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前言

　　現(xiàn)今，現(xiàn)代化的企業(yè)在經(jīng)營管理層普遍使用ERP、MES等管理軟件，如果經(jīng)營系統(tǒng)能夠獲取實時信息，企業(yè)就能夠利用所需信息不斷成長。通過我們的運(yùn)營管理解決方案，企業(yè)能夠?qū)⒆⒁饬性诮?jīng)營效益上，對生產(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)實施后煙草企業(yè)信息化建設(shè)的重要方向之一。實施批次管理正好能滿足ERP系統(tǒng)向上提升的要求。

　　目前，國外煙草企業(yè)在認(rèn)識和部署實施批次管理系統(tǒng)方面已經(jīng)先行一步。以英美煙草公司為代表的國外煙草企業(yè)都在不同程度上部署和實施了批次管理，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生產(chǎn)制造過程中，實行嚴(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)動態(tài)清；六分批指分批投料、分批加工、分批轉(zhuǎn)工、分批入庫、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，把返修報廢的數(shù)量和用戶使用的影響限制在最低程度。

　　對于批次，因為需求的不同，所以會有不同的定義，也產(chǎn)生了不同的管理方式?？傮w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)線項目中，新建聯(lián)合工房內(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，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。

　　對于香料廚房的生產(chǎn)過程的物料流從倉庫領(lǐng)料開始，經(jīng)過人工備料、自動配料、人工配料、出料裝桶，到向制絲線人工發(fā)料結(jié)束。要實現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的全程追蹤，必須在每個環(huán)節(jié)都建立完善的信息采集、記錄，這樣通過對全過程的數(shù)據(jù)統(tǒng)計、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、通暢實用、安全可靠、先進(jìn)成熟、規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計思想與原則進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計和設(shè)備制造。

實現(xiàn)功能

——系統(tǒng)監(jiān)控
——系統(tǒng)報警
——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提供的具有層級結(jié)構(gòu)的物理模型對生產(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。與物理模型相對應(yīng)的是配方模型。借助這兩種模型，就可以實現(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)計配方時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，要臨時改變所用設(shè)備或使用不同的工藝路徑、加工工藝時，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）來靈活的組織各個配方模塊，當(dāng)在Batch 服務(wù)器上運(yùn)行這樣的控制配方時， Batch就可借助配方模型和物理模型的對應(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，從而間接地完成對相應(yīng)設(shè)備的控制，故無需控制工程師介入改動PLC程序。這樣，基于配方模型和物理模型對應(yīng)關(guān)系的“程序型配方”對生產(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PLC品牌和型號和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

　　如何根據(jù)批量生產(chǎn)的工藝要求，建立適當(dāng)?shù)哪Ｐ?，是所有的批量軟件工程師要面臨的一個至關(guān)重要的問題。模型的好壞會直接影響到今后日常應(yīng)用中工藝工程師對批量牌號管理、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)行過程級別分類（Process Class）。如果有需要的話，在相應(yīng)的過程級別下還可以定義若干個PHASE，PHASE直接作用于過程控制，如根據(jù)測量條件控制閥門的開關(guān)、閥位的變化。

　　采用層級配方模型設(shè)計的工藝系統(tǒng)效率更高，靈活性更好。在軟件設(shè)計中關(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實時性要求高的情況將幾個關(guān)聯(lián)設(shè)備劃分為一個單獨模型(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，在PLC中完成這些操作的功能塊設(shè)計；同時可以根據(jù)目前生產(chǎn)需求，開始主配方設(shè)計，根據(jù)工藝系統(tǒng)設(shè)計特點，可以采用基于類的概念進(jìn)行配方設(shè)計功能模型的設(shè)計也都是基于類的，充分發(fā)揮S88標(biāo)準(zhǔn)的“工藝與控制分離”的設(shè)計理念。使用類來編寫與設(shè)備無關(guān)的配方，大大簡化配方設(shè)計，提高系統(tǒng)靈活性。

配方設(shè)計

　　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，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)實例化，一個主配方可以有多個Formulation，對于不同的產(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Formulation。有些考慮到有些工藝參數(shù)是多個產(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。