项目解读 以信息化促现代化

CIMS结构示意图

 

    山东中烟工业公司青岛卷烟厂作为国家“十五863/CIMS”工程在烟草行业的应用验证单位，于2001年9月配合国家局科技教育司、经济信息中心以及中科久辉公司联合申请了国家863/CIMS项目，即“烟草行业现代集成制造系统总体方案设计及关键技术攻关”项目。2003年，青岛卷烟厂现代集成制造系统在国家烟草专卖局科技教育司进行科技开发项目立项。青岛卷烟厂本着先进、高效、安全、实用的原则，选择引用国外成熟软件及先进的智能技术，自2002年5月至2006年12月，历时四年零七个月，完成了CIMS项目，并最终投入运行，实现了内外整合、上下贯通的企业数字化，实现了从计算机集成制造系统向现代集成制造系统的转变。

 

    青岛卷烟厂结合行业和企业实际，根据易地技术改造后新厂生产的需求，提出并逐渐明确了CIMS项目三层框架结构：上层为企业资源计划系统（ERP），是企业经营管理层。这是一个以计划与控制为主线，将客户、市场、销售、计划、采购、生产、财务、服务集成，面向供应链管理的现代企业管理平台，同时辅以卷烟配方智能辅助设计系统（CAD）。中间层为制造执行系统（MES），是进行精细化生产、提高制造柔性化的生产执行层。最底层为生产自动化和物流自动化层，是进行自动化生产与加工的生产控制层。另外，又辅之以商务智能系统(BI)、办公自动化系统(OA)及计算机网络支撑系统等，形成了全面、先进的信息化支撑平台。CIMS项目有四大分系统，分别为：企业资源计划系统（ERP）、卷烟配方智能辅助设计系统（CAD）、生产执行系统（MES）、生产及物流自动化系统。

 

    ERP系统——防止“大企业病”的良好平台

 

    企业做大之后，如何避免“大企业病”、效率降低等问题，是集团化运作模式下各企业普遍关注的一个问题，而ERP流程化的管理思想为解决这些问题提供了一个很好的平台。

 

    ERP系统的组织结构是采用面向流程的思想构建的，整个系统的设计沿着业务流程横向展开，这种基于企业信息化平台的流程化管理，相对于“金字塔”型的层级式职能管理，优势明显。它有效避免了部门之间的推诿扯皮现象，打破了部门之间无形的“墙”，避免了非正常操作流程，解决了部门间业务流程协调效率低的问题。

 

    集团化运作模式带来了多点控制问题，即如何确保多点加工状态下，对生产过程的有效管理与控制，以及对异地加工实施质量控制。这通过ERP系统也可有效解决。ERP系统支持集团公司——工厂两级管理模式，可以对不同地域的下属工厂进行集中实时监管；可以进行一体化计划的编制及下达；可以进行原材料统一采购，进行物资分布存储管理，实现物资的有效调配与供应；可以统一财务预算、核算、控制，进行集团财务预算、核算和实时审计追踪，成本核算细化到了每个工作日、每个班次、每个机台；同时，还可以统一人力资源计划和分布式工资核算等，使管理变得更加精细化。通过ERP的上线，可以实现以财务管理为核心，以市场、计划和控制为主线，面向流程的现代企业管理。

 

    ERP系统是青岛卷烟厂CIMS项目的重要组成部分，目标就是要将ERP（企业资源计划）先进的国际管理理念、管理思想、管理方法与青岛卷烟厂的实际经营管理相结合，以ERP系统为平台，在实现物流、资金流和信息流协调同步的基础上，突出计划、预算、控制功能，优化企业内部的财务管理和协同运作过程，并通过与MES系统集成，实现对制造环节的快速监控、协调及优化，实现企业管控一体化的目标。

 

    MES系统——保障产品均质化

 

    作为生产企业，精细化加工是生产环节最基本的职能。在CIMS的三层架构中，MES系统起着承上启下的重要作用。它是一套及时传递与生产相关的信息，并使从接收订单到完成成品的一系列生产活动得以优化的系统。信息化建设的实践证明，运用MES系统是实现分类精细化加工、保障产品均质化的最佳解决方案。MES系统的实施范围涵盖了卷烟工业企业生产过程的方方面面，它提供了灵活的建模工具，将各生产线及设备建立模型放在系统中，并通过模型驱动的办法来管理整个生产过程，设备或工艺的变化都可以通过调整模型来实现。

 

    青岛卷烟厂新厂建成投产后，采用的是分组加工方式，13种不同的工艺加工路线就是通过MES系统的模型驱动技术来完成的。在生产控制方面，MES系统采用西门子的实时历史数据库技术，实现了生产动态数据的实时采集、监视与统计分析，实现了对产品生产全过程的精细化跟踪和对产品的实时质量监控。这可以使工作人员及时了解生产的每一个细节，监控每个关键点、每个时段的生产活动，可以对生产条件的变化作出迅速反应，为更好地进行质量控制、规范管理和生产调度提供了一个实用IT支持平台。

 

    MES系统可实现企业生产过程、组织、管理和决策的最优化，使计划、生产、调度、资源分配等更加科学、准确；实现企业生产过程的快速反应与精工制造，最终与生产物流自动化系统集成；实现工厂生产自动化、连续化均衡生产；实现企业生产过程中的产品生产交货期的精确计划，最终与企业资源计划系统集成；实现产品质量的可追溯性；实现生产过程产量、消耗、质量、设备等的全面可视和可控管理。

 

    生产及物流自动化系统——提高企业生产管理效率

 

    生产及物流自动化系统是一套实用、先进、开放、可集成、可扩展、安全、可靠的实时系统。系统采用先进的过程控制自动化平台，能够及时从MES系统获得生产、调度指令，同时将各种生产、消耗、质量、工艺参数实时报告给MES系统和ERP系统。在提高生产、物流自动化的同时，通过与MES系统、ERP系统集成，可提高整个企业生产、管理的效率。

 

    CAD系统——产品配方设计上的大胆创新

 

    随着品牌做大，如何保证产品均质化、提高产品研发的科技水平、建立原料保障体系成为各卷烟生产企业高度关注的问题。青岛卷烟厂CAD系统作为烟草行业的一项创新性研究项目，称得上是在产品配方设计上的一次大胆创新。

 

    CAD系统以前沿的信息技术和人工智能技术为基础，融合行业先进的制造、设计技术，实现对产品感官质量的计算机辅助品评和计算机智能配方设计，推动了卷烟配方设计由经验配方向科学配方的转变。该系统于2000年正式立项，由青岛卷烟厂国家级技术中心和中国海洋大学联合研发，历经7年时间，先后经历了方法性探讨、应用基础研究、应用研究、实践应用4个层面的跨越，最终形成了包括原料管理与分析、评吸管理、配方管理、预警分析、辅助设计、数据分析平台、接口管理等诸多子系统在内的“数字化、标准化、智能化”系统。目前系统单料烟评吸符合度达到80%以上，叶组评吸符合度达到75%以上。

 

    CAD系统建立了烟叶预警分析、叶组配方管理、烟叶差异性分析、相近烟叶查找、烟叶库存结构分析等功能，根据企业对烟叶的实际需求，为烟叶生产提出合理建议，提高了烟叶原料使用的科学性、合理性和实用性，扩大了烟叶使用范围，为大品牌的原料保障搭建了信息化平台。系统集成统一的研发管理模式以及灵活的协同工作机制和接口管理也为多部门联合配方维护、配方设计，实现跨区域集团化产品的管理和研发搭建了良好的信息支撑平台。智能CAD系统由四层平台组成：底层数据平台、数据分析平台、业务平台和管理平台。

 

    在四大系统交叉向前推进的过程中，通过中间件和接口技术，青岛卷烟厂对四大系统进行了无缝集成，使整个CIMS的信息实现了“数入一口、数出一门”，并通过运行CIMS，使决策层、管理层、执行层之间的交流畅通无阻。

 

    在信息化建设的探索之路上，青岛卷烟厂创造性地把CIMS应用到了新厂建设、集团“四统一”等改革和发展的实践中，使企业的现代化管理变成了更具操作性、贯穿生产经营各个环节的共同行为，以信息化带动了企业的现代化。有理由相信，随着“数字烟草”建设的深入，信息化的强势功能将在中国烟草企业得到更加有效的发挥，而信息化也必将助力中国烟草实现更好更快的发展。

 

    鉴定委员会鉴定意见

 

    2007年4月3日，由国家烟草专卖局主持，对“山东中烟工业公司青岛卷烟厂现代集成制造系统（CIMS）项目”进行了鉴定，形成鉴定意见如下：

 

    1．项目围绕烟草工业企业生产和管理需求，在CIMS总体规划的基础上，综合运用了现代管理、自动化、计算智能等技术，构建先进的计算机网络支撑平台，在行业内首家构建了上层ERP系统、CAD系统，中间层MES系统，底层生产及物流自动化系统三层架构，实现了ERP、CAD、MES、制丝中控、卷包中控、原料立库、辅料立库、烟丝立库、成品立库、嘴棒立库、能源动力等十多个系统的有机集成，实现了由计算机集成制造系统向现代集成制造系统的升级，实现了信息集成、过程集成和企业间集成，实现了企业级的管控一体化。

 

    2．项目引入先进的管理理念，通过ERP规范企业行为，实现了由职能管理向流程管理的转变，构筑了企业跨区域管理模式，支持多点生产控制的实现，有助于集团化管理，推动了管理创新。

 

    3．项目的MES系统基于模型驱动和实时数据库技术，实现了精细化加工、质量跟踪、即时成本控制、柔性化生产和特色加工工艺，提高了信息传递的实时性及真实性。

 

    4．项目的CAD系统基于所建立的卷烟感官质量评价的神经网络模型，综合集成了进

化计算、模糊逻辑等智能技术，构建了产品设计平台，促进了卷烟配方设计由经验配方向科学配方转变，实现了产品研发模式的创新。

 

    总之，项目针对烟草企业特点，创新性地运用多种先进技术，构建了现代集成制造系统。设计思想先进，功能齐全，信息集成度高，使用方便，实用性强，运行稳定可靠，管理效果显著，经济效益明显。其技术与应用成果整体上在烟草行业处于国际领先水平，具有明显的示范作用和推广价值。

 

    CIMS项目应用产生的效益

 

    运用CIMS所产生的效益主要体现在提高企业决策者、管理者及职工的综合素质，提高企业决策管理效率，提高产品设计和产品生产制造水平等方面。

 

    （一）直接经济效益

 

    青岛卷烟厂CIMS在降低产品成本上主要是合理地降低了烟叶、材料、备品备件的采购支出及库存占用资金、各类费用的支出（管理费用、销售费用、财务费用、制造费用等），减少原辅材料的耗用，降低能源动力等资源消耗。按评估权重，青岛卷烟厂CIMS预计年可实现节约4028万元。

 

    （二）间接经济效益

 

    1.ERP系统带来的间接效益

    （1）ERP系统实施后，实现了集团化管理，实现了职能管理向流程管理的转变，使物流、信息流与资金流得到了统一，实现了实时成本控制，财务管理由事后管理向事中管理、事后分析转变。同时，通过系统上线，理清了家底，规范了数据，统一了编码，建立了一套规范、真实的企业运营数据，实现了及时供应管理，使企业内外部信息得到有效集成与利用，提高了运营效率。

    （2）在ERP系统实施过程中，优化了管理流程，实现了集团财务管理，对300多个原有流程进行了彻底的分析，最终确定了220个业务流程。

 

    2．MES系统带来的间接效益

    （1）MES系统的上线，使生产计划编制实现了科学化和精细化，既可缩短人工制定计划的时间，又可提高计划的实现率。生产计划下达的细度到班、机台及各工艺段，比系统上线前更精细，而生产计划编制及下达时间由原来的4小时减少到目前的10分钟。

    （2）MES系统的上线，使生产从计划制定、工单下达、生产到成品入库的全过程实现了数字化控制，缩短了生产过程，比系统上线前节省了1小时。

    （3）MES系统的上线，实现了对产品生产全过程的跟踪，同时能够对生产过程及产品质量进行实时监控，既优化了生产过程控制，又提高了产品的合格率。该系统能够准确记录生产过程数据，及时准确地传递与生产相关的信息，并可以通过查询历史数据，对显示数据进行分析对比，为管理者进行生产决策提供支持。系统上线前，生产过程质量信息的反馈需30分钟，系统上线后可以实时得到质量信息。

    （4）MES系统的上线，实现了工艺标准的实时下达。工艺标准通过系统分工艺段随工单直接下达到各生产机台，缩短了工艺标准下达时间，由系统上线前的4小时缩短到1分钟。

 

    3．CAD系统带来的间接效益

    CAD系统的上线，规范了配方研发流程，缩短了新产品的开发周期，减少了开发和工艺中的错误和不合理之处，提高了产品的设计质量，使产品开发更具理性。同时，实现了模块式柔性加工，能够有力地支持品牌优化战略，增强产品市场竞争力。原料年度预警分析由原来的15天缩短到3分钟，产品配方维护时间由15天缩短到3秒钟。

 

    CIMS项目的关键技术及创新点

 

    （一）采用三层架构，实现管控一体化，实现了系统架构创新。

 

    按CIMS总体设计方案，青岛卷烟厂CIMS项目实现了三层体系架构的构建，将上到管理层、下到执行及控制层的所有信息进行了互联互通。集成了10多个系统，包括：ERP系统、MES系统、卷包中控系统、制丝中控系统、原料立库系统、材料立库系统、烟丝立库系统、成品立库系统、嘴棒立库系统、能源动力系统、一卡通考勤系统、备件库系统等，实现了管控一体化建设。

 

    （二）利用SAP软件平台，引入先进的管理理念，规范企业管理行为，推动管理创新。

 

    青岛卷烟厂ERP系统选择了适应大集团架构模式，具有先进管理理念的成熟软件平台。它可以通过设置不同的组织框架实现集团化架构的改变。它不但支持不同语言、不同货币模式，而且采用流程化设计，将所有业务流程均设置在系统中，设定6000多个“开关”，随着业务流程的变化只需进行“开关”的选择就可以实现流程的调整，不存在部门的界限，将业务和技术融为一体。同时，采用了“客户机/服务器”的技术模式，使不同地点的操作者可同时登陆同一台服务器进行远程业务操作。它也是一个实时集成的系统，所有在系统中产生的各种物料出入库凭证都实时触发生成财务凭证，使财会人员可以实时进行监控及分析。

 

    （三）利用西门子软件平台的模型驱动技术，实现柔性化生产，支持行业特色加工工艺。

 

    青岛卷烟厂新厂为进行精细化加工，采用了分组加工工艺。为此，青岛卷烟厂利用MES的模型驱动技术，设定了13种工艺加工路线，将产品配方、加工工艺路线及工艺参数等进行细分，按设定的不同生产方式，通过模型组织生产，实现了生产过程的协调管理。

 

    （四）利用西门子实时数据库技术，实现了数据的海量存储及实时交换。

 

    青岛卷烟厂MES项目采用了西门子的实时历史数据库技术，实现了生产动态数据的实时采集与监视，共采集了3500多个点。通过对实时数据的采集与统计分析，使生产组织更灵活。同时，为使管理决策更及时，将物料消耗及产出数据及时上传到ERP系统，进行精确到班组、机台的实时成本核算。

 

    （五）采用神经网络等智能技术，构建产品设计平台，实现产品研发方式的创新。

 

    在CAD项目实施过程中，青岛卷烟厂采用了神经网络技术、遗传算法、聚类等智能技术，辅助产品配方设计。利用神经网络的适应及学习能力，模拟人工评吸，尝试用计算机代替人工评吸。同时，利用其他信息及智能技术，实现了配方成本的计算、烟叶预警以及模拟给出试验配方等功能，使产品研发人员的研发方式实现了较大转变。

 

    （六）采用万兆环形网搭建了企业网络平台，并与生产现场以太网进行了无缝对接，实现了全厂网络的互联互通。