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        煙草行業智能工廠系列(一):中國卷煙工廠向“智能化”生產轉型

        來源:360doc

        點擊:31751

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        所屬頻道:新聞中心

        關鍵詞:煙草行業 智能工廠

          2015年全國煙草工作會議指出,要堅韌不拔加大科技創新的力度,實現創新驅動發展。卷煙生產向數字化、信息化、智能化的邁進,正是這一要求的集中體現。

            而“智能化”,主要體現在“管”和“控”兩方面,即在實現軟硬件的系統集成,由統一平臺,實現對關鍵業務流程的全程管控,對核心關鍵參數的自動調節、自動預警、自動糾偏。

            由此,冰冷的機械成為一個具有溫度的“生命體”,嚴整的車間變得靈動、敏捷——卷煙生產從“制造”向“智造”的蝶變,拉開序幕……


          蝶變:從“制造”到“智造”


            2009年,美國羅克韋爾自動化有限公司CEO奇思·諾斯布希在美國最早提出“智能化工廠”的概念,其核心是工業化和信息化的高度融合。但目前智能化工廠的準確定義仍眾說紛紜,比較一致的看法是:在數字化工廠的基礎上,利用物聯網技術和設備監控技術加強信息管理和服務,通過大數據與分析平臺,將大型工業機器產生的數據轉化為實時信息,并融綠色智能手段和智能系統等于一體,構建一個高效節能、綠色環保、環境舒適的人性化工廠。


            智能化工廠的基本特征主要有制程控制可視化、系統監管全方位及制造綠色化三個層面。三個層面要共同發揮作用,需要對硬件和軟件進行整合,最終形成包括能自主交換信息的集智能機器、存儲系統和生產設施為一體的智能體系,體系構成要素要能獨立運行,又要能相互控制。


            目前,如何讓制造流程具有自動判斷能力,是打造智能化工廠的焦點之一。主要途徑是以微處理器和人工智能技術的發展與應用為主,包括運用專家系統、進化計算等,使儀器儀表具備高效、多功能、機動靈活等性能。未來5~15年,在各種智能化、自動化系統的基礎上,智能化工廠將由工廠局部智能自動化逐步分層次地發展到全工廠智能自動化和社會化智能制造。未來,生產設備將不再是過去單一獨立的個體,一旦接入云端,完成連線,將可提供完整的、系統的服務,一切制造規則都可能會改變。


            正因為看到了智能化工廠的巨大潛力和影響,世界先進經濟體均提出并制定了針對性的國家戰略,許多國家將智能化生產技術列為重要研究內容,許多跨國公司也在積極打造智能化工廠。


            為適應競爭加劇的市場,近年來,中國制造業對質量、成本、效率以及安全的要求也在不斷提高,正在經歷著重要的轉變,如企業從大批量生產向按市場或客戶要求的柔性生產轉變,從設計和控制系統各自獨立向設計和控制系統集成一體轉變,從局限在本地生產向全球化采購、生產轉變。但問題是,如果只是在企業的某個局部實現智能化,無法保證全局的優化,這種智能化的意義是有限的,我們傳統的制造業離智能化還有一段很長的路要走。


            對于中國煙草來說,雖然經過多年的發展和努力,我們初步實現了工廠的自動化,但按照智能化工廠的要求,還存在很多薄弱環節和亟需突破的瓶頸。從智能化工廠的必要條件來說,目前行業在以下幾方面仍需要努力:


            一是全面感知系統不完善。目前部分卷煙智能倉儲系統只能識別卷煙產品的生產時間、貨位等簡單信息,無法進行進一步統計和分析應用,對于專賣防偽等領域不具備完整的應用價值,無法滿足智能化工廠的信息要求。


            二是互通互聯尚未實現。各省市煙草工商企業建立的物流系統、信息管理系統等無法達到信息共享、數據互聯的水平,必要的數據交換不實時,準確性無從驗證。這使得省級工商企業之間、煙草行業與輔材供應商之間的完整供應鏈的互通互聯遠未實現。


            三是智能應用水平較低。這體現在國家局需要的工商數據一定程度上依賴各省級工商企業人工填報,無法實時收集、管控,并且由人工上報的數據不可避免面臨人為修改的風險。目前的數據收集不全面、不統一、不實時,造成行業對數據的智能化分析和處理不夠。對于已經收集的數據,也面臨著數據倉庫建設滯后、對海量數據不能充分使用等問題。


            四是還沒有達到全行業規?;\作。物聯網系統,需要把行業內所有的人、財、物都貼上信息標簽,實時識別和管控,才能實現整體運營的規模優勢。而現有的物聯網技術應用還停留在物流、倉儲等領域,在煙葉物流、卷煙生產物流、工商一體化物流等方面的應用仍需進一步探索。


            五是還未出現廣泛適用的智能化工廠建設模式。目前,一些卷煙工廠實施的基于RFID(射頻識別)的倉儲物流、部分3D可視化等,都是零星的、區域性的智能化,還未達到整體化的智能生產管理水平。


            同時,也要看到,煙草行業的硬件條件和技術儲備、人才培養在全國制造業中處于領先水平,在自動化、信息化系統運用方面也有很多成熟的實踐項目和經驗,特別是煙草行業全國一體化的整體架構,順暢有效的指令和信息傳遞系統等,都構成了建設智能化工廠的堅實基礎。


            行業工業企業需要全面了解、深入研究智能化工廠技術,搭建與之相適應的系統平臺的整體框架和結構,將傳感設備、嵌入式分析系統、智能控制系統和通信設施通過云端平臺整合在一起,形成一個智能化網絡,使人、機、服務三方面之間能夠互聯,共享信息,從而代替過去傳統的固定式流水線作業模式,使智能化生產成為可能。


            我們相信,只要行業做好整體策劃,通過全體人員的積極探索,選擇合適的試點項目,充分利用大數據、云計算的現代技術和工具,積累經驗后總結推廣,把原有的設備自動化向工廠智能化、省際互聯、行業互通發展,直至形成從煙葉種植、卷煙生產、成品銷售的實物流和生產計劃、銷售信息、客戶反饋、貨款結算的信息流完整融合,就能夠建設一個全國范圍、更廣意義上的煙草智能化網絡,構建中國煙草核心競爭力。



          云南中煙紅云紅河集團曲靖卷煙廠:

          將3D仿真技術應用到制造執行系統


            曲靖卷煙廠實施智能控制后的新制絲線


          技改完成后,曲靖卷煙廠搭建了覆蓋整個辦公區域和生產區域的信息網絡,有力地支撐了從設備底層自動化控制、集中監控到車間的一體化管控。以前,采集數據粗放、簡單、滯后,現在不但實時,而且量大、真實、完整。數據的采集、分析和處理都可在新的MES(制造執行系統)內完成,大大提升了系統的整體效率。

            以這些數據為依托,曲靖卷煙廠還創造性地將3D仿真技術(主要是三維可視化技術和虛擬現實技術)等移入MES,制絲、卷包等實際生產現場可立體地展現在人們面前,從而豐富和完善了MES的功能應用,實現了企業生產過程的實時可視化管理。


            對于這種嵌入了3D仿真技術的MES,曲靖卷煙廠工人可在屏幕上清晰地看到復雜設備的內部結構,不用拆卸設備就能了解、判斷設備運行情況,大大提高了設備管理水平。


            曲靖卷煙廠最近以新系統為依托,開展設備生命周期管理(生命周期值由備件的理論使用壽命和實際使用壽命來確定)的嶄新探索,不僅有效控制了備件的庫存,還推動了設備維護從經驗維修到預防維修再到科學維修的轉變。


            操作人員可不用親臨現場,通過MES就能實時跟蹤制絲設備質量檢測裝置的運行狀況和質量檢測儀器的檢測數據。


            這種基于數據之上的精準控制,使得制絲生產線作業的穩定性越來越強。


            除此之外,針對車間主任、副主任、修理工、設備管理員等不同崗位,曲靖卷煙廠也開發了個性化的“我的MES”,立足崗位需求,通過調整模塊定制的方式,增加新的功能模塊,以實現對工業現場全面智能化管控。



          安徽中煙合肥卷煙廠大數據應用:

          大數據連接起生產一線的“千條線”


            安徽中煙合肥卷煙廠中控室操作員胡偉生在利用“大數據”智能平臺查看制絲車間班次生產相關信息。


            近年來,安徽中煙工業有限責任公司合肥卷煙廠積極開發智能平臺,努力通過應用大數據“智”點迷津,提高效率。他們依托大數據的力量,將生產一線的“千條線”連接起來,進行分析運用,指導作業生產,使工廠生產更高效?!?br/>


            自2013年起,合肥卷煙廠利用之前架構的廠內MES,系統集成制絲管控、能源管控、物流系統、卷接包數據采集系統等底層生產單元,采集、收錄生產、質量、設備、成本消耗等方面數據。目前合肥卷煙廠已在全廠1350臺各類別設備上安裝了溫度、震動等監測元件,形成了6000個信息采集節點,數據每30秒更新一次。


            信息裝進“口袋”,不是最終目的。2014年,合肥卷煙廠與第三方軟件公司合作,利用ETHINK大數據平臺技術,打造了大數據精益管理智能平臺,深度分析“口袋”里的信息。他們將設備信息、生產信息、質量信息、能源消耗、成本數據等進行融合整理,形成了大數據的高效集成。


            以該平臺健康診斷云圖為例,合肥卷煙廠圍繞生產、設備、質量三個維度,利用專家法、層次分析法,設置各項數據彼此間的函數關系,計算出生產、設備、質量每天的分數。


            打開健康診斷云圖設備健康項,可以看到設備運行指標、設備維修、產品質量、生產消耗4個一級指標,下面對應了有效作業率、維修次數、維修費用、卷煙紙消耗、商標紙消耗等二級指標。程序會依據各指標的比例關系,最終測算出當天的設備健康指數是多少、是否符合生產要求。通過對設備健康指數指標不斷鉆取,以及對指標的影響因素的關聯分析、深度挖掘,合肥卷煙廠實現了透明感知、精益管理。


            合肥卷煙廠的大數據智能平臺還包含決策管控、智慧社區等幾個模塊。


            如在車間級管理上,大數據智能平臺可以按照需求,生成一組可自主選擇的關聯模塊,形成智能報表,指導管理人員工作。


            目前,智慧社區智能檢索知識庫包含了經驗庫、說明書、OPS改善等企業知識成果,方便員工在遇到難題時查閱信息,做到了企業知識成果的共享與交流,實現了員工能力提升的目的。



          山東中煙青島卷煙廠:

          設備綜合管理平臺成員工“掌上智庫”


          山東中煙青島卷煙廠卷包車間生產現場


            TSPM設備綜合管理平臺,是山東中煙工業有限責任公司青島卷煙廠于2009年12月為配合TnPM(全面規范化生產維護)設備管理理念推進而建設的信息化平臺。從2010年6月開始,TSPM設備綜合管理平臺通過移動終端發揮出越來越大的作用,在設備管理、安全管理、員工成長等方面應用效果明顯,已成為員工的掌上“智庫”,有力地促進了智能化工廠建設。


            利用移動終端進行點巡檢并實現數據即時上傳,是智能化工廠建設中“工業物聯網”理念的具體實踐。它利用移動互聯網和RFID(射頻識別)技術構建“全員”標準化生產維護機制,使工作任務落地到現場、崗位,通過集成的“任務清單”告訴員工每天“做什么”,通過可視化“SOP作業標準”指導員工“怎么做”,通過簡單直觀的人機交互界面和手指觸摸完成數據上報;同時,員工可以通過移動終端查詢工作標準、圖紙、備件庫存、設備檔案、維修履歷和維修經驗。


            設備綜合管理平臺的智能還包括通過“故障診斷樹”來輔助現場的異常判斷和故障處置;通過后臺的智能維修決策模型進行維修計劃排程和任務閉環;通過“四精保養模型”對各機臺進行精細化維護保養;通過“備件需求模型”科學控制成本費用,拉動物流保障服務;通過“設備健康評價模型”進行即時自動化評價,建立績效評價和改善工作的良性循環。同時,該平臺集成安全生產標準信息化模塊,將安全隱患排查治理體系、安全檢查、相關方施工管理納入了移動終端。


            作為一種綜合管理平臺,系統中還設計了有助于員工成長的內容。如團隊活動菜單中包括單點課、單點建議、活動團隊管理三項內容,進入單點課課程庫,里面所有的“教材”都是一線員工生產經驗的總結,有工作技巧、故障事例、改善事例等。員工在移動終端可以隨時看到這些“課程”,隨時學習;同時,青島卷煙廠還根據案例的重要性進行適當獎勵,調動了大家“編輯教材”的積極性。


          福建中煙龍巖煙草工業公司:

          應用5A精品生產線      打造“智慧工廠”


            龍巖煙草工業公司職工李武鎮在實際操作中了解機器人碼垛情況,用數據思維實現精益作為。

            打造“智慧”工廠,離不開“智慧”設備的應用。福建中煙龍巖煙草工業公司的5A精品生產線便是最好的體現。


            該生產線是龍巖煙草工業公司為更好地滿足客戶需求、彰顯“七匹狼”品牌特色和工藝,專門打造的一條智能制絲生產線,集低碳環保節能、食品安全標準、數字化可追溯、全程主動防御及歐盟安全標準于一身,加工精細、流程簡捷、工藝獨特,從而實現卷煙生產的系統化、柔性化和智能化。


            這條“智慧線”到底“聰明”在哪呢?


            ——智能多線加工。5A精品生產線采用智能多線加工技術,為不同原料定制加工模式,消除了以往單線生產模式帶來的質量波動,真正讓進入工藝配方的煙葉特性得到最大程度的發揮。


            ——智能加香加料。5A精品生產線所獨有的三大優勢,有效保證了煙絲料香施加均勻一致。一是采用多工序添加,使加香加料更加均勻穩定。二是采用國際物流標準識別系統,讓每個保溫輸料罐都有了自己的“身份證”,使其移動和輸料實現了全程可追溯。三是采用雙系統加香加料設備,解決了單系統設備在更換產品時牌號易混淆、清罐不及時、雜物有殘留等弊病,有效消除了加香加料過程中的不可控因素。


            ——智能激光選葉。為確?!爸еЬ贰?,5A精品生產線在行業首次啟用激光選葉技術,從光譜、形狀、顏色等角度選葉,“片片精選”達到了食品級的生產標準。


            ——智能九式烘絲。5A精品生產線引進九模式烘絲機,創造性地將烘絲模式“由1變9”,為每一種煙絲定制個性化烘絲加工模式,并通過二段式低溫輕處理,最大程度保留煙草本香,去除雜氣,確保煙氣更醇和。同時,5A精品生產線還引進了全球處理溫度最低、體積最小的氣流式低溫處理烘絲機,將煙絲處理溫度由常規設備的230℃降至160℃,較好地保留了煙絲的有用物質。


            ——智能分貯醇化。5A精品生產線采用全過程恒溫恒濕控制,在不同工序之間保持煙絲隨時貯存在最佳溫濕度環境中,使煙絲在每個工藝環節都得到充分醇化,保證養分平衡,吸收均衡。此外,該生產線還對成品煙絲采用進口木箱密封分箱存放,煙絲箱采用激光導引智能小車實現配送。


            在實際生產過程中,龍巖煙草工業公司構建了基于數據倉庫技術的生產績效測量分析平臺,通過對設備綜合效率、質量指數、庫存周轉次數、生產物耗指數四大指標進行多層級、多維度分析,對涉及生產運營管理的海量數據進行梳理,從中分析出生產短板,并以此為依據實現對生產短板的快速、精確定位,促進企業實現優質基礎上的低耗。


            以OEE(設備綜合效率)指標為例。在OEE分析平臺上,從全年來看,該指標可以從OEE相對較低的7月向下一層查看7月哪一天的效率最低,也可以從時間維度切換到區域維度;可以查看7月卷接機與包裝機的OEE對比,再查看卷接機的計劃性停機損失率;還可以從卷接機的計劃性停機損失率向上查找到整個生產區域的計劃性停機損失率,真正實現了數據的全方位、多角度、立體式分析。


           


          (審核編輯: 智匯胡妮)

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