烟草工业数字化车间管理移动软件的探索与应用

何宗蔚,夏 勇,胡 伟,薛凯文,周 彦,弓 寅

四川中烟工业有限责任公司绵阳卷烟厂,四川 绵阳 621000

0 引言

在现代制造业中,工业生产车间是产品的核心制造地点。为了提高生产效率、降低成本并确保产品质量,许多企业采用了先进的工业自动化系统。以往的工业软件更多采用PC端的B/S、C/S架构模式,操作人员需要在固定工作站或者显示屏上进行软件操作和信息查看,但大部分工业生产车间面积大、设备多、人员负责工段区域大,在固定终端查看信息已不能满足工厂对协同生产在精度和广度方面的需求,因此需要建设一款移动端车间管理软件来解决上述问题。

数字化车间管理移动软件是一种专门为烟草工业企业车间应用场景设计的移动应用程序,旨在提高生产效率、降低成本、提升产品质量。其具有多种功能,如设备监测、生产管理、库存管理、质量控制、人力资源管理等,可以满足烟草工业企业的多维度管理需求。本文通过对烟草生产车间现状进行分析,梳理软件设计思路,从生产的多个角度去分析实际应用场景,以期提高烟草生产制造水平。

1 烟草工业生产现状分析

1.1 生产业务复杂,各生产系统之间存在数据孤岛

烟草制造涉及到复杂的生产过程,包括烟叶处理、卷烟生产、包装、质量控制等。工厂在信息化建设过程中往往会针对各项环节建设系统,各系统之间数据孤立,业务单一,无法进行整个生产线各维度数据关联分析,需要一个软件平台进行各系统数据汇聚、数据治理,为之后进行数据分析,例如质量追溯、产品追溯等功能打好基础。

1.2 车间现场的固定终端在很多场景下操作不便

传统工业软件的载体往往是电脑、工控机等终端,而车间现场操作人员往往负责一个工段区域且需要操作现场大型设备,因此存在需要往返设备和现场工控机观察数据的情况,需要建设一个可以观察现场设备实时数据的移动软件来满足生产现场情景需求。

1.3 管理人员管理不便

工厂管理人员存在异地监管、厂外监管等情况,包括异常事件的协同处置操作和审批等,都需要软件适应各种灵活的场景,显然,以手机等移动设备为载体的移动应用是更好的选择。

1.4 数据无纸化的要求

数字化车间的重要特征是对生产制造过程中产生的数据进行数字化处理。传统型离散制造行业的生产模式以纸质审批资料为主,在对生产车间进行数字化改造及流程再造后,一线生产人员仍难摆脱利用纸质介质进行生产组织管理的方式,数字化车间系统的线上功能难以发挥主导作用,使得数字化车间无数据可用[1]。

2 烟草工业数字化车间管理移动软件设计

数字化车间管理移动软件设计分为架构设计、集成设计和功能设计,总体架构如图1所示。

图1 数字化车间管理移动软件整体架构

2.1 架构与界面设计

考虑到车间存在人员数量较多、手机型号众多、系统版本各不相同、屏幕分辨率不一等状况,在软件架构上建议采用混合开发的方式,可以实现一套程序以企业微信小程序、手机端网页、安卓app、ios app多种方式呈现,同时也便于接入各工厂已建设的移动应用门户,实现业务一体化管理。

在界面设计上充分采用响应式布局适配各种手机分辨率。用户界面设计直观简洁,以便工厂操作人员能够轻松操作;考虑使用图形化界面,以便快速理解生产过程的情况;使用大按钮、清晰的图标和易于导航的菜单,确保用户可以快速找到所需信息和功能[2]。

2.2 集成设计

数字化车间管理移动软件数据服务,要充分考虑与各工业软件数据集成,例如生产执行系统、数采系统、能源管理系统、生产管控系统等,需要对集成的各系统进行数据清洗和数据分析,实现原料、辅料、制丝过程、卷包过程、成品检验等在移动终端(手机端)的数据录入,各类信息的自动填充和汇总,减少人工录入与人工确认等操作,并将各类质量报告报表按人员、岗位分别推送,并可在移动端查阅,信息展现方式有报表、图形化等。

2.3 功能设计

从生产环节的人员、设备、物料、工艺、质量、现场等管理维度进行设计,包含生产过程信息填报、生成各维度报告、实时状态监控、各项报警推送、数据分析报表、消息待办闭环处理等功能。

生产过程信息填报。允许操作员手动输入数据,在生产管理方面包括生产日期、时间、产量、设备状态、员工工时等信息;在设备管理方面包括设备维护的详细信息,例如润滑和保养时间、润滑和保养类型、润滑和保养细节等;在物料方面可以记录库存数量、供应商信息、入库时间、出库时间等[3]。

生成各维度报告。包括生产日报、生产微报、产量报告、设备健康报告、原辅料消耗报告、生产质量报告等。

实时状态监控。对生产车间尤其是制丝车间实时参数进行监控,例如叶丝干燥工序转辊式加温加湿机喷射蒸汽压力、SIROX出口水分等。烟草工业生产场景下常见监控指标包括：贮柜烟丝状态监视,监测贮柜中烟丝的状态,包括湿度、温度等指标;贮柜故障状态监视,监测贮柜的运行状态,包括温度、湿度、通风等指标;能源关键指标监视,监测生产过程中的能源消耗情况,包括电力、水、气等指标;工艺参数监视,监测生产过程中的关键工艺参数,例如温度、压力、速度等。各项指标都可通过设定预警值(最大值和最小值)来进行参数预警。

数据分析图表。包括烟丝重量曲线、CPK曲线、产量统计折线图、产品不合格率曲线等。

消息待办闭环处理。包括待办任务的创建、指派、处理、流转等功能。

3 烟草工业工厂移动软件应用场景

数字化车间管理移动软件在现代工业环境中具有广泛的应用场景,其功能不仅限于提高生产效率,还包括质量控制、设备维护、数据分析、远程访问等多个方面。

3.1 生产监控与操作支持

数字化车间管理移动软件可以用于实时监控、远程操作以及支持生产过程。

实时数据监控：移动软件允许操作员远程监控生产线的数据,包括设备状态、温度、湿度、产量等。通过图形界面和实时报警功能,能够迅速识别潜在问题并采取相应措施。

远程操作：操作员可以通过移动设备进行远程操作,例如启停设备、调整参数,以优化生产过程,这对于立即应对生产问题、减少停机时间非常有帮助。

实时生产数据记录：移动应用可以帮助操作员记录生产数据,包括每个生产批次的信息,这些数据可以用于跟踪生产过程的一致性和质量控制。

3.2 质量控制和检测

质量控制在烟草工业中至关重要,以确保产品符合标准。

质量数据录入：数字化车间管理移动软件支持操作员记录产品的质量参数,例如卷烟的尺寸、重量、湿度和其他关键参数。数据可以立即上传到中央数据库,确保数据的准确性和实时性。

质量趋势分析：软件自动进行质量趋势分析,允许用户跟踪产品质量的变化趋势,并根据趋势数据采取改进措施,以确保产品质量。

自动检测和提醒：数字化车间管理移动软件可以与自动检测设备集成,以进行实时检测。如果发现问题,系统可以自动发送给质量控制人员,以便其及时采取措施。

3.3 生产计划和排程

生产计划和排程对于确保高效生产和及时交付客户订单至关重要。

实时排程：生产经理可以使用数字化车间管理移动软件创建和调整生产计划,以满足市场需求和资源可用性。实时排程功能可快速应对订单变化,优化生产资源的利用。

资源分配：数字化车间管理移动软件可以自动分配工作任务和资源,确保每个工作站和生产线都能按照计划顺利运行,这有助于避免资源浪费和过度等待时间。

交付日期跟踪：数字化车间管理移动软件可以跟踪订单的交付日期,以确保订单按时交付客户。如果存在交付延迟的风险,系统可以提前警示管理人员采取措施。

3.4 设备维护和维修管理

设备维护对于保持设备运行良好状态和减少停机时间至关重要。

设备状态监控：数字化车间管理移动软件可以监控设备的状态,检测设备故障和异常情况,一旦发生问题,应用可以立即向维护团队发送警报[4]。

设备维护计划：维护团队可以使用数字化车间管理移动软件查看设备维护计划和保养任务,他们能够及时完成维护工作,减少不必要的停机时间。

设备历史记录：数字化车间管理移动软件记录设备的维护历史,包括维修记录、更换零部件和设备升级。这有助于维护团队预测设备的寿命和维修需求。

3.5 原材料和库存管理

原材料和库存管理对于确保原材料供应和减少库存成本至关重要。

库存追踪：库存管理员可以使用移动应用来跟踪原材料和零部件的库存,应用可以提供库存水平的实时数据,以帮助管理库存,避免出现原材料短缺的情况。

库存预警：数字化车间管理移动软件可以设置库存警报,当库存低于某一水平时,系统会自动通知相关人员,以便及时采购。

3.6 数据分析和报告生成

数据分析对于决策制定和改进流程至关重要。

自定义报告：高级管理人员可以使用应用生成自定义报告,以了解生产数据、趋势和关键性能指标。这些报告有助于管理层制定决策,改进工厂的运营和资源分配。

实时分析：数字化车间管理移动软件可以提供实时数据分析功能,帮助用户及时识别问题和机会,并做出迅速决策。

趋势分析：数字化车间管理移动软件可以用于分析数据趋势,以确定质量控制、生产计划和设备维护方面的改进机会[5]。

3.7 远程访问和协作

远程访问和协作对于管理团队和决策者来说非常重要,以确保他们能够随时随地访问工厂数据。

实时协作：工厂管理人员和决策者可以使用数字化车间管理移动软件实时协作,包括实时聊天、共享文档和图像,以快速响应问题和共享信息。

远程访问：无论在何地,管理人员都能够远程访问工厂数据,监控生产状态,检查设备性能,以及与团队协作,确保工厂正常运行。

远程决策制定：数字化车间管理移动软件支持远程决策制定,包括生产计划的调整、质量控制的改进和设备维护的协调。

3.8 环境和能源管理

环境和能源管理对于可持续发展和合规性非常重要。

环境监控：移动应用可以用于监控工厂的环境参数,包括废水处理、废气排放等,以确保符合环境法规和可持续发展要求。

能源管理：能源管理人员可以使用应用来监控能源消耗,分析能源数据,识别节能机会,降低能源成本。

3.9 安全管理

安全管理对于员工和工厂设备的安全至关重要。

安全事件记录：移动应用可以用于记录和分析安全事件和事故,包括事故报告、事件追踪和安全改进计划。这有助于提高工厂的安全管理水平。

安全检查：安全检查人员可以使用应用程序进行安全巡检,记录问题和问题的位置,并及时采取措施,以减少出现风险的概率。

4 建设成效

4.1 实现车间无纸化

以往车间现场操作人员手工填写纸质表单进行生产对物料到位情况、产线设备清洁、准备情况、工艺条件符合情况进行人工检测,并通过电话或纸质传递单等方式通知关联工序人员确认准备信息。软件建设后采用软件填报结合系统自动采集。解决了人员工作量大、报表分析内容繁多、数据汇总效率低的问题。

4.2 维修管理优化

以往维修由现场操作工通过对讲机呼叫维修工,当维修工到达设备现场后进行问题诊断,维修工维修后回到维修技术室将维修记录录入系统。软件建设后采用移动软件进行维修呼叫并自动生成工单,实现了维修响应时间的统计和监管,解决了维修过程通讯效率低,维修记录手动添加,维修工单无法闭环的问题。

4.3 数据分析与可视化

在数字车间管理平台建设后,通过对接MES系统、PLC管控系统、CPS系统等,实现了数据汇聚与统计分析,将操作人员生产过程中重点关注的内容呈现在现场桌面操作终端形成数据驾驶舱,方便现场操作人员及时观察数据,同时在后台管理端生成数据图表看板,使管理人员可以直观地把控生产情况,及时做出决策。

5 结束语

本文深入探讨了烟草工业数字化车间管理移动软件的应用场景、功能特点、技术实现等。通过移动软件的应用,可以提高生产效率、降低成本、提升产品质量以及增强企业竞争力。烟草工业数字化车间管理移动软件将会进一步扩展其应用范围和功能。同时,随着5G、人工智能等新技术的不断发展,烟草工业数字化车间管理移动软件将会更加高效和智能化,为烟草工业的可持续发展提供更加强有力的支持。烟草工业数字化车间管理移动软件的应用和发展将会是未来烟草工业发展的重要趋势之一。通过不断探索和应用新技术,将能够更好地服务于烟草工业的发展,推动烟草行业的进步。