MES在煙草行業中的應用

　　制造執行系統（Manufacturing Exe cution System，MES）是美國管理界上世紀90年代提出的。美國先進制造研究機構AMR（Advanced Manufacturing Research）通過對大量企業的調查發現，現有的企業生產管理系統普遍由以ERP／MRPII為代表的企業管理軟件，以SCADA、HMI（Human Machine Interface）為代表的生產過程監控軟件和以實現操作過程自動化，支持企業全面集成的MES軟件群組成[1,2]。由于MES強調控制和協調，使現代制造業信息系統不僅有很好的計劃系統，而且能使計劃落實到實處的執行系統；因此，MES在國外的企業中迅速推廣開來，并給企業帶來了巨大的經濟效益[3]。企業認識到只有將數據信息從產品級取出，穿過操作控制級，送達管理級，通過連續信息流來實現企業信息全集成才能使企業在日益激烈的競爭中立于不敗之地[4]。
1 煙草行業實施MES的必要性
1．1 煙草企業生產經營特點的需要
　　煙草行業國家實行?？兀渖a總量由國家計劃下達，煙草工業企業只能在國家計劃的基礎上，進行進一步分解，優化產品結構，降低成本，以此來滿足消費者的需求。目前煙草工業企業生產計劃受市場影響越來越大，大部分企業明顯感到計劃跟不上變化，面對銷售部門對產品交貨時間的嚴格要求，面對營銷計劃的不斷調整和生產過程中品名的更換，造成了生產計劃不斷變更。
　　在這種生產模式下，企業的銷售部門需要對生產部門的情況非常了解，掌握生產線的實時數據，避免簽訂不合理合同，避免出現交貨期根本無法保證等問題；而生產部門也需要及時掌握當前的各項訂單情況、要能夠及時掌握生產的歷史情況和現時數據，快速準確地根據銷售合同和調度計劃制訂科學合理的生產調度計劃。要實現上述的功能要求，需要的不僅是先進的生產設備和能力，更重要的是保證從接單——編排生產計劃——生產——控制——派送等一系列各個環節的信息暢通，在企業的計劃層與生產控制層之間建立起“直通車”。
1．2 煙草行業發展的需要
　　全國煙草行業總體上是一個產大于銷的狀況，生產能力遠遠大于市場需求。找出影響產品質量和導致成本增加的因素，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產線的運行效率已成為每個企業所關心的問題。煙草企業要達到成本和質量的雙贏，必須嚴格控制產品生產的全過程和影響生產的各種因素。有效的方法就是加強對原材料和人員工時的全面監控與調度，對生產線上的各個點進行有效地監控和信息管理，加強生產資源綜合調度管理，使之發揮最大效益。
1．3 煙草企業信息化的需要
　　目前，煙草企業整個生產過程集成化程度很高，自動化技術應用十分廣泛，在長期的信息化應用過程中，實現了過程的自動化。在管理信息化方面，隨著企業信息化建設的不斷深入，ERP等信息化管理軟件，逐漸為眾多的企業所接受，并開始廣泛應用于企業管理中，企業也因此取得了一定的管理效益。信息化可以把生產的高度自動化和管理現代化有效地結合起來。
“　　以信息化促進工業化”是制造業提高生產經營水平的必然選擇，但是應當看到，煙草企業底層生產控制系統雖已基本實現了基礎自動化和過程自動化，并且在此基礎上形成了相對獨立的系統，但是每個系統都有各自的處理邏輯、數據庫、數據模型和通信機制，從而形成一個個信息孤島，導致信息資源缺乏共享和生產過程的統一管理。同時，底層生產控制系統和上層的管理系統之間缺少一個中間層軟件，這使得底層大量的數據閑置，不能為管理層提取出有建設性的信息。例如，重慶煙草公司涪陵分廠，有4個控制中心：制絲工段中控室和能源中控室、LGV中控室和卷接包數采控制室。雖然各個控制中心從硬件通訊上是相通的，但在軟件上卻相互獨立，不能提供資源共享。同時各個控制中心都有各自的數據庫，由于這些數據庫相對獨立，且數據庫格式也不盡相同，與上層管理系統又缺少一個中間層軟件的溝通，使得底層大量的數據閑置，不能為管理層提供有建設性的信息。
2 實例分析
　　以重慶煙草公司重慶分廠為例，以大型關系型數據庫技術為基礎，采用面向對象技術、軟總線技術，建立開放的、敏捷的制造執行系統，從而實現對生產信息的監測、控制以及生產過程的優化管理。
2．1 關鍵技術
　　由于煙草企業制造集成系統是面向卷煙生產全過程，為實時生產管理服務的。因此，設計和實施重慶分廠制造執行系統（MES）必須根據實際，結合制造執行系統（MES）的發展趨勢，采用以下關鍵技術：
　?。?）建立高通用性的構架。可以將分廠實施的制造執行系統的結構分為3個層次：領域層、對象層和基礎架構層，3層之間相互獨立，從而為MES的高度集成性實現提供了技術保證?；A架構層是基于CORBA、RMI（Remote Method Interface）和DCOM等公共標準規范而建立的，是一種理想的軟總線，尤其CORBA的分布對象技術，可以通過裝配或擴展對象實現一個特定的應用軟件系統，對象可以在不影響系統中的其他對象交互關系的前提下被修改，真正實現軟件構件的即插即用。
　?。?）提高可集成性。從技術發展角度和用戶需求來看，軟件結構本身應能與其他應用系統集成，做到信息共享和資源共享。因此，在進行軟件結構的設計時，充分考慮到了這一點，不僅提高了企業MES中遺產系統的生命周期，降低對信息系統的投入，同時，也為目前及將來選擇較為合適的各種軟件提供了更大的空間。
　?。?）提高互操作性。采用SYBASE的PowerDesinger ll數據庫，統一的數據庫平臺以及該平臺的開放性保證可從不同的MES系統以及不同模塊中裁剪不同的功能，以滿足某個特定任務的需要，實現互操作。
　?。?）基于微軟的．NET平臺開發技術。．NET框架旨在實現下列目標：提供一個一致的面向對象的編程環境，而無論對象代碼是在本地存儲和執行，還是在本地執行但在Intemet上分布，或者是遠程執行；提供了一個將軟件部署和版本控制沖突最小化的代碼執行環境；提供一個保證代碼（包括由未知的或不完全受信任的第三方創建的代碼）安全執行的代碼執行環境；提供一個可 肖除腳本環境或解釋環境的性能問題的代碼執行環境；使開發人員的經驗在面對類型不同的應用程序（如基于Windows的應用程序和基于Web的應用程序）時保持一致；按照工業標準生成所有通訊，以確?；冢甆ET框架的代碼可與其他任何代碼集成。
　　致成本增加的因素，提高計劃的實時性和靈活性，同時又能改善生產線的運行效率已成為每個企業所關心的問題。煙草企業要達到成本和質量的雙贏，必須嚴格控制產品生產的全過程和影響生產的各種因素。有效的方法就是加強對原材料和人員工時的全面監控與調度，對生產線上的各個點進行有效地監控和信息管理，加強生產資源綜合調度管理，使之發揮最大效益。
2．2 系統結構與組成
　　在煙草企業信息化過程中，MES是生產自動化與管理信息化之間的重要橋梁，根據煙草行業的自身特點，即混合模式的生產方式；生產計劃變動頻繁；較高的生產預測性要求；設備需要維護量大，生產工藝柔性小，維護頻繁等，煙草工業企業的MES系統模型的構建應注重從生產計劃下達到成品產出的生產優化信息，即對上層計劃管理是執行，對下層控制系統是指揮。除此之外，設計和建立MES系統的必要條件是建立完備的數據采集系統，MES需要的數據直接來源于生產過程控制系統，監控系統和數據采集系統采集的實時數據經過處理后，生成生產過程信息，供MES系統使用。煙草企業MES系統可以實現以下功能：生產調度、生產查詢、生產過程監控、質量控制、物流跟蹤、物耗成本、安全消防監控、能源動力管理、設備維護以及人力資源管理。圖l是了重慶分廠的MES與管理信息系統、底層生產控制系統的相互關系與數據傳遞情況。

2．3 系統目標
　　該系統根據多年的煙草行業經驗設計，企業重點突出了生產、質量、設備管理的三條主線，圍繞它們進行設計、開發，以適應重慶分廠生產的實際情況，也滿足了現場生產管理的需要。該廠的MES是建立在完善的工商數據采集系統、能源管理數據采集系統、一號工程數據采集系統等各類數據采集系統上的，把數據采集用于生產的實時指揮、質量的在線控制、設備的預防維修上，由此為煙草企業提供了一種全新的生產管理模式，使煙草企業的生產管理上升到全新的管理水平，具體實施要求如下：
　?。?）利用數據采集系統所獲取的實時數據實現生產過程、產品質量的在線監控，提高快速反應能力，促進生產管理由被動指揮型向以預防為主、在線控制的主動實時指揮型管理體系發展。
　?。?）工商數據采集需要填報的各類報表都涉及卷煙、單位或者煙葉代碼，決策管理系統基礎代碼體系采用的是國家局標準代碼，但是大多數煙草企業多年來的業務或者統計系統都是用企業自編的代碼。雖然工商數據采集報表中的代碼都使用國家的統一代碼，但數據采集系統為了方便用戶，系統支持用戶沿用以往的編碼習慣，實現的過程是填報報表，用戶填寫自己企業的自編碼，然后再數據審核，系統利用預先維護好的代碼對應表進行自動轉換，把本地代碼（自編代碼）轉化成國家標準代碼。為了識別不同業務系統的基礎數據，必須進行企業自編的本地代碼和國家代碼的一對一或多對一的映射。
　?。?）利用能源數據采集所獲取的相關數據，監視企業內部各公用工程生產和消費情況；分析各部門資源利用效率和節能潛力；監控設備運行、能耗狀況；統計各部門、各車間能源消耗狀況；實時監測產品能源單耗、各工序能耗、大耗能設備的能源利用。另外通過數據采集，還可以與生產調度系統密切結合，實現對企業內部水、電、氣等公用資源進行管理；完成生產與能源的協調管理。合理利用資源，為企業信息系統提供包括企業能耗成本、企業能耗定額的管理。
3 結束語
　　制造執行系統軟件彌合了企業計劃層和生產車間過程控制系統之間的間隔，是制造過程信息集成的紐帶。MES通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，同時也為敏捷制造企業的實施提供了良好的基礎。深刻理解MES這一先進的管理思想，把握它的發展趨勢，對于如何研究和推廣MES應用具有重要的理論和應用價值。以往MES通常是一個很大的整體軟件系統，其定制和維護的成本很高。隨著計算機支撐技術的發展，開發更加模塊化、更具柔性的MES系統成為可能，實施和維護MES的成本大大降低。因此，MES作為流程CIMS的核心，在煙草工業生產的綜合自動化進程中有好的應用前景。