积极探索利用二维码、射频识别(RFID)、区块链、云计算、物联网、大数据等信息技术,不断增强两化融合和企业数据自动采集、传输、存储、分析、决策和优化水平,实现企业内部核心业务系统纵向整合、企业间业务系统横向集成以及业务协作、产品全价值链和全过程数据的集成共享。以数据为新驱动要素,加快培育应用新技术、新产品、新模式、新业态。

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