数字烟草体系下的工单协同及其应用

数字烟草体系下的工单协同及其应用摘要：工单是数字烟草体系下卷烟工业企业的业务框架，工单协同则是实现数字烟草的基础条件。

文章首先通过梳理卷烟工业企业的业务条线，建立了满足卷烟生产的工单体系，然后详细阐述了工单协同的条件、方式及实现方式，最后对建立工单协同的后续应用进行了系统的归纳。

关键词：数字烟草；工单协同；批次关联1概述在国家烟草局下发的《“卷烟上水平”总体规划征求意见稿》中，提出了“品牌发展上水平、原料保障上水平、技术创新上水平、市场营销上水平、基础管理上水平”等五个方面的上水平；《数字烟草发展纲要》中，国家局提出了今后一段时间内行业信息化建设的目标是建设“上下贯通、左右协同、资源共享的一体化数字烟草”；针对行业信息化的要求，安徽省中烟工业公司也提出了建设“上下贯通、左右协同、资源共享的一体化数字烟草”的目标。

目前，行业信息化现状，特别是安徽中烟公司的信息化建设现状还不能满足这一要求，主要表现在信息化体系建设不够完善、信息系统的孤岛与断层、功能的缺失，而且缺乏一种有效的手段将分散在各部门、各信息系统的生产、质量、物流等方面的数据关联起来，进行更深层次的综合分析与利用。

在《安徽中烟“十二五”信息化规划》的框架下，文章引入工单协同来解决卷烟工业企业信息化所面临的问题，通过建立卷烟工烟企业工单体系，并且详细阐述工单的协同方式及后续应用，来解决卷业工业企业信息化所面临的问题。

文章首先系统分析了卷烟工业企业工单体系的构成以及各类工单的相关性；其次说明了在智能化工厂要求下，工单之间如何完成智能化协同；再次论述了基于工单协同，智能化工厂能够进行的后续应用；最后，总结了工单协同所面临的问题及未来的应对措施。

2卷烟工业企业的工单体系2.1工单体系构成所谓的工单由一个和多个作业组成的任务集合，是上级部门下达任务，下级部门领受任务的依据。

卷烟工业企业的业务是以满足生产为核心，调度各生产环节的物料供应及能源供应，因此智能化卷烟工业企业中的工单包括生产工单、物流工单及动力供应工单等类型。

每一类工单分别对应不同的业务域，负责相关生产组织开展及物流运作。

几类工单具体包括的内容及涉及相关的业务如下。

2.1.1生产工单生产工单负责卷烟工业企业中的卷烟生产组织、管控职能。

包括：①制丝工单。

指导制丝车间生产活动的工单，以批为单位。

由于制丝生产是基于工艺段的配方式生产，各工艺段是制丝中控系统控制的最小单位，因此制丝工单除了限定该批次成品丝生产的批次、牌名等信息外，还包含沿该牌名的生产路径上各工艺段的生产指令，大致限定了每个工艺段满足生产的开始时间与结束时间、生产量、生产顺序等信息。

②卷包工单。

指导卷包车间的卷接与包装生产的工单信息，包括卷接及包装的机台、牌名、生产量、生产日期、班次等信息。

2.1.2物流工单物流工单是指为满足制丝及卷包生产需要而进行的物流运作对应的工单，包括以下几个方面的工单：①原料库出库工单。

指导满足近期制丝生产的原料醇化库出库作业；出库工单执行信息中包括出库批次的电子标签、原料重量、工艺质量、供应商信息，作为质量追溯时衔接卷烟工业企业上流的打叶复烤企业、烟叶基地等环节的必备信息。

②片烟高架库的入出库工单。

高架库的入库工单与原料库出库工单对应，接收各批次的原料，衔接原料环节的工艺质量、物流运作信息。

③辅材库出库工单。

指导辅材平衡库的托盘出库，收集与卷包生产工单相关联的辅材供应信息，包括辅材单品种信息、供应商信息等。

④滤棒成型工单。

针对卷包生产计划对滤棒的需求，指导滤棒成型生产。

⑤成品库入库工单。

根据卷包生产计划，生成成品入库工单，指导成品入库作业。

2.1.3动力供应工单动力供应工单指导满足卷包及制丝生产的能源动力供应的重大动力设备的生产作业，根据卷包生产工单及制丝生产工单产生，并且根据两类工单的执行情况进行动态触发调度。

2.2工单协同的基础条件为了达到工单协同的目的，首先必须实现工艺自动化。

所谓工艺自动化，是指在生产过程中，各生产环节的生产工单，生产工艺规范能够同步下达到底层生产控制单元及生产设备，并且各单元能够在统一调度前提下实现生产的协调与联动，生产环节的产量、消耗、工艺质量数据能够实现向上采集到信息管理层，完成相关的关联分析，实现生产工艺的闭环管理。

信息化与工艺自动化的融合，是实现生产管控的精细化、智能化的必备条件。

但是二者的融合，是需要一定的前提与条件，主要表现在：①生产装备的数字化：虽然现在的卷烟生产设备已经实现了很大程度上的数据化，但是设备与设备之间的衔接数字化程度不高，导致在很多生产环节，还需要大量的人工干预。

②指挥调度的协调联动：卷烟生产的原料、辅料、能源、制丝、卷包及成品等各生产环节虽然在生产过程中，按照生产计划组织生产，但是具体生产任务由不同部门各自安排，更细粒度的生产协同无法实现，导致生产及工艺信息无法关联，也是影响信息化与工艺自动化融合的一个主要方面。

③设备数据可采集：工艺自动化要求所有与生产及工艺相关的数据都是可采集的，但现实情况不能够完全实现这一点。

虽然底层设备提供了大量可采集的数据，但是有些数据，如设备之间的衔接需要人工完成（如卷接与包装机台之间的连接关系的变动），这些信息不能及时收录信息系统，也会影响信息化与工艺自动化融合。

3工单协同的实现工单协同是基于烟厂信息化体系中各信息系统之间的配合而实现的。

“十二五”期间，烟厂级典型的信息化应用架构包括1大核心系统+11个底层生产控制系统。

信息化建设围绕生产信息化展开，其中工厂生产执行系统（MES）是全厂信息化建设的核心，向上衔接中烟工业公司级系统，向下衔接生产物流现场作业与管理系统，对生产计划调度、工艺质量控制、设备运维、仓储物流运作等生产运作核心业务提供信息化支撑平台。

在现场作业过程控制与管理系统方面，面向三大工段生产作业规划建设制丝总控系统、卷包数采系统、能源管控系统；面向生产质量仪器检验工作，规划质检仪器数采系统；面向原辅料、备件、成品物流配送与仓储管理建设片烟高架库系统、成品烟丝输送系统、滤棒库系统、辅材平衡库及AGV系统、成品库管及其自动化系统（主要实施行业托盘联运项目）、五金配件及其自动化系统（自动货柜和库管）、原料养护综合管理系统（温湿度检测和养护作业管理）。

3.1工单协同的层次行业的业务发展需求、“十二五”期间行业及安徽中烟信息化建设的目标，要求建设协同化的数字烟草体系，该体系主要从三个层次上实现协同：①生产控制层的协同。

控制层的协同是指生产过程中制丝、卷包生产环节的协同，同时协同能源动力的生产供应、物流环节的原料片烟、成品丝、辅材及滤棒供应及成品入库等各生产环节。

②生产执行层的协同。

生产执行层的工作以生产计划的执行为主线，协同全厂范围内的质量管理控制、仓储物流运作、能源动力供应等业务域的业务条线活动，达到加强过程控制、提高产品质量控制能力、优化流程、提高效率、降低制造消耗与制造成本的目的；③中烟公司管理层次的协同。

以全行业供应链为主线，协同中烟层次的四大中心，即市场营销中心、技术研发中心、生产制造中心及物资采购中心的核心职能。

通过建立和完善“四个中心”的协调联动机制，优化流程，整合资源，提高企业的科技力、营销力、制造力、采购力。

3.2工单协同方式中烟公司管理层次的协同通过各类计划之间的协同实现，而生产执行层及底层控制两个层次，即卷烟工业企业的不同业务域之间协同是通过工单之间的协同来实现的。

3.2.1工单生成的协同工单之所以能够协同，根本原因是各业务域的工单都是基于安徽中烟下达的生产计划通过车间排产过程统一生成的。

生成过程如图1所示。

烟厂从中烟工业公司获取生产计划（可能是月粒度或者周粒度的），根据厂内的设备运维情况、片烟高架库原料储备情况，对计划进行分解，形成物料需求计划、制丝生产日计划及卷包生产日计划，作为车间排产的输入信息，完成生产计划的分解，形成各类工单。

由此可知，这些类型的工单，特别是制丝生产与卷包生产相关的工单之间建立了紧密的关联，这也是工单之间实现协同的基础条件。

建立关联的工单由生产执行系统下达到相应的物流及生产控制系统，并且调度这些工单在控制系统中执行。

3.2.2工单执行的协同基于工单生成时它们之间的联系，工单在执行时，能够通过信息系统之间的接口实现工单的协同执行。

协同主要存在于以下几类工单之间。

①制丝工单与片烟高架出库工单。

制丝生产的开始环节，即切片投料段的生产原料来自片烟高架库的出库，因此制丝工单的执行，将触发片烟高架库出库工单执行。

②制丝工单与成品烟丝库入库工单:制丝生产的结束环节，即掺配加香后，成品烟丝通过自动装箱系统装箱，进入成品烟丝库。

因此制丝工单的掺配加香指令触发成品烟丝入库工单的执行，而且掺配加香生产指令的执行结束的关闭，同时触发入库工单的关闭。

③卷包工单与物流库出库工单。

卷包生产的执行，需要上游物流环节供应成品丝，协同成品烟丝、辅材、滤棒托盘的出库操作。

因此卷包工单执行，必然拉动成品烟丝、辅材、滤棒托盘等物流仓库的出库工单的执行。

④卷包工单与成品库入库工单。

卷包生产的执行，产出的成品烟最终需要通过成品库与商业系统衔接，进入销售环节。

卷包工单执行，必然拉动成品库入库工单的执行。

3.3工单协同实现卷烟工业企业的工单协同主要在三个层次上实现。

①生产执行层的协同。

根据中烟工业公司下达的生产计划要求，通过车间排产分解得到卷包、制丝生产的生产工单，并且围绕卷包生产工单与制丝生产工单，产生与生产相关物流供应工单，从而这些工单之间建立了关联。

各类工单同步下达到底层控制系统，生产执行系统下达卷包、制丝生产工单的调度指令，开始执行生产工单，同时向物流及能源管控系统中下达工单调度指令，指导物流工单及动力工单的执行，实现工单在生产执行层的协同。

②信息管理层协同。

底层控制系统的信息管理层之间实现生产工单与物流工单或者生产工单与能源工单之间的局部协同。

生产工单在生产底层控制系统调度下开始执行，同时把生产工单的状态通过信息系统接口反馈给相关的底层物流系统，物流系统的信息管理层根据生产工单的状态，调度相关的物流工单的执行（出库或者入库），实现生产工单与相关物流工单之间的局部协同。

③电控层协同。

电控层协同与信息管理层协同的方式类似：物流系统的底层设备延伸到生产机台（或者工艺段），由生产操作工通过电控信号通知物流系统完成物流工单的调度执行，而通过信息管理层实现正在执行的物流工单与生产工单的协同。

4工单协同的应用卷烟工业企业中工单体系构成了整个企业运作的骨架，基于工单之间的协同与关联，以及工单在执行过程中具体执行信息的收集，将卷烟生产过程中的相关信息关联起来，即所谓的批次关联。

基于批次关联信息，可以实现生产计划跟踪、准时化生产、批次跟踪与追溯及质量追溯等综合应用。

4.1批次关联基于批次进行统一管理的信息主要包括以下几个方面：①制丝批次信息。