解析西门子MES平台在卷烟厂中的应用

　　部分  项目背景

　　为了响应国家局的"数字化烟草"战略，以及实现生产过程快速反应、敏捷制造的目标，武汉卷烟厂2006年实施了生产制造执行系统（MES）项目，其宗旨是建立现代化生产指挥中心，并实现与生产自动化控制系统的有机集成，使生产相关部门进行协同工作，保证生产全过程的协调运转，提高企业的生产管理水平。

　　第二部分  总体技术架构

　　制造执行系统 （manufacturing execution system，简称MES）是美国AMR公司（Advanced Manufacturing Research，Inc.）在90年代初提出的，旨在加强MRP计划的执行功能，把MRP计划同车间作业现场控制，通过执行系统联系起来。这里的现场控制包括PLC程控器、数据采集器、条形码、各种计量及检测仪器、机械手等。MES系统设置了必要的接口，与提供生产现场控制设施的厂商建立合作关系。

　　美国先进制造研究机构AMR（Advanced Manufacturing Research）将MES定义为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向车间层的管理信息系统”，它为操作人员/管理人员提供计划的执行、跟踪以及所有资源（人、设备、物料、客户需求等）的当前状态。

　　制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）对MES所下的定义：“MES能通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。当工厂发生实时事件时，MES能对此及时做出反应、，并用当前的准确数据对它们进行指导和处理。这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。MES还通过双向的直接通讯在企业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信息。”

　　湖北中烟MES系统总体技术架构，如图1所示。

　　这里采用了三层管理系统：消息呼叫，优化排产与指挥调度，质量过程控制，生产管理，设备运行管理，生产人员管理，生产过程监视。

　　下面这一层是历史数据库，以实时系统结合的数据库，具有可以压缩数据，并且可以报警、海量的数据储存。

　　我简单地介绍一下这些功能。首先是生产监视，他是通过在线监视生产车间里的卷包和自动化物流，排产预调度，实现了自制自动化系统化进行执行，质量过程控制，就是实现了质量的在线控制和离线控制，发现问题可以及时解决，就是利用西门子平台把一些反馈信息，包括一些半成品和产品的产量进行反馈，以及属于的管理和统计和分析。下面是设备管理，设备管理就实现了对设备的实施生产，以及在终端上面进行的润滑和保养作用，还有设备的统计分析等等。这一块是人员管理，包括人员的基本档案管理和考勤管理以及绩项管理。如图2所示。

　　第三部分  应用特点

　　下面我介绍一下我们的运用特点。

　　1、先进性与实用性并存

　　采用SIMATIC IT MES的组件，包括了实时数据库管理平台及生产建模平台，完全利用了SIMATIC IT开放的、支持二次开发与组态的特点，针对武汉卷烟厂采用成熟的烟草行业模型库，并在此基础上针对武汉卷烟厂进行模型库的个性化与实例化。同时，在其他功能模块的选择上，采用定制MES功能模块，具有更强的适应性。

　　2、无缝集成

　　MES中烟管理系统与车间控制系统之间的桥梁。可以说集成在MES系统的建设中起到举足轻重的作用。MES基础数据通过与中烟数据中心集成，达到基础数据的同步功能，MES与自动化系统集成通过中烟集成平台统一配置达到集成的稳定性、实用性、开放性和易维护性。

　　3、适应性与开放性

　　烟草行业是一个快速发展变化的行业，系统必须满足生产工艺、生产管理业务模式的不断变化。系统采用先进SIMATIC IT的建模平台，建立生产模型，由模型驱动指挥调度、质量管理、设备管理等关键业务。而当生产工艺及管理业务发生变化时，只需修改相应的模型即可。这种基于模型的新型系统架构是当前软件领域发展的新动向，是系统具有良好适应性的保证。

　　4、实时数据库

　　系统采用了SIMATIC IT的实时数据库HISTORIAN。实时数据库是一种不同于常见的关系型数据库，它是数据库技术与实时技术相结合的产物。实时数据库技术解决生产过程数据的大规模采集（10000点）、长周期存贮（1-3年）、现场数据过滤、报警、事件触发等。

　　MES定义：

　　1）MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一的解决某个生产瓶颈；

　　2） MES必须提供实时收集生产过程中数据的功能，并作出相应的分析和处理。

　　3）MES需要与计划层和控制层进行信息交互，通过企业的连续信息流来实现企业信息全集成。

　　第四部分  成效和不足

　　我们这里取得了一些成效。点是保证了产品的质量，提高生产效率和生产管理的科学性：通过生产监视系统，实时了解制丝、卷接包生产和物流自动化的等生产现场的情况，为做出及时合理决策提供依据。第二点就是提高科学性，提高生产效率和生产管理的科学性：通过生产监视系统，实时了解制丝、卷接包生产和物流自动化的等生产现场的情况，为做出及时合理决策提供依据。第三点是全程生产跟踪，MES根据相关法规和市场要求提供生产物料的全程正向和逆向追溯功能。

　　我们MES系统运用了三年多，还存在一些不足，需要改进的地方。首先个方面是西门子平台提供的BOM报表。关于SPD，我们现在实行的SPC能够达到产品质量的监控，我们希望在下一步实现SPD，也是所谓的实现产品过程质量。第三个不足就是没有完全实现自动排产。因为排产的一些复杂性，我们目前采用的是自动排产和人工排产相结合的一种方式，在第二期的基础中我们采用了一种排产库实现了自动排产。