MES清洗算法及参数配置对掺配合格率的影响研究及分析

朱成蹊 钱子兵

红塔烟草（集团）有限责任公司楚雄卷烟厂 云南 楚雄 675000

摘要：为实现卷烟市场快速响应机制，某集团于2015年启动了MES项目的开发研制工作。2016年集团组织项目组开展红塔集团MES项目蓝图绘制及技术方案的拟定工作，编制了集团MES项目的实施方案。综合集团四厂的情况，集团于2018年在某烟厂开展MES项目的实施工作，并于2019年3月开始投入试运行。为保证生产质量，本文就MES清洗算法及参数配置对掺配合格率的影响展开了分析探讨，以供参考。

关键词：MES清洗算法；参数配置对；掺配合格率；影响；研究分析

引言

MES即生产制造管理系统，它是信息化与自动化两化融合的产物。MES是一套面向制造企业车间执行层的生产信息化管理系统。MES可以为企业提供包括制造数据管理、计划排程管理、生产调度管理、库存管理、质量管理、人力资源管理、工作中心/设备管理、工具工装管理、采购管理、成本管理、项目看板管理、生产过程控制、底层数据集成分析、上层数据集成分解等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

1 配方参数设置

制丝车间目前可生产的品牌规格较多，而且配方更换较为频繁，配方的变化意味着控制参数的变化、掺配比例的变化。在实际的生产过程中，由于频繁试验、频繁换牌，车间标准维护员在换牌时，录入及核对配方参数、绑定标准也是一项较为繁重的工作，有发生参数设置失误的可能性。

根据卷烟工艺技术考核标准规定，工艺设备技术参数设定不符合要求时，属于B类扣分项，判定为二类品，对质量将产生较为严重的影响。若错误设置掺配比例，造成了掺配比例错误，将对掺配工序的质量造成严重影响，既影响掺配比例非稳态占比，又影响掺配精度。在现有参数管控模式下，为标准维护员、集控操作工的二级管控模式，现场操作人员需要核对参数，但由于核对操作无明确的监管方案，若集控操作人员输入了错误的控制参数，机台操作工往往不会发现。

2 数据清洗准确性

由于MES系统运行不顺畅，导致混丝掺配段数据清洗“未完成”，“批内梗丝掺配比例合格率”显示为-1000，严重影响梗丝掺配比例合格率。

查看MES系统内的批次数据清洗完成情况，发现此类批次多因MES系统内掺配段数据清洗未完成导致。针对存在增量比例计算的参数，在MES数据库数据交互量较大时，可能因接口不稳定、传输延时等原因，偶尔出现掺配段数据清洗失败的情况。一旦清洗失败，操作工没有处置办法，只能联系中软工程师进行处置，存在响应置后，或者处理不完全等问题。

3 非稳态占比超标

MES系统主体功能是上层系统数据交互，并不参与底层生产控制，但是制丝MES系统质量考核中鉴定判定报告相关指标的“非稳态占比”考核比重较大。

公式：非稳态占比=非稳态数据/（非稳态数据＋稳态数据）

稳态数据：生产过程达到指标期望范围内且处于稳定生产状态下采集到的过程数据

非稳态数据：生产过程超出指标期望范围或处于非稳定生产状态下采集到的过程数据。非稳态数据再细分：料头非稳态数据、料尾非稳态数据、过程非稳态数据、模块切换非稳态数据。MES系统上线前，制丝车间使用的新高原SPC质量数据分析系统都是事后清洗，一批烟生产结束后方可知道质量判定结果，当生产过程中出现断料、波动等异常情况时，都是集控操作工手动计算非稳态点数超限情况，且存在人为计算错误等状况。而MES系统中“SPC分析—制丝质量异常分析中”提供制丝生产数据实时清洗功能，并带有当前生产批次非稳态超限情况，但是不具有梗丝、膨胀丝掺配非稳态占比超标的实时预警功能，操作工也不能查询到数据库内的实时数据，难以对当前生产批次的非稳态占比情况进行判定和评估。

4 生产报表查询效率低问题

智能制造建设方案中明确指出：“持续推进生产制造模式的智能优化迭代，提高工厂柔性生产和敏捷制造能力，逐步实现生产制造的智能化、智慧化、无人化。”2019以来，制丝车间已经全面上线生产执行系统（MES），生产线工单执行完成之后，质量判定报表已经由老的数据采集监控系统上转移到了MES系统中的“制丝车间批次质量鉴定判定报告”中展示。查询流程如下：

图 集控操作人员质量鉴定判定报告查询流程

为掌握设备的运行状态、批次质量情况，在每一个工段生产结束后，集控操作人员都需要进入到MES系统中，查询所生产批次的“批次鉴定/判定报告”。但出于网络安全的要求，集控室用于操作WINCC的控制电脑不能与厂内网、外网连接，操作工需要到与厂内网连接的电脑PC“ZSJKMES”上查询报表。

但是，从查询流程中可以看到，查询流程中存在等待时间，查询时操作工需要离开自己的工位，此时其所属工段将处于短时脱离监管的状态，存在较大的质量隐患风险。在2020年7月至12月的生产中，出现多次因操作人员在查看报表导致未及时监控到掺配工序的故障情况，导致掺配比例合格率较低。

表 操作人员查询报表耗时统计表（秒）

次数 人员	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	均值（秒）
甲班叶主	100	96	105	89	94	99	108	86	90	99	96.6
乙班叶主	88	80	92	77	89	94	75	82	73	73	82.3
丙班叶主	100	84	97	95	98	99	85	87	98	97	94.0
甲班丝主	108	108	114	101	116	113	106	104	106	116	109.2
乙班丝主	116	145	124	110	122	112	124	123	111	109	119.6
丙班丝主	126	136	142	132	115	10	124	119	137	120	126.1
梗线	89	93	89	80	79	83	81	66	96	86	84.4
叶辅线	87	91	100	87	100	92	97	89	85	90	92.0
丝辅线	127	124	145	135	123	115	115	129	117	142	127.1

为掌握操作人员查询报表的耗时情况，小组成员对不同操作工查询报表的耗时进行了统计，结果如表1所示。从表中数据可以看出，因不同工序、不同操作工、不同的工位等原因导致，操作工在查询生产报表时，存在耗时上的差异性，从统计结果中可以看到，操作人员查询一次报表所需的离岗时间均值为103.5秒，按每个班次平均生产4批次计算，每班离岗时间长达414秒。通过梳理，因查询批次报表导致集控操作人员脱离监控岗位的流程主要包括4个步骤：操作人员起身行走至PC“ZSJKMES”、操作人员登录MES系统，点开批次鉴定/判定报表查询、查看批次鉴定判定报表、操作人员起身行走至操作工位，耗时情况如下图红色方框中所示：

图 操作工脱离监控岗涉及的几个步骤

5 结语

总之，在烟厂生产过程中，为实现卷烟市场快速响应机制，红塔集团启动的MES项目，并通过了云南中烟和国家局审核批准。为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

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