制造执行系统在烟草企业中的应用

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摘要：介绍了MES系统的热潮现象、MES系统的可集成平台模型及MES系统在烟草企业信息化中的定位和应用实施，并结合烟草行业信息化的现状，对实施MES系统提出了自己的观点和建议。

关键词：制造执行系统；数据采集与集控；可集成MES

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）05-1144-03

1 概述

众所周知，当前中国烟草行业正处在从传统计划经济时代向以市场为导向的市场经济时代迈进的过渡时期，面对经济全球化、信息网络化的新形势，中国烟草行业将面临日益加重的、来自国内外的双重竞争与挑战。为了更好地应对挑战，中国烟草行业正在对传统的管理体制、组织机构等进行一系列的重大变革，通过信息化，来改变传统的生产经营模式，提高客户的忠诚度，提高办公效率和宏观决策能力，全面提升烟草企业的管理水平，最终达到提升烟草企业整体竞争实力。目前，企业信息化建设已经形成了“政府推动，企业实施”的基本格局，企业对于企业管理系统信息化建设的思考已经不再是“上不上”的问题了，而是涉及“怎么上？如何上？”的战略问题。那么如何搞好这一时期的企业管理系统信息化建设工作，真正以信息技术为支点，以信息化为突破点，推动企业的业务流程再造与组织结构重组，就成为一个新的课题就摆在我们烟草企业的面前[7]。

2 MES系统建设热潮

当今时代，流程式的烟草企业，无论是多品种小批量生产、少品种重复生产还是主流产品大量生产的产品加工制造，内部管理都可能遇到以下一些问题：由于上层生产计划管理受市场影响越来越大，明显感到计划跟不上变化，面对客户对交货期的苛刻要求，面对更多产品的改型，订单的不断调整，企业决策者认识到，计划的制订要依赖于市场和实际的作业执行状态，而不能完全以物料和库存回报来控制生产；另外，又如企业产品销售得非常好，但是生产线上的工人却没有办法按时按质交货，企业管理人员则抱怨说车间生产现场信息交流不及时，管理不透明，指挥不到位等等。不能否认，以上这些情况正是我们大多数现代烟草企业目前所面临的一个重要的问题，然而，针对这一现象，我们又能有什么有效的办法来解决它呢？事实上，在国内的一些主要烟草企业早已进行着MES系统建设的应用实践，找出任何影响产品质量和成本的问题，提高计划的实时性和灵活性，同时又能改善生产线的运行效率，并随着时间的推移，MES系统已逐渐被大多数烟草企业所认同。

作为企业信息化建设一个重要组成部分，MES系统所能带来的巨大效益确实对很多企业具有相当大的诱惑力。根据美国生产与库存控制学会（APICS）的不完全统计，企业成功地运用一个MES系统，平均可以为企业带来如下经济效益：

1）库存下降30%～50%。因为它可使一般用户的原辅料和备件库存投资额减少40%～50%，库存周转率提高50%。

2）采购提前期缩短50%。采购人员有了及时准确的生产计划信息和采购信息，就能集中精力进行价值分析，货源选择，研究谈判策略，了解生产问题，缩短了采购时间和节省了采购费用。

3）制造成本降低12%。由于原辅料和备件库存费用下降，劳力的节约，采购费用节省等一系列人、财、物的效应，必然会引起生产成本的降低。

4）停工或故障减少60%。由于原辅料及备件需求的透明度提高，计划也作了改进，能够做到及时与准确，原辅料及备件也能以更合理的速度准时到达，因此，生产线上的停工或设备故障现象将会大大减少。

5）延期交货减少80%。当库存减少并稳定的时侯，用户服务的水平提高了，使使用MES企业的准时交货率平均提高55%，误期率平均降低35%。

6）管理水平提高，管理人员减少10%，生产能力提高10%～15%。

由以上的数字可以看出，MES系统无论是在烟草加工企业界内，还是在制造行业企业界都掀起了一场关于制造业管理思想和管理技术的革命。可见，这一新的管理方法和管理手段正在以一种人们无法想象的速度在中国烟草企业中如火如荼地被应用和发展起来了 [3-6]。

3 MES系统可集成平台模型

3.1 MES系统定义

制造执行系统协会（Manufacturing Execution System Association，MESA）也给MES做出定义：“MES能通过信息传递，对从计划或订单下达到产品完成整个的生产过程进行优化管理。当工厂里面有实时事件发生时，MES能对此及时做出反应、报告，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得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。”

对于MES的定义强调了以下三点：1） MES是对整个车间制造过程的优化，而不是单一解决某个生产瓶颈。2） MES必须提供实时收集生产过程数据的功能，并做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集成[7]。

3.2 MES可集成平台模型

可集成的MES系统结构分为以下三个层次在得到企业外部的供应链模式之后，还需对企业内部根据业务分析需求而进行功能模型设计，对系统按照功能分“层”，而在实现的时候则也要按照计算机、网络系统而分“层”。

1）计划层：包括经营决策级和企业计划级。主要功能模块：生产经营决策；长期、中长期生产计划编制；财务管理；人力资源管理；采购分销；成本管理；库存管理；定单处理；辅助决策等。

2）执行层：包括车间生产级和生产调度级。主要功能模块：生产调度和作业；质量管理；人员和设备管理；物料追踪和产品追踪；对运作过程的分析。

3）控制层：包括过程控制级、设备控制级和检测驱动级。主要功能模块：生产线范围的监控；自适应控制；设备控制；现场各种信号检测和数据采集。

4 MES系统在烟草企业信息化中的定位

4.1 层次定位

对于一个烟草企业，如果仅仅从生产工厂的视角来分析其在竞争中所处的地位，显然是短视的。即使是最好的MES解决方案，对于整个企业来讲，也不过是提供一个相对狭窄的视角，缺乏在管理层为进行决策支持所需要的生产执行数据的广度和深度。这就启示我们，完整的、能够引导一个企业保持长期的业务利益和价值的企业信息系统，必须是生产过程控制系统、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP三者协同作用的整合。

MES处于计划层的ERP与控制层的各自动控制之间，承上启下，是企业信息化建设的中坚，也是将各个系统关联起来的纽带。

MES层次定位图如下所示：

图3 MES层次定位图

在企业信息系统中，只有整合生产过程控制、制造执行系统MES和企业资源计划系统ERP，使得将数据信息从产品级（基础自动化级）取出，穿过操作控制级，送达管理级，通过连续信息流来实现企业信息全集成

4.2 业务定位

根据烟草企业的特殊的制造生产过程，可以把MES系统业务框架定义为如下5点：

1）构建一个全厂包括制丝、卷包、动能及相关职能管理部门的生产调度指挥中心；

2）构建一套全厂的以预防维护保养和设备维修经验库为基础的设备维保评价体系；

3）构建一套全厂在线质量控制分析和质量过程统计分析与控制体系；

4）构建一套全厂在制品和成品的在线成本控制体系；

5）构建一套完善的全面动态可视可控的产品生产过程实时追踪和反馈体系：

①形成一个从原材料检验到制丝投料，到卷接包生产及产品质量反馈的纵向信息链；

②形成一个产品生产过程中各工艺段的设备、生产、质量、成本、人员、工艺文件等软性资源状况的横向信息链；

③综合集成以上两个信息链，以设备管理单元（车间、区域、工艺、工序、机组、机台、设备）为基础对象，作为载体，其上集成软性资源（如：设备、生产、质量、成本、人员以及生产实体的工艺文件、规程、标准、参数、经验等资料）方面的各种实时状态，形成一个实时动态的、纵横交叉的、跨部门协同应用的现场生产信息网络体系。

MES业务定位图如下所示：

图4 MES业务定位图

4.2 功能定位

在功能方面，MES作用于生产制造过程管理，通过实时的生产数据应用，形成一个实时的计划和执行系统。

因为有制丝、卷包等先进的控制系统存在，与其它MES系统不同，企业并不关心底层执行系统细节，其重点在于企业生产资源整合，通过对整个生产信息实时、全面地掌握，为合理利用企业生产资源，充分发挥生产设备的优势，实现均衡生产，增加产品的产量、提高产品的质量及降低产品的成本而出谋划策。

可实现烟草企业生产现场管理的四个转变：

1）生产从被动指挥到实时调度的转变；

2）设备从应急维修到预防为主的转变；

3）质量从事后抽检到在线控制的转变；

4）成本从事后核算到过程控制的转变。

4.3 信息定位

在信息方面，MES作为面向制造的系统，与其它管理系统、控制系统有密切关系，MES在其中起到了信息集线器（Information Hub）的作用，在整个企业信息系统结构中承上启下，是架设在生产计划和生产过程上的“桥梁”。

现代卷烟企业在可集成的MES平台上的应用，将计划和调度信息作为实时管理车间物流与工艺，并进行补偿的基础信息。可集成的MES系统管理包括生产现场数据采集，生产过程控制，物料、工作站和物料搬运装置以及人力等车间资源的有效利用，实现基础自动化和过程自动化。底层通过对制丝、卷接、包装进行数据采集及集中控制，并建立物流烟叶配方库、成品库和辅料库系统，实现与AGV自动送料小车的通讯，达到企业业务应用集中和数据集中两大目标，生产过程数字化全面实施[1-2]。

5 MES系统的应用与实施

成功实施MES系统应该与成功实施其它信息化系统一样要领导高度重视，要有组织和制度保障，要严格按照项目管理规范进行进度和质量控制外，根据信息实施经验提出以下几个重点工作：

1）生产管理咨询和管理诊断要先行。实施MES系统的目的是实现现代化管理，因此首先应该对实施企业生产管理各环节进行管理诊断，并归纳那些问题可以通过MES项目解决，那些必须通过通过管理手段解决，确定MES项目目标和项目范围。

2）软件统一规划，硬件分段实施。烟草工业企业生产控制系统现状是供应商不统一，标准不统一，各控制系统数据无法共享，这都是实施MES系统无法逾越的瓶劲。解决这些问题需要有一个过程。目前烟草行业MES供应商分二大阵营，一是过去做上层管理系统供应商向下深入，一是底层控制系统供应商向上延伸，这两个阵营的优点和问题都比较明显，选择任何一种供应商都会使MES系统建设有所偏颇，因此建议一是结合两种供应商的优点由邀请第一种类型MES供应商或行业外MES供应商给烟草做企业全系统的MES规划。二根据总体规划邀请第二种供应商应该在统一规划下进行底层控制系统完善和改造和MES层延伸，保证底层控制系统具备实施MES系统所备硬件基础和一定软件基础。

3）对MES系统确定合理的期望值。烟草行业毕竟是专卖体制保护下的特殊的行业，与完全市场化的企业在管理上有不尽相同之处，同时烟草行业农产品作为原材料，制丝车间流程性生产，卷接包属于离散性生产混和生产模式造成烟草行业工业企业在实施MES时，会遇到其它行业实施MES系统很难遇到的难题，而且在烟草行业实施MES系统依然是一个比较新工作，需要有一个适应和完善的过程，不能一步到位，需要不停的发现问题解决问题。因此作为先实施的企业要有一种牺牲精神和探索的精神。

6 结束语

卷烟企业MES系统在实施过程中，应建立有效的项目组织、配备相应的人员承担有关工作，明确分工，明确职责，这是工程成功的重要基础。同时，应充分借荐其它烟草企业的实施经验，不断进行改造完善 。

参考文献：

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[2] 何善君， 陈志平. 卷包车间数据采集系统的设计与应用[J].烟草科技， 2009（10）：26-29.

[3] 陈建明， 崔志明. 烟草行业综合业务管理信息系统的设计与实现[J].苏州大学学报（自然科学）， 2002（18）：25-26.

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[5] 袁可风， 袁茜. 管理信息系统的开发与应用[J].江西科学， 2001（19）：34-237.

[6] 乐观， 陈震峰， 姚鹤. 烟草行业网站信息动态与管理[J].烟草科技， 2003（2）：8-11.

[7] 王鹏. 生产执行系统（MES）在烟草行业中的应用[J].烟草科技， 2003（3）：15-17.