质量是企业永恒的主题，是企业实现可持续发展、在未来竞争中取得胜利的法宝，是提高效益的重要途径。
用信息化推进卷烟生产质量管理的现代化，是卷烟行业工业企业提高自身综合竞争力，应对市场挑战的有效途径和必然选择。目前，管理信息系统及自动化技术在卷烟企业已经大规模应用。但两者之间忽略了有效配合，导致企业上层计划缺乏有效的实时信息支持，下层控制环节缺乏优化的调度与协调，计划层与车间执行层无法进行良好的双向信息流交互，企业难以实时反应。制造执行系统(Manufacturing Execution System，MEs)作为面向车间层的生产管理技术与实时信息系统，是企业资源计划(EntERPrise Resource Planning，ERP)系统和生产自动控制系统之间的信息纽带。
质量控制是MES的重要组成部分。在质量管理领域，MES将底层工业控制涉及到的工序级生产计划、现场质量数据采集、生产过程质量管理、统计分析等这些功能进行了有效融合。本文以云南H卷烟厂为研究对象，以滤嘴棒生产为重点，对MES环境下卷烟质量在线管理系统进行研究。卷烟生产过程中，滤嘴棒生产作为重要环节之一，其生产效率及成品质量直接影响着产品的质量。因此基于MES的滤嘴棒在线质量管理的系统建设显得尤为重要。
1 云南H卷烟厂基于MES滤嘴棒在线质量管理的系统需求
云南H卷烟厂拥有配套的打叶复烤、制丝、干冰膨胀、卷包设备、自动化物流系统，年生产力超过100万箱。H卷烟厂是目前全国唯一只生产单一品牌的烟草工业企业，企业历来重视香烟的质量，视质量为生命。而滤嘴棒作为香烟的重要组成部分，其质量的好坏关乎吸烟者在吸烟时的口感，以及是否能起到过滤焦油小滴、减少尼古丁吸人量的作用，所以滤嘴棒质量的好坏直接影响着整支香烟质量。因此，对滤嘴棒的质量管控就显得尤为重要。而滤嘴棒的工序的质量控制对于最终成品的质量形成有决定作用。
H卷烟厂滤嘴棒的生产工艺如图1所示。
图1 滤嘴棒生产工艺
目前滤棒的质量问题主要集中在滤棒的吸阻、硬度、圆周和长度上。这几个问题又是滤嘴棒6个生产环节中“丝束开松、增塑、卷制成型、滤棒切割”4个工艺阶段的量化指标。
因此，滤嘴棒的在线质量控制主要针对这4个工艺阶段进行监测，主要监测参数为：辊压力、辊比率、增塑剂供给情况和供给量、滤棒各部位温度、直径和胶温、滤棒长度和进刀频率。
通过MES技术平台分析滤嘴棒生产制造现场收集到的实时有效数据，及时控制每道工序的加工质量，对其进行实时监控、预测、诊断和在线调试，将质量缺陷消除于萌芽状态，降低企业质量成本。据此，要实现对它的质量管控，存在以下需求：
a．实时、动态性需求。目前在大多数烟草企业中，质量管理大多是通过质量计划下达、序后生产检验和质量统计报表等形式进行的静态质量管理和控制，控制效果和效益受到很大限制。在线质量管理系统需要能够实时采集制造过程中的数据，及时掌握质量的状态并反映制造过程中的问题，实现对生产质量的动态控制。
b．可视化需求。海量的质量数据枯燥又难以理解，数据背后包含的信息难以表达。系统可借助信息技术，把质量信息以人们惯于接受的表格、图形、图像等可视化方式，将质量及其内在的联系直观表现出来，为质量管理者提供依据。
c．交互性的需求。传统的质量管理系统中，管理者是被动地接受单方面信息，用户难以交互的方式管理质量数据。
因此，企业必须借助于基于MES的滤嘴棒在线质量管理系统，满足企业对滤嘴棒质量管理的实时动态性、可视化和交互性的需求。
2 质量管理信息可视化模型及管控流程
2.1 信息可视化模型
基于MEs的滤嘴棒质量管理系统中应用的在线管控，即信息可视化(Infonllation Visualization，IV)。信息可视化是指利用计算机支撑的、交互的、对抽象数据的可视表示，来增强人们对这些抽象信息的认知。信息可视化模型如图2所示。
图2 信息可视化模型
模型主要由原始数据、数据表、可视化结构和视图4个模块组成。原始数据通过数据转换映射为数据表；之后，数据表通过可视化映射转换为可视化结构，这一过程是信息可视化的核心；最后，通过视图转换设置图形参数，把可视化结构转换为视图，从而用户可以从特定的角度查看数据库中的数据信息可视化结果，来服务于特定的任务。可视化质量管理中要解决的主要问题就是质量数据的映射、变换及交互控制。
2.2 H卷烟厂对滤嘴棒质量的管控流程
根据H卷烟厂的滤嘴棒生产工艺及流程，再结合MEs思想，讨论了基于MEs的滤嘴棒在线质量管理流程，如图3所示。
图3 质量管控流程图
3 H卷烟厂滤嘴棒在线质量管理系统设计
根据以上对可视化信息模型的分析，结合滤嘴棒质量管理的流程，提出系统的功能模型，如图4所示。
图4 滤嘴棒在线质量管理系统功能模型
质量管理过程是一个持续循环改进的过程，在质量管理过程中质量标准是质量改进的对象，同时为整个质量管理的过程提供对比的标准；质量控制是质量管理的执行部分；质量检验是检查质量控制的效果；质量分析是基于检验的处理，是对质量标准的改进。循环改进促使产品质量不断得到改进和提升。
a．质量控制功能模块应用。质量控制分为制造过程质量控制和辅助过程质量控制两个方面。在制造过程质量控制中，主要对物理指标进行自动采集，并绘制控制图，以及通过人工检验外观指标，并将检验后的数据录入系统。从底层车间层自动采集到的数据绘制成控制图，出现异常时，系统自动报警。
在辅助过程质量控制中，分别对工艺执行情况、设备工业参数、生产运作环境进行监控，以及原材料的确认和对测量装置进行检查。当设备工艺参数超限时，将建议其修改相应工艺参数。若设备参数出现异常时将立即启动报警装置。同样对于生产运作环境的监控亦是如此。而当对生产所需的原料、辅料进行确认时，一旦出现异常，系统将提示做出复检请求，从而避免了在原辅料进行生产时出现相关的质量问题。质控功能模块不是单一的模块，当这些质控环节无法进行处理时，系统会及时通知相关模块进行有效处理，以便最大程度地保证整体生产质量。
b．质量检验功能模块应用。在MES环境下，过程检验是质量检验的侧重点。在生产过程中，对质量管理点进行检验，对生产过程进行抽检、对不合格品进行处理。质量管理点的检验是选择生产过程中的关键点作为数据采集点，将采集到的信息与作业规范进行比对，做出相应判断。同时，在生产过程中对各个阶段进行抽检，并将抽检结果录入系统，以便随时查阅调用，并就质检情况汇总成质量报告。当质检时发现不合格产品，将其信息及时录人系统，并对其判定级别，发出复检请求，进行再次质量检验。
c．质量分析功能模块应用。在此模块中，着重对质量因素进行分析，其中包括产品质量分析和工艺状况分析。
在对产品质量进行分析时，将采集到的产品质量的相应指标信息进行汇总，通过相应的数理统计，进行分析，从中寻找存在的问题，并根据发现的问题，及时反馈并加以改进。在对产品工艺状况进行分析时，要时刻关注工艺状况信息，对观测到的信息进行综合分析，并不断改进，以最大程度地保证产品质量。
4 系统实现关键技术
a．采用模型驱动技术，实现基于生产模型的生产控制，提供了灵活的建模工具，并通过模型驱动的办法来管理整个生产过程。
b．通过模型驱动技术，加强质量控制。根据工单、班次及牌号的变化，自动生成质量检验请求，并通过KPI数据反馈及自动采集检验设备数据形成质量数据分析及评价。
c．实现生产动态数据的监视，通过监控画面直显示滤嘴棒生产过程实际情况。
d．利用数字测量设备，通过与无线发射器相连，发送数字信号，与计算机相连，将传送的数据定时通过企业内部网上传到企业服务器，完成从生产现场的数据采集工作。
e．利用实时数据库技术，实现了实时数据的海量存储和应用；采集了生产过程中的多个质量监控点，实现了生产动态数据的实时采集、监视与统计分析，使生产管理更科学，组织更灵活，决策更及时。
5 改进结果分析
通过在H卷烟厂实施MES滤嘴棒在线质量管理系统，使H卷烟厂滤嘴棒的质量以及香烟整支质量有了明显提高。根据“吸阻、硬度、圆周和长度”对于滤嘴棒最终质量的影响大小分别对其赋予权重，吸阻和硬度A级(15分)，圆周B级(10分)，长度C级(5分)，并依此打分。对改进前后“吸阻、硬度、圆周和长度”以及滤嘴棒质量结果进行比较，见表1。
表1 改进前后滤嘴棒质量结果对比分析
从表1统计结果可以看出，改进后滤嘴棒的质量得分有了很大的提高，吸阻和硬度直接影响着整支香烟的质量，三者成线性关系，吸阻和硬度越大，香烟质量越大，改进后，吸阻和硬度的数据较改进前均有下降，此时不仅香烟的合格率大大提高，同时一年的丝束消耗也降低了4％，为H卷烟厂带来了客观的经济效益。同时对圆周和长度在改进前后的结果进行对比分析后发现，改进后的圆周与长度平均值更加集中于技术标准的均值，且方差更小，直观地反映出两者在改进后更高的合格率，从而保证了滤嘴棒的质量。
6 结束语
企业的质量管理是一个非常繁琐而又非常重要的工作。质量管理水平的好坏直接影响到企业的生存发展。将质量管理系统不断地完善以适应企业的日常生产和业务需求，可以极大地提升企业竞争力。H卷烟厂基于MES的滤嘴棒在线质量管理系统的实施，通过信息流集成和控制集成，对生产全过程进行实时的质量监控，从而实现闭环质量控制，提升了H卷烟厂对滤嘴棒的质量控制与管理能力，提高了滤嘴棒的质量，并获得了良好的经济效益。通过对这些问题的探索与实践，相信基于MES的质量管理系统是实现精细化、均质化、规范化的信息化最佳解决方案。
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本文标题：MES环境下卷烟质量在线管理系统研究
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