烟厂高级排产方法

烟厂高级排产方法一一以楚雄烟厂为例绪论1.1研究目的及意义1.2国内外研究现状MES的产生MES系统国外研究情况MES系统国内研究动态MES系统发展趋势1.3研究内容1.4研究方法企业现状与MES需求分析2.1企业现状2.1.1楚雄烟厂基本情况2.1.2实施MES的问题分析2.2MES需求分析2.3实施MES前的问题分析楚雄烟厂MES系统设计3.1总体思路3.2系统规划3.2.1预期目标3.2.2基本功能模块设计3.2.3系统说明3.2.4系统结构流程图3.3应用基础基于楚雄烟厂的算法分析4.1算法选择4.1.1GA遗传算法4.1.2神经网络算法4.1.3算法选择分析4.2GA算法在排产中的应用4.2.1算法适应性分析4.2.2算法目标与约束4.2.3基于GA的排产算法模型高级排产设计5.1楚雄烟厂MES系统排产逻辑架构5.2楚雄烟厂MES系统排产重要基础数据5.2.1标准生产周期5.2.2标准班数据管理5.2.3工序与设备和人员对于关系5.2.4设备工厂日历5.3楚雄烟厂MES系统排产的实现过程5.3.1生产任务汇总5.3.2生产人物拆分5.3.3宏观产能分析5.3.4排产实现方法5.4项目应用效果五.总结与展望5.1总结5.2展望1.1研究目的及意义随着当代信息科学技术的迅猛发展，信息科学技术已经渗入到各行各业中，并起着越来越重要的作用，信息化已成为衡量一个国家、一个行业现代化程度的重要标志之一。人类社会已经由简单的机械制造业进入到知识经济主导的大数据时代，众多企业依靠信息系统的建设来加强企业管理水平、提高业务能力水平，使得企业在市场经济的竞争中立于不败之地。在我国，由于国情与国家制度的特殊性，卷烟的生产和销售都实行严格的国家专卖制度，不再允许个人的生产、买卖，这样就极大地控制了烟草行业的泛滥。出于强化专卖管理和参与市场经济竞争的需要，从代表国家实施烟草专卖的最高机关国家烟草专卖局到基层的卷烟制造企业，行业上下都高度重视信息化建设，积极地推进现代化信息技术的应用，目前已经取得了不小的成果，尤其是MES系统的引入极大地促进了信息化技术在烟草行业中的实践应用。“十一五”期间是我国制造行业迎来的春天，也是我国烟草行业信息化全面推进、发展、完善的关键时期，国内各卷烟生产企业正稳步地实施生产管理信息化的深入建设。我国多数卷烟制造企业已经实现了设计、生产过程的自动化，一部分企业还实现了厂级（集团）管理的信息化，建立起较为完善的ERP/MRPII系统。顺应行业改革和发展的潮流，楚雄烟厂也建立了自身的自动化系统，并且取得了相当大的成绩，为今后实现建立国内一流的生产制造中心的目标打下了坚实的基础。进入21世纪初，我国烟草行业MES系统的迎来了一个高速发展的黄金时期，在美国，最先将MES定义为“位于上层计划管理系统与底层工业控制之间的、面向车间层的管理信息系统”的制造研究机构是AMR，MES系统为管理层、操作层根据各自的管理需求提供生产计划的执行情况、同时跟踪生产所需的人力、设备、物料、质量等资源信息，为用户提供一个快速反应、柔性的、精细化的制造业环境，主要的目的是帮助企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和提高服务质量。楚雄烟厂引进先进的MES系统，然后与上层机构协调沟通，上层机构进一步给楚雄烟厂下达具体的任务指标，再根据工厂实际的设备状况进行评估测试，同时对原辅材料的储备与供应状态、结合低层设备直接通讯的数据采集系统采集的生产实时数据进行汇总处理，最后生成一份计划合理、可操作性高的面向生产车间的生产调度计划，本系统主要的优势在于在生产调度计划执行过程中，能够全程实现对生产过程的实时监控，包括物料的消耗情况、设备运转情况、产品过程质量等等，从而实现生产过程的精细化与工业化大规模生产。本课题的研究旨在深入探究MES系统在烟厂中的应用，通过数据分析得出MES系统在运用过程中所产生的增效，为烟厂的现代化信息建设方面提供宝贵的参考，同时本课题希望能带动一大批信息现代化理念进入国民经济的生产之中，为国家的现代化建设做出绵薄之力。1.2国内外研究现状1.2.1MES的产生自上世纪八十年代以后，伴随着消费者对产品的需求愈加多样化，制造业的生产方式开始由大批量的刚性生产转向多品种少批量的柔性生产，以计算机网络和大型数据库等IT技术和先进的通讯技术的发展为依托，企业的信息系统也开始从局部的、事后处理方式转向全局指向的、实时处理方式。在制造管理领域出现了JIT、LP、TOC等新的理念和方法并依此将基于定单的生产扶正、进行更科学的预测和制定更翔实可行的计划，在企业级层面上，管理系统软件领域MRPII以及OPT系统迅速普及，直到今天各类企业ERP系统如火如荼的进行，在过程控制领域PLC、DCS得到大量应用也是取得高效的车间级流程管理的主要因素。可以说企业信息化的各个领域都有了长足的发展，但是在工厂以及企业范围信息集成的实践过程中，仍然难以解决这一瓶颈带来的各种问题:在计划过程中无法准确及时地把握生产实际状况，另一方面则在生产过程中无法得到切实可行的作业计划做指导；工厂管理人员和操作人员难以在生产过程中跟踪产品的状态数据、不能有效地控制在制品库存，而用户在交货之前无法了解定单的执行状况。产生这些问题的主要原因仍然在于生产管理业务系统与生产过程控制系统的相互分离，计划系统和过程控制系统之间的界限模糊、缺乏紧密的联系。针对这种状况，1990年11月，美国的调查咨询公司AMR首次提出MES的概念，为解决企业信息集成问题提供了一个被广为接受的思想，就是我们今天要谈的制造执行系统。美国在这方面的研究比其他国家超前，因此在MES项目研究方面美国具有很明显的优势。美国AMRC研究小组在MES的软件开发中将把组件和模块化技术集成了进去。MES/MC工作组所在的OMG对象管理组织(ObjectManagementGroup)制造技术委员会目前正在对MES系统的参考体系结构进行研究。1997年该工作组于发布了征求意见书，使得参考体系结构能够具有广泛的代表性，并且对需要进一步研究的项目进行了罗列。国际制造执行系统协会对MES的定义是“MES提供为优化从订单投入到产品完成的生产活动所需的信息。MES运用及时、准确的信息，指导、启动、响应并记录工厂活动，从而能够对条件的变化做出迅速的响应、减少非增值活动、提高工厂运作过程的效率。MES不但可以改善设备投资回报率，而且有助于及时交货、加快库存周转、提高收益和现金流的绩效，MES在企业和供应链间，以双向交互的形式提供生产活动的基础信息”。1.2.2MES系统国外研究情况CAM、ERP和CAD是发展时间较长的，MES相对于它们是相对较新的发展历史，但是由于MES系统采用了全新的理念，从时间上作为切入点，所以它比其它几个系统能实现更为有效的生产制造管理，毫无疑问，给工厂带来了巨大的经济效益和社会效益，该系统由于其独特的设计理念在发达国家推广非常迅速。在一些工业发达国家，如英国、西欧等国对MES技术的应用、开发和研究都有了非常成熟的经验，尤其在美国企业中得到了迅速的推广与应用。在欧洲，德国对MES今后的主要发展方向做出了总结上规划，德国比欧洲其他的国家在这方面的研究更早，比如德国知名信息技术企业一一西门子公司，就构建起来了一套基于生产建模的MES系统，该系统能够帮助用户把各种专用产品用层级模型进行组织和协同，并且能够对生产作业和业务进行描述，这样就大大的提高了工作效率，降低了生产成本，有效地改善了信息化与产业化之间衔接不起来的困窘。在日本，电子行业的发展是迅速的，许多高端技术产品也是世界领先的，针对MES做出的研究都是集中在系统控制与优化方面，目前已经取得了一定的研究成果，并广泛应用到了企业生产当中，已经取得了很好的成效，对推动国民经济的发展起到了积极的作用，总体而言，日本在MES方面做出的研究呈现出下列特征：一、系统性强，对产品的系统进行了升级、优化，二、重新定义了MES和文化内涵，根据其特征性，进行了完善使其能够更适用于亚洲各国，三、对MES软件的注意事项和必要步骤进行了总结，为其他国家的实施提供了宝贵的参考经验。目前，国外已经形成MES软件产业链，许多发达国家已经拥有了设备完善的系统，能够在实际的生产业中发挥巨大的效率，为国家的现代化建设作出了突出的贡献。据统计，除ERP产品和厂商外，在企业管理应用软件中MES产品名列前茅，这足以说明该产品在全世界范围内受到青睐，MES产品已经逐步成为现代化信息技术产业的主打产品。1.2.3MES系统国内研究动态进入21世纪以来，我们国家迎来了前所未有的发展前景与机遇，同时也面临着诸多的挑战，为建设具有中国特色的社会主义现代化国家，党的十八大明确提出了“建设节约型社会，走新型工业化道路”，信息化作为推动企业转型、提升管理水平、实现节能减排的重要手段得到了快速发展，得到了全国各族人民过的一致好评，而MES作为信息化的重要组成部分，也在此背景下得到了前所未有的重视与关注。由于MES涉及计划、材料、物流、人力、质量、设备等多方面的因素，在实际的操作过程中难免会出现一系列不可预测的问题，从而导致生产制造过程的信息化管控成为制造业信息化中最重要，但也是最薄弱的环节。随着社会主义市场发展，我国政府更注重绿色环保、高效的新型工业化道路，制造企业越来越注重提高生产排产的效率、生产数据的实时采集和分析、提升工人与设备的绩效、加强制造过程的追溯等相关问题。技术的改革创新是一个企业发展的不竭动力，也是一个民族发展的内在动力。每年国内有关主题涉及MES技术的会议也是不计其数，足以证明MES技术在中国正在受到越来越多的人们的关注与重视，主要的会议有：由中国仪器仪表学会生产执行系统分会（MES分会）主办的"中国MES年会”和863计划先进制造系统技术主题专家组主办的“中国制造业信息化MES产业技术论坛”。2012年4月，第七届主题为“建立精益的高绩效工厂”的中国制造业MES应用年会在重庆召开。来自钢铁、机械、烟草、石化、电子、汽车、航空航天等行业的制造企业的信息化负责人，来自国内外知名MES领域的厂商代表及MES领域资深专家参与了会议。并对MES技术的发展前景进行了合理的预测与规划，相信在信息技术迅速发展的今天，MES会被运用到各行各业中，与会企业包括重庆康明斯、长安铃木、建设摩托、格力电器、青岛海尔、美心集团等多家知名大中型企业。上世纪90年代初期，中国就开始对MES以及ERP的跟踪研究、宣传或试点，而且曾经提出了“管控一体化”，“人、才、物、产、供、销”等颇具中国特色的CIMS、MES、ERP、SCM等概念，只是总结、归纳、宣传、坚持或者提炼、提升不够，发展势头不快。据称，中国最早的MES是20世纪80年代宝钢建设初期从SIEMENS公司引进的。中国工业信息化基本上是沿着西方工业国家的轨迹前进，只是慢半拍而已。70-80年代以工厂自动化为主，80-90年代以管理信息化为主。进入21世纪初，仍然以提升工厂自动化水平，普及DCS、SCADA、PLC、FCS和提升管理信息化水平，由开发MIS转向推广普及ERP为主。但是，尽管MES层仍然是断层、残缺环和狭缝，人们对MES的概念、MES在企业信息化的地位已不陌生，并开始形成共识。几乎绝大多数大学和工业自动化研究单位，甚至于国家、省、市级政府主管部门都开始跟踪、研究MES，具体表现为开设MES课程，培养MES研究生，成立工程技术研究、先进制造扶术、制造业信息化工程等相关研究中心和实验室，开设MES网站、论坛和专栏，筹办、主办MES国际研讨会，将MES纳入国家、省、市科技发展规划，成立MES公司和事业部，封闭开发MES产品，借助国内外产品实施MES工程等等。真可谓是从中央到地方，从学会到协会，从IT公司到制造生产厂，从综合网站到专业网站，从综合大学到专科院校，都卷入了MES热潮之中。但是，从总体上看，相对于应用来说，仍以研究居多，而且仍处于浅层研究；就产品来讲，自主研发才刚刚开始，尽管有少数国内IT公司一方面模仿国外的模式，同时也总结提炼中国工业企业MES层面的经验(know-how)，但是仍以实验室产品居多，离商品化还有一段路程;就应用来说，像冶金、石化、烟草、食品等行业虽已有应用，但仍属拓荒者或先行者。尽管如此，仍然有一批出类拔萃者或佼佼者，下面列举流程工业的两个相对成型、成熟和有规模、有影响、有前途、有希望成大气候的国产MES产品。首先是和利时公司，它很像Honeywell，开始做仪表，后来向DCS、PLC和FCS发展，走过了硬件从单机到系统的历程。在搞硬件研究生产的同时，又搞软件，先是过程控制软件，后是管理软件，又走过了由硬件到软件、由企业单层信息系统到集成信息系统的历程。为了满足工业发展需要，它研发了流程行业生产管理系统HOLLIAS-MES(ManufacturingExecutionSystem)o生产管理系统以企业级实时数据库和关系数据库为核心，提供实时信息系统、质量分析系统、设备维护管理系统、能源消耗管理系统、批量管理系统、生产成本核算系统、生产调度系统等功能。为企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。HOLLIAS-MES与DCS、PLC等控制设备具有丰富的通信接口，通过OPCClient模块与不同的控制系统进行数据交换。I/OServers支持OPC、DDE等多种通讯接口协议，可连接到由和利时、横河、霍尼韦尔、西门子、罗克韦尔、ABB、费希尔罗斯蒙特、日立、三菱、欧姆龙等工业自动化厂家生产的DCS、PLC、RTU等设备。并提供ODBC接口，可与ERP等企业经营管理系统集成，实现企业生产的管理控制一体化。HOLLUAS-MES以生产过程信息为核心，为企业决策系统提供直接的支持，丰富的可灵活配置的功能模块可以满足不同行业的应用要求。尽管在商品化、产品化、标准化方面还有很多工作要做，但该软件可以堪称中国式的更贴近中国企业的实用MES。其体系结婚如图15所示。另一个国内知名的产品是浙大中控的ESP-Suite—企业综合自动化整体解决方案。浙大中控也与和利时公司相似，也就是与Honeywell公司相似，也是由从硬件单机到DCS系统，从硬件系统到软件系统，由DCS层、ERP层到MES层的模式发展起来的。ESP-Suite是面向流程工业企业的综合自动化整体解块方案，包括企业资源规划(ERP)、生产执行系统(MES)和过程控制系统(PCS)三个层次的软件产品、工程与技术服务。ESP-Suite企业综合自动化整体解决方案包括以综合信息集成软件平台（基于关系数据库）和实时监控软件平台（基于实时数据库）为核心的一系列应用软件。其体系结构如图16所示。当然，国内还有一些接近T-MES、I-MES和MES-II的产品，不 列举。综上所述，国内的一些产品不能说达到炉火纯青的程度，但基本上符合AMR、MESA、ISA提出的主要定义、模型和标准。不管是国内，还是国外，要推进MES的推广和普及，还任重而道远。1.2.4MES系统发展趋势可以说，在我国的制造业，这些年来对MES的研究和应用取得了长足的发展。从传统的手工业到简单的机械制造业，再到今天的全自动控制系统的实现，这是人类进步的发展趋势，目前机械、化工、钢铁、航空制造等行业对MES的应用研究都在不断拓展，并在各个行业中发挥出了不同凡响的影响力，不同行业、不同的研究者分别从不同的角度对MES系统的应用、集成等开展了研究。例如，化工行业的自动化生产应用技术就是一个很好的体现，如刘君在《制造执行系统（MES）的现状与发展》一文中，对MES在国内的应用情况、发展现状、作用等进行了比较深入的研究。兰窨欣和钟郁娟结合中航工业成飞的实际以MES为例研究了MES系统设计优化技术特点、系统总体设计及关键优化策略，提出了一些切合实际的解决方案。可以预测的到的是MES系统经过长足的发展，在中国的现代化建设中正起着举足轻重的作用，相信随着科技的进步，人类的发展，信息技术会应用各行各业中。MES的发展趋势首先是竞争焦点转向先进理念。分析国内外MES市场的现状，可以得出以下几点结论：MES领域市场逐步趋亍理性，对行业背景、实施经验和实施周期的要求日趋提高，国内制造企业对MES功能以及MES产品成熟度等要求越来越高，只具备基本功能的MES已经兀能满足所有企业的需求。随着企业信息化应用的逐步深入，为提升企业核心竞争力，应用高级排程技术、支持网络化异地制造技术以及具有迎行精细化管理、差异化管理、适用柔性制造应用模块的MES越来越为市场所关注。MES竞争的焦点已经从原来的重价格、重服务转为能够为客户提供拥有先迎的管理思想不理念、拥有行业技术诀窍、提升管理水平的整体解决方案。其次MES智能化是未来发展方向。第一，MES中最主要的内容是生产过程管理，其中必然要涉及生产计划，包括产品的质量计划、消耗计划、成本计划等等，这些计划最终通过调度指令、生产活劢完成。过程优化问题是国内MES研究中的弱项。第二，MES的智能化，也是国内MES研究开发不国外有差距的一个方面。过去，生产过程管理凭借管理人员和操作人员的经验，MES系统仅仅提供了一个替代经验管理方式的操作系统平台。但是，如何将生产管理者的经验固化在MES系统中，在国内MES研究开发中还涉及较少°MES智能化是未来国内MES实现跨越发展的主要方向。第三，产品化程度兀够。国内MES市场仍以研究居多，就产品来讲，自主研发才刚刚开始，尽管有少数国内IT公司模仿国外的模式，开始总结提炼中国工业企业MES层面的经验，但仍以实验室产品居多，离商品化还有一段路程。第四，产业化规模兀足。一个成熟的产业应该是由供应商、服务商（经销商）和用户组成的，而现在的MES多是供应商直接面向用户，产业规模还没有发展起来。MES彻底改善了企业车间生产管理流程，实现车间管理无盲点，生产管控一体化的新模式。它通过集中监控从物料投产至成品入库全生产过程，采集生产过程中发生的所有事件，开对物料消耗、设备监控、产品检测迎行管控，通过兀同的项目看板实时呈现给企业管理者及一线操作人员，让整个车间现场完全透明化。盖勒普MES20多年技术沉淀，14年中国本地化与业项目实施经验，通过全面提高企业制造执行能力，实现产品质量管控、有效控制库存、优化生产流程，开提供强大的集成化服务，最终为制造企业用户营造一个快速响应、有弹性的精细化制造管理平台，帮劣企业减低成本、按期交货、提高产品的质量和服务质量。1.3研究内容本文对构建楚雄烟厂MES系统的设计和实施方案进行了深入的研究，主要的研究内容包括有：分析了MES和企业已有信息系统之间的关系数据交互性，通过对卷烟厂MES系统的需求分析，概括出卷烟厂MES系统的总体要求。根据楚雄烟厂的业务需求，对楚雄烟厂MES系统的设计方案进行研究，主要研究内容包括系统整体结构、系统功能模型、系统集成接口，以及数据库的设计，并以质量管理模块为MES的功能模块代表，进行详细的分析和设计。设备数据采集接口的分析研究，提出卷烟生产数据采集接口组件模型和具体的设计方法。(4)对卷烟厂MES系统中基于滚动窗口机制的动态调度的策略开展分析探讨，并在深入研究卷包动态调度算法的基础上提出了新的算法流程，从而有效地解决了生产调度应用性难题，提高生产管理。在数据采集系统接口研究上，通过对数据采集系统数据规格和卷烟生产1.4研究方法本论文采用实证研究方法，基本步骤是首先找到MES在制造业信息化中的作用及其在卷烟制造分组加工模式下需求的理论框架，再通过设计问卷调查等形式在行业内展开调研，并通过对调研结果的数据分析，得出了传统加工模式下的MES已不适应分组加工模式的要求必须予以优化的结论，然后再以作者所在公司工作的实例，进行了案例研究。二、企业现状与MES需求分析2.1企业现状2.1.1楚雄烟厂基本情况红塔集团楚雄卷烟厂始建于1974年，于1998年7月，与红塔集团构成母子公司体制。2004年9月，与集团总部实现了一体化整合。楚雄有着得天独厚的气候和土壤，所产烟叶因其成熟度好、组织结构疏松、色泽油润丰满而享誉全国。多年来，楚雄州大力推进烤烟基地建设，年产优质烟叶始终稳定在100万担左右。除畅销全国外，其产品还远销欧美16个国家，被国际烟草商称为最可信赖的“南华烟叶”。在2000版《质量守册》和程序文件投入运行后，于2002年4月通过了认证，企业质量管理步入了规范化、标准化轨道。红塔集团楚雄卷烟厂拥有固定资产20多亿元，总资产65.6亿元。楚雄卷烟厂是国家经贸委确定的全国520家重点工业企业和烟草行业36家重点企业之一。2003年企业资产总额为20.4亿元，固定资产原值近8亿元。年生产卷烟能力60万箱。现有员工近1700，其中各类专业技术人员300多人。自1974年建厂以来已累累生产卷烟近2380万箱，实现税利240亿元。在近几年工作中，楚雄卷烟厂围绕“做大品牌、做实市场、做强企业”的工作思路，以提升企业核心竞争力为目标，不断加快现代化建设步伐，在整合内部资源、调整组织结构、加快技改工程实施和信息化建设等方面做了大量的基础性工作，进一步提高了企业综合管理水平，1999年4月，通过了ISO9002质量体系认证，获得认证证书，2001年完成ISO9001、2000标准转换。并于2000年10月份通过了中国质量协会质量保证中心对本厂质量管理体系的认证审核，长期以来，楚雄卷烟厂不断加大科研投入，提高企业产品研发和改造水平，培育品牌。经过芜烟人长期不懈地努力，形成了“迎客松二“盛唐”和“都宝”三大骨干品牌。三大品牌集中度逐年提高，并各自形成明晰的产品线，2003年三大品牌总销量为34万箱，占全年总销量的3/4。通过强化品牌建设，加强研发创新和质量改进工作，加大营销宣传力度，该企业产品结构稳步提高。近年来，该厂主要经济效益指标基本保持19%及以上的快速增长率。改革开放以来，楚雄卷烟厂已累计投入近8亿元进行技术改造，作为烟草行业“十五”期间重点技术改造企业之一，斥资6亿元的十五技改工程按照“国内领先、国际一流”的总体要求进行建设。2001年作为全厂心脏工程的动力中心采用目前国内外最先进的技术、设备，在保证全厂的能源供应的同时，严格按照环保要求进行施工建设，实现了企业能源的科学化管理；同年年底面积为4.2万平方米主体为两层结构的联合生产厂房开工兴建。经过近三年的紧张建设，到2004年7月份联合工房一层制丝线、二层卷包线全部正式投入运行。其它配套设施，现代化的烟叶仓库、片烟高架库等也陆续建设完善。其中，作为楚雄卷烟厂“十五”技改工程的重头戏——SO00KG/H制丝线，精选了具有世界领先水平的德国HAUNI及英国DICKINSON一LEGG公司的关键设备，其控制系统是集生产线自控和管理的管控一体化系统。此外，在保留部分性能良好的高速卷包机组的基础上，通过添平补齐共引进30余台套国际先进的卷包设备和相关连接设备，生产自动化程度得到显著提高。“十五”技改促进楚雄卷烟厂装备水平、管理水平、产品质量和技术水平达上了一个新台阶。2.1.2实施MES的问题分析随着生产职能的变化，跟随市场经济的导向，楚雄卷烟厂主要核心功能成为了卷烟生产制造，为了响应党和国家的号召，为社会主义现代化建设贡献力量，是想中华民族伟大复兴而奋斗，为高效有序的准时的完成生产任务，规划建楚雄卷烟厂MES系统，为楚雄卷烟厂打造一个生产管理综合性信息平台，通过平台的建设，促进信息化手段在生产管理的先进作用，以科学有效的方式、基于事实的决策、注重过程的实施提升楚雄卷烟厂生产管理的水平，降低生产成本、提高产品质量，为生产管理的提升提供技术支持环境。遵循《数字烟草发展纲要》落实“卷烟上水平”和打造“数字烟草”这一任务，楚雄卷烟厂MES系统建设以生产任务的自动排产调度为主线，同时对生产过程中的物料消耗、产品过程质量、设备运行情况的全过程监控，实现生产管理的数字化转变，系统总体的功能需求升级，另外MES系统在实际运行过程中，需要多方系统中的数据作为底层信息来源，充分的利用这些系统是保障MES系统高效运行的关键，本系统需要与车间卷包数采系统、制丝中控系统等底层控制系统和中烟公司MES系统等系统的业务集成。2.2MES需求分析随着楚雄烟厂整合工作的不断深入实施，楚雄烟厂现急需在公司所属卷烟厂统一实施MES系统并实现与公司ERP系统的紧密集成，从而支撑楚雄烟厂的集团化运作。在实现这一目标的过程中，制造执行系统的总体需求表现在：1） 实施高级生产排产系统，使工厂生产指挥中心能够实时、有效地利用现代化的生产控制系统、物流系统以及仓储管理系统等各方面信息，科学组织安排生产；2） 实施生产调度和现场作业系统，"推动”整个企业生产更加高速有效的运转，实现‘敏捷制造，按单生产’的市场需求；3） 实施工厂级的生产监控系统，及时全面了解企业生产执行情况，进行有效的生产过程控制；4） 实施在线质量检测和信息采集，健全质量过程控制体系，使企业质量分析更加全面和及时；5） 实施成本管理、控制、监督系统，提高企业控制成本、降低消耗的能力。2.3实施MES前的问题分析MES作为最重要和最成熟的一种生产现场的管控技术和方法，已经发展了近二十年。近年来，还发展起来许多新的技术和方法，例如Andon（目视化管理）技术、5S方法、准时生产、精益生产、精益物流等等。下面总结的问题面向整个生产现场的管控，不仅限于MES的实施领域。（1）MES系统通用性差国内开发商提供的MES系统通用性程度不高，直接导致商业化的成热产品很难形成。目前的MES系统普遍都是特例式的系统，客制化程度往往高达70%甚至更高。而很多人也对这个问题陷入一个误区fMES就应该是这样个特例式的系统。我们应该做的工作是：先抽象出MES中共性化的东西.再进行模块化的技术开发。想象一下假如做个颠倒，MES的通用化程度可以达到70%，客户化的开发只需要30%，这样不仅开发成本将得到大大降低，而且后期的培训维护也将变得简单。即使是在国际上，这也是MES行业面临的一大问腰。目前已经有众多的人员投入在这方面的研究工作，并巳取得了一定的成果。例如美国卡斯达系统有限公司推出的最新版电子行业解决方案（ElectronicsSuite）。卡斯达公司总裁兼首席执行官ScottToney表示。目前市场其他一些解决方案包括40%标准化功能、20%可配置功能，剩下的40%完全由客户自己开发，并且这40%需要从最基础的编程工作做起，而EIectronicsSuite系统80%是标准化功能模块，20%属于可配置功能.同时系统采用跨平台开放的软件和硬件架构技术，具有更高的性能可靠性。该方案已经在不少公司成功实施，包括日立，索尼爱立信移动通信公司、HutchinsonTechnology、EPICTechnology等。（2） 信息化程度不高这里的不足主要体现在实时监控上，特别是离散制造业，目前国内有些制造企业的自动化程度较低，导致实施MES的实时生产信息必须由人工收集和输入。而通过人工统计的方式，周期太长，响应严重滞后，还伴随着人员工作的不稳定因素，是无法做到生产运行持续平稳的。这种生产环境下的MES与ERP的车间生产管理系统没有两样。MES是作为连接计划层和执行层的纽带而存在，因此要充分发挥执行层MES的作用，必须加强ERP和控制层的建设。（3） ERP与MES问的集成问题MES作为沟通企业计划层和控制层的一环，与ERP交互的重要性显而易见。MES与ERP的信息交互比较复杂，目前大多采用的是通过ODBC或XML方式，结合具体ERP系统的数据库定制。为了解决MES与企业关键业务的接口，ISA一95委员会的文件中有非常明确的表述，不仅描述了MES过程，同时还通过各种功能诸如资源管理和资源分配调度、数据采集、质量保证管理、维护管理、绩效分析、排程、文件控制、工时管理及物料和生产跟踪等之间的交互作用来描述MES过程。国外有些MES公司与ERP厂商都是ISA一95委员会成员，参与了S95标准的制定。虽然范围和功能都还比较小，但是有的MES部分功能巳经可以与SAP等ERP集成。例如西门子公司遵照S95标准，为MES的实施开发了核心产品SIMATICITProductionSuite。由于该产品符合S95标准，从根本上能满足企业管理控制系统集成的需要，又由于它能够动态组织以满足企业变化的需求，因此它成为MES的主角。可以预见，随着MES产品的不断完善。以后MES与ERP需要的集成度盛定越来越高。因此，国内MES公司在产品发展过程中也要尽叮能从基础设计上支持S95标准，为将来的集成问题打好基础。此外，ERP厂商也应该关注并尽快支持S95标准。（4） 平台化问题平台化问题实际是通用性问韪和集成问题的一个延伸，也是国内MES厂商较之国外厂商有明显差距的一个方面。MES提出的MES标准有11个模块，根据企业的不同情况就会存在不同的需求，而平台化产品可以提供丰富可重复使用的“库”，满足企业的不同需求，以及基于国际化标准的制作，可以简化解决与各个系统间集成的问题，避免企业的重复投资。（5） 智能化问题MES系统不仅仅足只给生产人员所使用的，更重要的是要为企业的决策提供支持。在传统的生产过程管理中很重要的一点就是管理人员和操作人员的经验，如何把这些经验固化在MES系统中直接用于生产管理，智能地代替人工作出最优化的判断，这也就是MES的智能化问题。这在我国MES研究开发中还少有涉及。（6） MEs的认识问题MES在国内研发才刚起步，各制造业尚缺乏成功的范例，也缺少专业的实施公司，对其没有正确的观念与认识，推行信心及决心不够。MES现场第一线管理者可能难以正确理解MES导入的意义，反而因透明化使权力有被剥夺的感觉。生产过程中，整个企业从领导者到一线的生产者是环环相扣的，只有每一环都对MES有清楚的认识，才能保证系统的正常运行。（7） 企业自身管理体系问题相当一部分企业领导在实施MES时有一个误区：信息技术能够解决企业管理问题。事实上。许多企业面临的管理问题是不可能靠计算机来解决的，必须靠企业自身通过科学的组织、严格的规章及有效的改革来解决。计算机只能通过信息的获取与加工、一定的流程控制来支持企业管理思想的贯彻。信息技术可以成为提高企业管理水平的有效辅助手段，但不能自动地解决企业的管理问题。要想成功实施MES.企业必须先在管理上下功夫。（8） 人员培训问题无论是对MES的顺利执行还是后期维护，人员培训都有巨大的作用。在MES实施之后。与其直接打交道的便是现场操作人员。MES强调实时数据收集，监督及控制.较之一般数据处理的应用系统，其技术难度较高，须有专业计算机系统技术经验者才足以胜任，因此需要做好人员培训工作。而且如果一线的操作人员了解MES系统，也更容易做好与MES供应商的沟通，使其明确企业需求。资金问题除了以上几点共性问题，这一点也是MES应用发展比较突出的问题，特别是在中小型企业中尤为凸现。很多企业包括一些中小型企业是有引入MES的需求的，但是对整个企业引入MES毫无疑问足一个大工程。耗资也是巨大的，这也使相当一部分中小型企业对MES望而却步。实际上，虽然MES的内容从生产调度、产品管理，质量检测等等无所不包，对于部分小型企业可以只考虑优先就一些最需要的、容易立竿见影的项目实施，等到产生经济效益以后再逐步对其他环节进行改造，这屿就需要企业的领导者有个明确的发展认识。三、楚雄烟厂MES系统设计3.1总体思路烟草行业是在国民经济中的比重不是很大，但却是一个非常特殊的行业，为国家创造了大量的财富，随着中国加入世界贸易组织(wTO)，烟草行业也面临着国外的大型烟草集团的挑战和竞争，企业之间的市场竞争加剧，企业生存面临更大的压力，在这种情况下，烟草企业如何加强内部管理决策、提高企业生产效率、客户的满意度、强化对产品质量的控制，最大程度地降低成本、扩大市场就成为企业领导决策的重中之重。具备一定规模的烟草企业现在基本上已实现了企业资源管理系统(ERP)和车间内的过程自动化控制系统(PCs等)，车间的生产已经高度的自动化，但是如何按照客户的订单要求来最优化安排生产、如何分析、控制质量、如何面对当生产出来的产品不满足当前用户的要求、如何将车间的有效生产数据及时的传递到ERP系统、如何更有效的控制人力资源和物料损耗等、如何更有效的安排仓库管理和运输等等问题又出现在企业的管理者面前。据上述卷烟企业MES系统定位和功能，结合烟草行业信息化系统建设原则，卷烟企业MES系统建设应遵循以下设计原则：系统应遵循“实用、可靠、先进、经济、完整”的原则％，突出实用性、符合MES功能规范，确保系统的安全性和可扩充性。系统要充分体现MES的实时性、执行性、集成性和可视性等特点。方案设计应在:生产计划调度、设备管理、质量管理、基础数据和文档管理、车间管理、数据采集、统计分析、物料跟踪和车间考核功能等方面展开。系统设计应注重业务流程集成为主，总体规划，分步实施。3.2系统规划3.2.1预期目标沟通企业管理ERP系统和过程自动化控制设备的信息集成的作用，真正实现烟草企业全过程的一体化从生产计划、原料调度、生产控制、成本控制、设备维护的核心作用。建成的系统应达到以下目标:建成一个统一的生产指挥调度平台；通过关键点的数据采集提供整个生产过程的数据分析；实现以数据采集为基础的车间考核功能；提供质量的在线跟踪控制和预警提示；实现与已有系统的有机集成。根据需求调研和分析，我们制定了楚雄卷烟厂制造执行系统(MES)的建设目标:主要以优化生产制造平台为核心，建立先进的集生产执行、生产过程分析、工艺质量控制、设备维护管理为一体的管理信息系统，对与生产相关的系统进行全面的信息集成，形成高度自动化的企业生产制造执行中心，以协调生产相关部门协同工作，保证生产全过程的高效协调运转，为实现企业集成自动化提供有力的支撑，楚雄卷烟厂MES对生产设备的管理将覆盖制丝、成型、卷包各生产环节全部生产设备。楚雄卷烟厂已经建立且正在运行的GEN-MIS系统，包括了多方面的内容，总的来说还是比较全面的，而且大部分内容在某种意义上来说也包含了MES的功能。但由于该系统中的部分功能是在不同时期根据需要进行开发并投入使用的，同时，历时多年，很多地方经历了大大小小不同的更改修订，使得整个系统不够井然有序，有些凌乱，给企业工作带来了不便。因此，为适应现代的管理生产模式，实现企业的可持续发展，建立以MES为核心的生产管理信息系统成为济南卷烟厂信息发展的一个方向。建设MES的主要目的就是成为沟通控制层PCS与计划层ERP的桥梁，实现生产层面信息的集成与共享，实现物流、资金流和信息流的三流合一。为楚雄卷烟厂企业生产管理人员进行过程监控与管理、保证生产正常运行，控制产品质量和生产成本提供了灵活有力的工具。加快企业的信息化、数字化建设，从而提高企业的市场竞争力。3.2.2基本功能模块设计⑴计划管理模块:设置工作计划(工作日历)；根据产销衔接计划，自动生成卷包作业计划(月旧/班)；制丝作业计划(日/批次)的编制和调整；能力平衡测算(主要辅料)和计划进度跟踪。基础数据和文档管理模块:质量标准维护和查询；工艺控制参数维护和查询；设备基本信息维护和查询和维保项目信息维护和查询。质量在线管理模块:指根据质量标准，对数采数据进行自动判断，超标情况进行报警，实现质量在线控制和统计分析。设备维护管理模块:设备运行和维修记录管理；以周期性项目为基础的维护、保养、点检和润滑计划管理和生成维修备件领料单和清单。物料跟踪模块:指系统提供原辅料消耗及批次跟踪。车间考核和管理模块:在数采数据基础上对机台进行考核(质量、消耗、产量、设备)和车间人员管理。统计分析模块:指以数采为基础的生产、消耗、质量、设备等信息统计分析和提供可视化的各种图示方式。过程监控模块:包括集成制丝线、储丝楼、卷接包、成型、装箱实时数据，告警显示；提供图形显示平台和提供各种调度指令。数据采集模块:包括制丝、辅料、卷接包、成型、装箱实时数据采集和质量检验检测数据采集。3.2.3系统说明MES的数据采集功能，可以实现对生产现场各种数据的收集、整理工作，是进行物料跟踪、生产计划、产品历史记录维护以及其它生产管理的基础。卷烟生产企业属于流程型生产，生产过程自动化程度较高，设备控制级大量采用过程现场总线控制技术。过程控制则广泛采用以小型机为主的自动控制系统。计算机技术的应用己深入各个领域。这些自动化设备，能自动准确一记录各种生产现场信息。卷烟厂生产管理信息系统是建立在完善的制丝(储丝)数据采集系统、卷接包数据采集系统、质量