基于“三三”的烟草MES解决框架以及在常德卷烟厂的应用

　　摘要:随着烟草行业分组加工模式的不断引入和应用，各烟草生产企业对MES提出了更高的要求。本文基于GE的Proficy 软件产品，提出适合烟草行业生产模式的独特的“三三”MES解决方案框架，并将其应用到常德卷烟厂芙蓉王制丝专线项目中，从运行效果看，基于上述思想的MES系统真正实现了烟草行业所期望的“管控一体化”，搭建起常德烟厂“数字烟草”平台。

　　1. 项目背景

　　国家局在《中国卷烟科技发展纲要》中明确提出：要以市场为导向，保持和发展中国卷烟的特色，大力发展中式卷烟。分组加工是发展中式卷烟的关键，为此需要在卷烟原料、产品设计、加工工艺、加香加料 、设备及控制等方面开展针对性的优化和重整。实现产品设计系统化、加工精细化、控制智能化、生产集约化。

　　为此，烟草MES必须能够满足全配方、分组加工的要求，通过烟草MES，打造中式卷烟特色工艺，实现产品“个性化”、“差异化”，提升烟叶原料使用价值。

　　2.GE的Proify MES解决方案简介

　　GE Proficy是GE 推出的拥有统一结构的综合软件解决方案品牌。 Proficy包括iFix HMI软件、Historian 实时历史数据库、Plant Application 工厂应用模块、Portal 企业门户、DataMart 数据仓库、Workflow等系列产品。Proficy通过持续提高实时企业的生产力、赢利能力和竞争优势为企业提供了一个真正综合的、开放的商务解决方案。Proficy将 GE制造领域的专业经验和六个西格玛方法相结合， 控制和优化生产过程，采集、分析数据，并将数据转化成信息，使得用户能进行实时操作，确保生产流程顺利、高效运转，并得到更高的投资回报。

　　Proficy是市场上最好的工厂性能分析和生产执行解决方案, 在打造烟草行业MES解决方案时，GE突破市场上现有的MES构建模式，提出“三三”的构架思想，真正实现“管控一体化”。“三三”是指“三模统一”、“三级协调”、“三级联动”。

　　“三模统一”是指现场设备模型、生产执行跟踪模型和计划调度模型是一致的。“三模统一”使得模统一”的思想突破了国内现有MES的粗放的“金字塔”建设模式，使得MES系统的内容和搭建更加清晰、全面。使得生产调度指令能够细化到机台、储柜，生产执行跟踪模型能够细化到工序、机台工单，生产控制参数能够直接下达到设备。

　　“三级协调”是物料管理在生产过程中不同阶段的管理模式。在计划阶段，计划调度层提供物料需求计划给各高架库、平库以及糖香料厨房和配送中心；在生产前，执行跟踪层向各高架库、平库以及糖香料厨房和配送中心发出准备出料指令；在生产时，执行跟踪层向各高架库、平库以及糖香料厨房和配送中心的控制系统发出出库指令。三级协调能够保证物料及时准确地进行供应，保证现场生产。

　　“三级联动”是指计划调度层、执行跟踪层、过程控制层在生产过程中进行生产联动。当计划调度层下达指令后，执行跟踪层随即根据指令下达相应的工艺控制参数的过程控制层。同时过程控制层反馈信息到执行跟踪层，执行跟踪层更新工单执行状态，并反馈给计划调度层。计划调度层在根据反馈状态和订单进行重新排程和滚动调度。“三级联动”是实现生产自动化系统的关键。通过“三级联动”，可以进行高架库的出料正确性检验，可以进行工单执行的防错联锁。并可以实现生产的“一键式”触发，能够实现真正意义上的“管控一体化”。

　　3.基于“三三”的Proify解决方案在常德卷烟厂的应用

　　常德卷烟厂是全国的烟草生产重点企业，“芙蓉王”系列卷烟占据了中国高端烟草的主要市场。根据生产的需要，常德卷烟厂要新建一条 6000 公斤制丝生产线，生产线采用国内领先的分组加工工艺，可以适应市场对小批量，多品种的需求。同时，为了提高生产管理的水平，提高整体生产自动化的能力，常德烟厂提出在传统的制丝控制系统和监控功能之上引入 MES 生产管理系统，旨在加强对分组加工生产的指挥作用并提高效益。

　　常德卷烟厂制丝专线MES系统根据功能可以划分为下列几个子系统：系统管理子系统，生产管理子系统、工艺管理子系统、质量管理子系统、设备管理子系统、系统建模子系统以及报表子系统。

　　在硬件网络架构方面，采用iFix双机冗余方式进行现场数据采集，并将实时历史数据存放在单独的Historian服务器中。采用Stratus 容错服务器作为MES的主服务器，保证系统的稳定运行，同时单独设立MES业务历史数据库用于存储MES业务历史数据，以减轻MES主服务器的负荷。

　　采用控制网和MES的双网架构，以保证控制网的网络安全， 控制网采用1000M的ProfiNet冗余环网。管理网通过防火墙向公网发布监控画面和WEB报表。

　　在应用“三三”架构时，我们以下方面进行考虑和规划。

　　1)计划排程方面，为了实现工单和控制参数的一键下达，需要突破过去排产仅仅到工艺段的粗放模式，为此，在计划排程的模型建立中，储柜以及具体的加工设备都进行了建模。优化排产时，系统自动优化产生的工单细化到储柜。同时，为了进行滚动调度，各储柜的状态也及时反馈的排产模型中。

　　2)生产协调方面，MES除要完成相应的功能之外，还需要相关的厂商进行配合。如物料信息在不同设备上位系统之间的传递。工单信息下达和工单执行信息及时的反馈都需要设备厂商在设计和联调时充分考虑和设计。

　　3)工单下达方面，和各系统集成商进行协调，规定相应的工单状态字、控制通道号，使得工艺参数、控制工单能够虽工单一同下达的生产现场。

　　整个项目于2009年8月投入试运行，2009年10月进行量产。目前，系统运行稳定良好。客户对整个系统的性能和作用给出高度评价。该项目的实施为常德卷烟厂打造“数字烟草”打下坚实的基础。

　　4.总结与展望

　　本文针对烟草行业的分组加工模式，提出“三三”的MES架构思想，并在常德卷烟厂芙蓉王制丝专线进行应用。从系统的运行效果看，实现了烟草加工“管控一体化”的目标。未来，在我们将和合作伙伴秦皇岛烟机一起，为常德卷烟厂实施智能在线评估功能，将烟草MES的应用提升到新的高度。

　　关于GE智能平台

　　GE智能平台是一个提供高新技术的企业，它为世界各地的用户提供用于自动化控制的软件、硬件和技术服务以及嵌入式计算。我们为用户提供一个独特的，灵活的，超可靠的技术基础，使得他们在包括能源、水处理、消费品、国防和防御，以及通讯等产业领域获得持续的优势。GE智能平台是一家总部设在美国弗吉尼亚州的夏洛茨维尔的全球性企业，是GE企业解决方案集团公司的一员。想获取更多信息，请访问：www.ge-ip.com。

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