常德卷煙廠位于美麗的湖南省常德市，是湖南煙草工業(yè)公司下屬分廠，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的國(guó)內(nèi)知名品牌：“芙蓉王”。由于“芙蓉王”品牌深得人心，市場(chǎng)需求逐年持續(xù)增長(zhǎng)，擴(kuò)大“芙蓉王”品牌產(chǎn)量成為了常德煙廠的頭等大事。2009年，一條新的、具有特色工藝的，年產(chǎn)量滿足120萬(wàn)大箱的芙蓉王制絲專(zhuān)線建設(shè)成功。
芙蓉王專(zhuān)線是國(guó)內(nèi)采用分組加工和全配方兩種加工模式的第一條專(zhuān)線。在芙蓉王制絲專(zhuān)線技術(shù)改造過(guò)程中，結(jié)合芙蓉王卷煙現(xiàn)行的“輕”、“穩(wěn)”、“精”、“細(xì)”加工理念，創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)出了“單等級(jí)批量制葉”、“動(dòng)靜結(jié)合的人工選葉”、“定量箱式儲(chǔ)葉”、 “多通道、多級(jí)配比”等加工工藝方案，形成加工的特色工藝流程、產(chǎn)品質(zhì)量控制方式及特色卷煙產(chǎn)品，大大提升了芙蓉王專(zhuān)線的技術(shù)水平。
芙蓉王專(zhuān)線的高度落成，技術(shù)水平的極大提升，圍繞芙蓉王專(zhuān)線的各種業(yè)務(wù)功能和業(yè)務(wù)流程都發(fā)展了極大的變化。“單等級(jí)批量制葉”、“動(dòng)靜結(jié)合的物料移動(dòng)”、“定量箱式儲(chǔ)葉”、 “多通道、多級(jí)配比”等特色處理工藝催生了工藝路徑的柔性，產(chǎn)品配方的柔性，產(chǎn)能的柔性以及生產(chǎn)組織的柔性，特別是生產(chǎn)計(jì)劃與生產(chǎn)組織，生產(chǎn)組織與生產(chǎn)執(zhí)行；生產(chǎn)執(zhí)行與生產(chǎn)控制，在保證特色工藝中產(chǎn)品的高品質(zhì)，滿足不斷擴(kuò)大的市場(chǎng)需求。如何有效的、智能的、自動(dòng)的、高效的，協(xié)調(diào)好生產(chǎn)中的所有資源，實(shí)現(xiàn)一體化生產(chǎn)，成為了企業(yè)考慮的重點(diǎn)，芙蓉王專(zhuān)線MES也由此應(yīng)用而生。與此同時(shí)與GE建立了高技術(shù)、高標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)同盟。
高度柔性化、自動(dòng)化的芙蓉王專(zhuān)線，為管理和控制提出了一系列的挑戰(zhàn)：如何一體化？如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能調(diào)度、如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的在線調(diào)度、如何實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的全面跟蹤、如何完成生產(chǎn)的可視化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化？如何建立桌面生產(chǎn)平臺(tái)，真正實(shí)現(xiàn)從原料到成品的追蹤鏈，當(dāng)發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題，能夠?qū)γ恳话鼰煻寄芸焖?、?zhǔn)確的找出其生產(chǎn)加工的每個(gè)環(huán)節(jié)，和每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，追蹤責(zé)任。GE智能平臺(tái) Proficy軟件解決方案通過(guò)其生產(chǎn)管理模塊給出了標(biāo)準(zhǔn)答案。
芙蓉王專(zhuān)線MES完全由GE提供產(chǎn)品，實(shí)施，支持和服務(wù)完成的，整個(gè)MES系統(tǒng)實(shí)施過(guò)程中，以用戶實(shí)際應(yīng)用為基礎(chǔ)，以一體化生產(chǎn)協(xié)調(diào)為目標(biāo)，并充分考慮了專(zhuān)線的特色工藝。完成了從配方、標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備、物料、能源、時(shí)間、人員以及生產(chǎn)指令的的一體化整合，實(shí)現(xiàn)了從物料投料一直到產(chǎn)品成品的生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)度、生產(chǎn)執(zhí)行追蹤、生產(chǎn)在線調(diào)度、生產(chǎn)物料移動(dòng)的控制的自動(dòng)化、信息化、智能化。并從總體架構(gòu)、硬件架構(gòu)和功能架構(gòu)以直觀的形式展示于用戶，并得到了用戶一致的認(rèn)可。項(xiàng)目于2010年完成。
總體架構(gòu)設(shè)計(jì)
實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)一體化的關(guān)鍵是總體架構(gòu)的構(gòu)建，也就是說(shuō)，在以芙蓉王專(zhuān)線為基礎(chǔ)的特色工藝加工過(guò)程中，如何協(xié)調(diào)所有資源，在統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和流程下，有序、有理、有節(jié)的運(yùn)行，并在MES中體現(xiàn)，成為了構(gòu)建MES的主題思想。一個(gè)滿足這個(gè)目標(biāo)的架構(gòu)思想“三三”成為了總體架構(gòu)設(shè)計(jì)的主旋律。芙蓉王三三的的核心思想是指“三模統(tǒng)一”、“三級(jí)協(xié)調(diào)”、“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”。“三模統(tǒng)一”是“生產(chǎn)協(xié)同MES”的建設(shè)基礎(chǔ)，“三級(jí)協(xié)調(diào)”、“三級(jí)聯(lián)動(dòng)”是“一體化MES”的實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。如：下圖
“三模統(tǒng)一”的提出，是解決業(yè)務(wù)和信息不對(duì)稱(chēng)以及載體不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題的基本思路，是為了完成信息交互，業(yè)務(wù)流程的無(wú)縫對(duì)接的有效手段，芙蓉王MES實(shí)踐證明，為了實(shí)現(xiàn)物流、信息流、資金流的統(tǒng)一，管控一體化，流程數(shù)字化、信息集成一體化，三模統(tǒng)一是一個(gè)很好的選擇。
“三模統(tǒng)一”的思想突破了國(guó)內(nèi)現(xiàn)有MES粗放的“金字塔”建設(shè)模式，使得MES系統(tǒng)在內(nèi)部搭建，如：計(jì)劃分解粒度，生產(chǎn)工序劃分，控制系統(tǒng)工作內(nèi)容更加清晰；使得與第三方系統(tǒng)的接口，更加全面。充分實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)調(diào)度指令、作業(yè)指令的協(xié)調(diào)處理和基于事件的滾動(dòng)排程，能夠使計(jì)劃指令、生產(chǎn)執(zhí)行調(diào)度、生產(chǎn)執(zhí)行工作在最小的粒度上，有效、統(tǒng)一、實(shí)時(shí)的反映生產(chǎn)狀況，并使機(jī)臺(tái)、儲(chǔ)柜等小粒度對(duì)象、小粒度事件躍然在管理者眼中。真正實(shí)現(xiàn)計(jì)劃層、生產(chǎn)執(zhí)行層、控制層的統(tǒng)一。完成了專(zhuān)線數(shù)字化、生產(chǎn)精細(xì)化、生產(chǎn)過(guò)程可視化的驗(yàn)證，并為扁平式管理思路提供了很好的實(shí)踐證明。事件證明，三模統(tǒng)一的構(gòu)建，為常德芙蓉王專(zhuān)線的生產(chǎn)一體化帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。
硬件系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
為了適應(yīng)總體架構(gòu)的總體思路，硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從安全、性能和接口三個(gè)方面給予了足夠的支撐。在實(shí)際應(yīng)用中證明，本架構(gòu)除了滿足總體架構(gòu)的要求，同時(shí)在IT信息架構(gòu)規(guī)劃上，給出了整體的考慮。并通過(guò)GE智能平臺(tái) Proficy的系統(tǒng)開(kāi)放性，可擴(kuò)展性，采集并存儲(chǔ)各系統(tǒng)的生產(chǎn)，管理與分析數(shù)據(jù)，構(gòu)建完整的廠級(jí)桌面生產(chǎn)平臺(tái)。如下圖所示：
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器
MES I/O采集服務(wù)器負(fù)責(zé)收集所有由生產(chǎn)設(shè)備底層供應(yīng)商提供的數(shù)據(jù)、報(bào)警信息和生產(chǎn)信息，并將其傳遞到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器。這些被采集的數(shù)據(jù)由MES核心平臺(tái)PA進(jìn)行業(yè)務(wù)過(guò)濾和梳理，被記錄到MES應(yīng)用服務(wù)器的SQL數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便進(jìn)行生產(chǎn)歷史追溯、質(zhì)量、設(shè)備分析、考核、報(bào)表查詢時(shí)使用。這些I/O采集服務(wù)器將從底層的現(xiàn)場(chǎng)總線上采集數(shù)據(jù)。
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)器是MES的基礎(chǔ)，所有數(shù)據(jù)來(lái)源與I/O數(shù)據(jù)采集服務(wù)器。它主要包含四類(lèi)數(shù)據(jù)，一類(lèi)是設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)，工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)、物料加工數(shù)據(jù)，生產(chǎn)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)主要是通過(guò)時(shí)間和標(biāo)簽記錄。
——海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
——毫米級(jí)數(shù)據(jù)反映速度
——標(biāo)準(zhǔn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)引擎
——雙冗余結(jié)構(gòu)（采集和配置冗余）
——歷史數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)管理
MES應(yīng)用服務(wù)器
MES應(yīng)用服務(wù)器包含兩大部分內(nèi)容，一部分是PA服務(wù)，一部分是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)。PA服務(wù)主要完成對(duì)企業(yè)的業(yè)務(wù)建模、業(yè)務(wù)流程、業(yè)務(wù)功能的實(shí)現(xiàn)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)，是用于存儲(chǔ)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)和控制數(shù)據(jù)。業(yè)務(wù)建模除了能夠滿足ISA-SP95界定的企業(yè)模型，并且可以對(duì)生產(chǎn)事件和生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行靈活的建模處理，使靜態(tài)生產(chǎn)模型與動(dòng)態(tài)的實(shí)物模型實(shí)時(shí)同步。業(yè)務(wù)建?？芍庇^的理解如下。如下圖：
功能架構(gòu)設(shè)計(jì)
采用Proficy Plant Applications架構(gòu)和功能。構(gòu)建制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES），實(shí)現(xiàn)常德煙廠芙蓉王專(zhuān)線一體化生產(chǎn)的要求，是功能架構(gòu)設(shè)計(jì)的總體思路。整個(gè)功能解決方案與軟件的整合，是以實(shí)時(shí)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái)和MS SQL server為基礎(chǔ)，通過(guò)其豐富的應(yīng)用功能模塊，靈活的平臺(tái)特點(diǎn)。完成生產(chǎn)工廠模型架構(gòu)的建設(shè)和生產(chǎn)事件的捕捉，完成生產(chǎn)控制與管理。對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘、分析與管理，形成包括生產(chǎn)管理，生產(chǎn)與譜系跟蹤，質(zhì)量管理，效率分析，批次管理等不同MES的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)一體化、智能化生產(chǎn)，如下圖：
生產(chǎn)建模
如果說(shuō)數(shù)據(jù)處理在MES系統(tǒng)中，是豐富內(nèi)容的體現(xiàn)，那么建模就是構(gòu)建體系靈魂的縮影?；赟P95標(biāo)準(zhǔn)的Proficy Plant Applications Administrator提供的建模功能，在常德芙蓉王專(zhuān)線系統(tǒng)中完成了現(xiàn)實(shí)工廠生產(chǎn)和計(jì)算機(jī)虛擬工廠生產(chǎn)的模擬，在計(jì)算機(jī)中不僅反應(yīng)了生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)資源，包括生產(chǎn)車(chē)間，生產(chǎn)線，生產(chǎn)單元，生產(chǎn)參數(shù)，質(zhì)量參數(shù)，過(guò)程參數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)等可見(jiàn)對(duì)象，同時(shí)對(duì)各種事件（換牌、停機(jī)、啟動(dòng)）、以及事件行為等進(jìn)行了合適的映射。使實(shí)際生產(chǎn)（來(lái)自Proficy Historian）觸發(fā)的事件和生產(chǎn)行為，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)的在虛擬和現(xiàn)場(chǎng)的生產(chǎn)節(jié)拍中有序的穿梭。完成生產(chǎn)運(yùn)行監(jiān)管，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的全面指揮與追蹤，最終完成一體化的生產(chǎn)和生產(chǎn)歷史的回溯。
計(jì)劃優(yōu)化排產(chǎn)
常德煙廠芙蓉王專(zhuān)絲是國(guó)內(nèi)采用分組加工和全配方兩種加工模式的第一條專(zhuān)線。在芙蓉
