前言

　　現(xiàn)今，現(xiàn)代化的企業(yè)在經(jīng)營(yíng)管理層普遍使用ERP、MES等管理軟件，如果經(jīng)營(yíng)系統(tǒng)能夠獲取實(shí)時(shí)信息，企業(yè)就能夠利用所需信息不斷成長(zhǎng)。通過我們的運(yùn)營(yíng)管理解決方案，企業(yè)能夠?qū)⒆⒁饬性诮?jīng)營(yíng)效益上，對(duì)生產(chǎn)情況有更加透徹的了解，降低生產(chǎn)成本，加強(qiáng)規(guī)范性，提高生產(chǎn)力和產(chǎn)品質(zhì)量。

　　在公司全面實(shí)現(xiàn)ERP系統(tǒng)管理的基礎(chǔ)上，如何進(jìn)一步細(xì)化物料管理顆粒度，滿足質(zhì)量追溯需要和提升公司精細(xì)化管理水平，成為ERP系統(tǒng)實(shí)施后煙草企業(yè)信息化建設(shè)的重要方向之一。實(shí)施批次管理正好能滿足ERP系統(tǒng)向上提升的要求。

　　目前，國(guó)外煙草企業(yè)在認(rèn)識(shí)和部署實(shí)施批次管理系統(tǒng)方面已經(jīng)先行一步。以英美煙草公司為代表的國(guó)外煙草企業(yè)都在不同程度上部署和實(shí)施了批次管理，滿足和支持了企業(yè)管理提升、業(yè)務(wù)整合和決策支持的需要。

　　批次管理是指產(chǎn)品從原材料投入到交付出廠的整個(gè)生產(chǎn)制造過程中，實(shí)行嚴(yán)格按批次進(jìn)行的科學(xué)管理，它貫穿于產(chǎn)品生產(chǎn)制造的全過程。搞好批次管理，能確保產(chǎn)品從原材料進(jìn)廠到出廠交付的每個(gè)環(huán)節(jié)，做到五清六分批。五清指批次清、數(shù)量清、質(zhì)量清、責(zé)任清、生產(chǎn)動(dòng)態(tài)清；六分批指分批投料、分批加工、分批轉(zhuǎn)工、分批入庫(kù)、分批保管、分批裝配。這樣就能使在制品在周轉(zhuǎn)過程中工序不漏、數(shù)量不差、零件不混，一旦發(fā)生質(zhì)量問題能夠迅速準(zhǔn)確地查出原因，把返修報(bào)廢的數(shù)量和用戶使用的影響限制在最低程度。

　　對(duì)于批次，因?yàn)樾枨蟮牟煌詴?huì)有不同的定義，也產(chǎn)生了不同的管理方式。總體來說，批次管理是為追溯提供信息服務(wù)的必須要素。

應(yīng)用背景

　　龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司精品“七匹狼”卷煙專用生產(chǎn)線項(xiàng)目中，新建聯(lián)合工房?jī)?nèi)將建設(shè)一條綜合能力6000kg/h的葉絲生產(chǎn)線、一條500kg/h試驗(yàn)小線，其中葉絲生產(chǎn)線三條，流量分別為2000kg/h、4000kg/h、2000kg/h（每條線設(shè)置兩道工序加料），混絲加香生產(chǎn)線兩條，流量分別為8000kg/h和3000kg/h（預(yù)留）。

　　原有糖香料廚房不能很好地適應(yīng)精品“七匹狼”卷煙專用生產(chǎn)線的要求，所以在建設(shè)符合精品線生產(chǎn)工藝要求的糖香料廚房時(shí)，要考慮能適當(dāng)兼顧原有生產(chǎn)車間需求。

　　香料中心主要是生產(chǎn)制絲車間使用的表香和料液產(chǎn)品，為了充分發(fā)揮香料中心設(shè)備效率、提供系統(tǒng)靈活性，本次設(shè)計(jì)采用批次生產(chǎn)控制系統(tǒng)，使系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)工藝與控制分離。所以系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先要編寫與設(shè)備無關(guān)的通用生產(chǎn)工藝，然后再按照批處理控制思路進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

　　對(duì)于香料廚房的生產(chǎn)過程的物料流從倉(cāng)庫(kù)領(lǐng)料開始，經(jīng)過人工備料、自動(dòng)配料、人工配料、出料裝桶，到向制絲線人工發(fā)料結(jié)束。要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的全程追蹤，必須在每個(gè)環(huán)節(jié)都建立完善的信息采集、記錄，這樣通過對(duì)全過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析，可以獲得與產(chǎn)品質(zhì)量相關(guān)的所有信息。

客戶需求

　　本香料中心系統(tǒng)應(yīng)在充分滿足福建中煙龍巖煙草工業(yè)有限責(zé)任公司精品“七匹狼”卷煙專用生產(chǎn)線香料生產(chǎn)線的功能要求和主要技術(shù)指標(biāo)前提下，遵循系統(tǒng)完整、通暢實(shí)用、安全可靠、先進(jìn)成熟、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)思想與原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)和設(shè)備制造。

實(shí)現(xiàn)功能

系統(tǒng)監(jiān)控
系統(tǒng)報(bào)警
系統(tǒng)操作
系統(tǒng)操作權(quán)限管理
系統(tǒng)信息管理
系統(tǒng)異常情況處理
配方管理

解決方案

　　Proficy Batch Execution采用S88.01提供的具有層級(jí)結(jié)構(gòu)的物理模型對(duì)生產(chǎn)線的物理設(shè)備進(jìn)行模塊化的描述，并關(guān)注：Process Cell，Unit，Equipment Module和Control Module這4層。與物理模型相對(duì)應(yīng)的是配方模型。借助這兩種模型，就可以實(shí)現(xiàn)“程序型配方”，并體現(xiàn)出了控制與工藝分離的思想，即：控制工程師采用基于設(shè)備對(duì)象（Unit、Phase）的模塊化思想編寫控制程序，不用考慮以后生產(chǎn)工藝發(fā)生的變化。而工藝師在設(shè)計(jì)配方時(shí)無需涉及具體的控制層的細(xì)節(jié)（比如，PLC程序的流程結(jié)構(gòu)等）。當(dāng)需要生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，要臨時(shí)改變所用設(shè)備或使用不同的工藝路徑、加工工藝時(shí)，工藝師只需根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，利用可視化的程序配方界面（即SFC順序功能圖）來靈活的組織各個(gè)配方模塊，當(dāng)在Batch 服務(wù)器上運(yùn)行這樣的控制配方時(shí)， Batch就可借助配方模型和物理模型的對(duì)應(yīng)關(guān)系，通過iFIX的變量和PLC的接口，來調(diào)度PLC中相應(yīng)的程序模塊，按照控制配方中指定的配方模塊順序來執(zhí)行，從而間接地完成對(duì)相應(yīng)設(shè)備的控制，故無需控制工程師介入改動(dòng)PLC程序。這樣，基于配方模型和物理模型對(duì)應(yīng)關(guān)系的“程序型配方”對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的控制和調(diào)度更加靈活，能滿足復(fù)雜的工藝變更的要求，從而實(shí)現(xiàn)更高的生產(chǎn)柔性。

　　Proficy Batch Execution“程序型配方”的執(zhí)行沒有對(duì)PLC品牌和型號(hào)和PLC編程語言的限制，但PLC程序需滿足規(guī)定的接口要求和程序結(jié)構(gòu)，即：PLI（Phase Logic Interface）。

模型設(shè)計(jì)

　　如何根據(jù)批量生產(chǎn)的工藝要求，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ停撬械呐寇浖こ處熞媾R的一個(gè)至關(guān)重要的問題。模型的好壞會(huì)直接影響到今后日常應(yīng)用中工藝工程師對(duì)批量牌號(hào)管理、參數(shù)修改的便捷性，還有新產(chǎn)品、新配方的創(chuàng)建。

　　在運(yùn)用Batch建模的過程中，不僅要定義好設(shè)備單元的名稱（UNIT）、裝置之間的聯(lián)系（Connections）、還要將裝置按照相似的性質(zhì)及生產(chǎn)能力進(jìn)行過程級(jí)別分類（Process Class）。如果有需要的話，在相應(yīng)的過程級(jí)別下還可以定義若干個(gè)PHASE，PHASE直接作用于過程控制，如根據(jù)測(cè)量條件控制閥門的開關(guān)、閥位的變化。

　　采用層級(jí)配方模型設(shè)計(jì)的工藝系統(tǒng)效率更高，靈活性更好。在軟件設(shè)計(jì)中關(guān)于UINT的定義非常關(guān)鍵，它直接關(guān)系到系統(tǒng)規(guī)模和配方的靈活性。為了保證系統(tǒng)靈活性的最大化和以后工藝修改的靈活性，除了精度控制這類對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的情況將幾個(gè)關(guān)聯(lián)設(shè)備劃分為一個(gè)單獨(dú)模型(Phase)外，其他設(shè)備都做最小化劃分。

　　一旦以上定義工作完成后，則可以采用面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)，在PLC中完成這些操作的功能塊設(shè)計(jì)；同時(shí)可以根據(jù)目前生產(chǎn)需求，開始主配方設(shè)計(jì)，根據(jù)工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)特點(diǎn)，可以采用基于類的概念進(jìn)行配方設(shè)計(jì)功能模型的設(shè)計(jì)也都是基于類的，充分發(fā)揮S88標(biāo)準(zhǔn)的“工藝與控制分離”的設(shè)計(jì)理念。使用類來編寫與設(shè)備無關(guān)的配方，大大簡(jiǎn)化配方設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)靈活性。

配方設(shè)計(jì)

　　在Proficy Batch Execution系統(tǒng)中，采用S88標(biāo)準(zhǔn)定義的、功能強(qiáng)大的“程序型配方”，采用SFC（順序功能圖）進(jìn)行層次化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，由高到低依次為：Procedure、Unit Procedure、Operations和Phase。它不僅具有“參數(shù)型配方”的功能，而且還可以根據(jù)訂單需求來組織管理設(shè)備、原料、工藝流程，生產(chǎn)出不同的產(chǎn)品。不但可以滿足高度柔性的要求，提高設(shè)備的利用率和生產(chǎn)效率，而且能減少新品的面市時(shí)間，保證產(chǎn)品質(zhì)量的一致性，降低維護(hù)成本。下圖所示為配方設(shè)計(jì)所定義的程序模型：

　　下圖所示為糖料料液調(diào)制的主配方。

　　而對(duì)于批次生產(chǎn)來說，多重產(chǎn)品都是同一生產(chǎn)工藝和流程，而只是工藝參數(shù)不同，所以Proficy Batch還提供了Formulation，將操作員從繁瑣的工藝參數(shù)設(shè)置中解放出來。Formulation就是將主配方的參數(shù)實(shí)例化，一個(gè)主配方可以有多個(gè)Formulation，對(duì)于不同的產(chǎn)品，只需要設(shè)置該產(chǎn)品特定的工藝參數(shù)就能建立一個(gè)Formulation。有些考慮到有些工藝參數(shù)是多個(gè)產(chǎn)品所公用的，您還可以將這類參數(shù)設(shè)置為Global Parameters，只需為這類產(chǎn)品一次性設(shè)置Global Parameters。 Formulation不但能降低操作員的工作量和失誤率，還使得工藝工程師管可以更加方便的管理配方。

　　下圖所示為以糖料料液調(diào)制的主配方派生的多個(gè)Formualtion的編輯界面，工藝工程師只需要在這里管理配方參數(shù)，極其方便。其中參數(shù)表中顯示的為Global Parameters。

排產(chǎn)

　　在實(shí)際生產(chǎn)過程中，Proficy Batch提供了一個(gè)客戶端操作界面方便操作員操作。如下圖所示：

　　Proficy Batch還提供了豐富的ActiveX控件，可以非常方便的整合到Visual Basic、Visual C++、Web browsers等可以嵌入在包容器宿主應(yīng)用程序中，當(dāng)然包括iFIX。還可以選擇使用Proficy Batch提供的強(qiáng)大的VBIS功能用Visual Basic、Visual C++來開發(fā)自己的用戶交互界面。

實(shí)施結(jié)果

　　1.本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，首先是采用條形碼掃描系統(tǒng)和射頻識(shí)別電子標(biāo)簽系統(tǒng)，來采集與控制頭、尾兩端信息，并將這些信息固化為Recipe參數(shù)，并配置權(quán)限，這樣可以防止無關(guān)人員和操作員對(duì)關(guān)鍵參數(shù)的誤操作，而工藝工程師可以更加方便的管理。

　　2.其次是利用Proficy Batch Execution的審計(jì)追蹤功能，對(duì)生產(chǎn)過程的操作記錄進(jìn)行分析處理；從而建立起一套完整的產(chǎn)品生產(chǎn)過程信息檔案，可以實(shí)現(xiàn)全程質(zhì)量追蹤與控制。

　　3.基于先進(jìn)的面向?qū)ο蟮木幊趟枷耄K化程序可重用。高級(jí)的程序型配方：無需改動(dòng)PLC程序即可變更工藝，更加靈活的設(shè)備調(diào)度分配機(jī)制。

　　4.先進(jìn)的配方管理和易用的排產(chǎn)功能。

　　5.具有基于批次數(shù)據(jù)的歸檔、報(bào)表、電子簽名功能，滿足FDA 21 CFR Part 11要求。

關(guān)于GE智能平臺(tái)

GE智能平臺(tái)是一個(gè)提供高新技術(shù)的企業(yè)，它為世界各地的用戶提供用于自動(dòng)化控制的軟件、硬件和技術(shù)服務(wù)以及嵌入式計(jì)算。我們?yōu)橛脩籼峁┮粋€(gè)獨(dú)特的，靈活的，超可靠的技術(shù)基礎(chǔ)，使得他們?cè)诎茉础⑺幚怼⑾M(fèi)品、國(guó)防和防御，以及通訊等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域獲得持續(xù)的優(yōu)勢(shì)。GE智能平臺(tái)是一家總部設(shè)在美國(guó)弗吉尼亞州的夏洛茨維爾的全球性企業(yè)，是GE企業(yè)解決方案集團(tuán)公司的一員。