煙草工業數字化車間管理移動軟件的探索與應用

何宗蔚,夏 勇,胡 偉,薛凱文,周 彥,弓 寅

四川中煙工業有限責任公司綿陽卷煙廠,四川 綿陽 621000

0 引言

在現代制造業中,工業生產車間是產品的核心制造地點。為了提高生產效率、降低成本并確保產品質量,許多企業采用了先進的工業自動化系統。以往的工業軟件更多采用PC端的B/S、C/S架構模式,操作人員需要在固定工作站或者顯示屏上進行軟件操作和信息查看,但大部分工業生產車間面積大、設備多、人員負責工段區域大,在固定終端查看信息已不能滿足工廠對協同生產在精度和廣度方面的需求,因此需要建設一款移動端車間管理軟件來解決上述問題。

數字化車間管理移動軟件是一種專門為煙草工業企業車間應用場景設計的移動應用程序,旨在提高生產效率、降低成本、提升產品質量。其具有多種功能,如設備監測、生產管理、庫存管理、質量控制、人力資源管理等,可以滿足煙草工業企業的多維度管理需求。本文通過對煙草生產車間現狀進行分析,梳理軟件設計思路,從生產的多個角度去分析實際應用場景,以期提高煙草生產制造水平。

1 煙草工業生產現狀分析

1.1 生產業務復雜,各生產系統之間存在數據孤島

煙草制造涉及到復雜的生產過程,包括煙葉處理、卷煙生產、包裝、質量控制等。工廠在信息化建設過程中往往會針對各項環節建設系統,各系統之間數據孤立,業務單一,無法進行整個生產線各維度數據關聯分析,需要一個軟件平臺進行各系統數據匯聚、數據治理,為之后進行數據分析,例如質量追溯、產品追溯等功能打好基礎。

1.2 車間現場的固定終端在很多場景下操作不便

傳統工業軟件的載體往往是電腦、工控機等終端,而車間現場操作人員往往負責一個工段區域且需要操作現場大型設備,因此存在需要往返設備和現場工控機觀察數據的情況,需要建設一個可以觀察現場設備實時數據的移動軟件來滿足生產現場情景需求。

1.3 管理人員管理不便

工廠管理人員存在異地監管、廠外監管等情況,包括異常事件的協同處置操作和審批等,都需要軟件適應各種靈活的場景,顯然,以手機等移動設備為載體的移動應用是更好的選擇。

1.4 數據無紙化的要求

數字化車間的重要特征是對生產制造過程中產生的數據進行數字化處理。傳統型離散制造行業的生產模式以紙質審批資料為主,在對生產車間進行數字化改造及流程再造后,一線生產人員仍難擺脫利用紙質介質進行生產組織管理的方式,數字化車間系統的線上功能難以發揮主導作用,使得數字化車間無數據可用[1]。

2 煙草工業數字化車間管理移動軟件設計

數字化車間管理移動軟件設計分為架構設計、集成設計和功能設計,總體架構如圖1所示。

圖1 數字化車間管理移動軟件整體架構

2.1 架構與界面設計

考慮到車間存在人員數量較多、手機型號眾多、系統版本各不相同、屏幕分辨率不一等狀況,在軟件架構上建議采用混合開發的方式,可以實現一套程序以企業微信小程序、手機端網頁、安卓app、ios app多種方式呈現,同時也便于接入各工廠已建設的移動應用門戶,實現業務一體化管理。

在界面設計上充分采用響應式布局適配各種手機分辨率。用戶界面設計直觀簡潔,以便工廠操作人員能夠輕松操作;考慮使用圖形化界面,以便快速理解生產過程的情況;使用大按鈕、清晰的圖標和易于導航的菜單,確保用戶可以快速找到所需信息和功能[2]。

2.2 集成設計

數字化車間管理移動軟件數據服務,要充分考慮與各工業軟件數據集成,例如生產執行系統、數采系統、能源管理系統、生產管控系統等,需要對集成的各系統進行數據清洗和數據分析,實現原料、輔料、制絲過程、卷包過程、成品檢驗等在移動終端(手機端)的數據錄入,各類信息的自動填充和匯總,減少人工錄入與人工確認等操作,并將各類質量報告報表按人員、崗位分別推送,并可在移動端查閱,信息展現方式有報表、圖形化等。

2.3 功能設計

從生產環節的人員、設備、物料、工藝、質量、現場等管理維度進行設計,包含生產過程信息填報、生成各維度報告、實時狀態監控、各項報警推送、數據分析報表、消息待辦閉環處理等功能。

生產過程信息填報。允許操作員手動輸入數據,在生產管理方面包括生產日期、時間、產量、設備狀態、員工工時等信息;在設備管理方面包括設備維護的詳細信息,例如潤滑和保養時間、潤滑和保養類型、潤滑和保養細節等;在物料方面可以記錄庫存數量、供應商信息、入庫時間、出庫時間等[3]。

生成各維度報告。包括生產日報、生產微報、產量報告、設備健康報告、原輔料消耗報告、生產質量報告等。

實時狀態監控。對生產車間尤其是制絲車間實時參數進行監控,例如葉絲干燥工序轉輥式加溫加濕機噴射蒸汽壓力、SIROX出口水分等。煙草工業生產場景下常見監控指標包括：貯柜煙絲狀態監視,監測貯柜中煙絲的狀態,包括濕度、溫度等指標;貯柜故障狀態監視,監測貯柜的運行狀態,包括溫度、濕度、通風等指標;能源關鍵指標監視,監測生產過程中的能源消耗情況,包括電力、水、氣等指標;工藝參數監視,監測生產過程中的關鍵工藝參數,例如溫度、壓力、速度等。各項指標都可通過設定預警值(最大值和最小值)來進行參數預警。

數據分析圖表。包括煙絲重量曲線、CPK曲線、產量統計折線圖、產品不合格率曲線等。

消息待辦閉環處理。包括待辦任務的創建、指派、處理、流轉等功能。

3 煙草工業工廠移動軟件應用場景

數字化車間管理移動軟件在現代工業環境中具有廣泛的應用場景,其功能不僅限于提高生產效率,還包括質量控制、設備維護、數據分析、遠程訪問等多個方面。

3.1 生產監控與操作支持

數字化車間管理移動軟件可以用于實時監控、遠程操作以及支持生產過程。

實時數據監控：移動軟件允許操作員遠程監控生產線的數據,包括設備狀態、溫度、濕度、產量等。通過圖形界面和實時報警功能,能夠迅速識別潛在問題并采取相應措施。

遠程操作：操作員可以通過移動設備進行遠程操作,例如啟停設備、調整參數,以優化生產過程,這對于立即應對生產問題、減少停機時間非常有幫助。

實時生產數據記錄：移動應用可以幫助操作員記錄生產數據,包括每個生產批次的信息,這些數據可以用于跟蹤生產過程的一致性和質量控制。

3.2 質量控制和檢測

質量控制在煙草工業中至關重要,以確保產品符合標準。

質量數據錄入：數字化車間管理移動軟件支持操作員記錄產品的質量參數,例如卷煙的尺寸、重量、濕度和其他關鍵參數。數據可以立即上傳到中央數據庫,確保數據的準確性和實時性。

質量趨勢分析：軟件自動進行質量趨勢分析,允許用戶跟蹤產品質量的變化趨勢,并根據趨勢數據采取改進措施,以確保產品質量。

自動檢測和提醒：數字化車間管理移動軟件可以與自動檢測設備集成,以進行實時檢測。如果發現問題,系統可以自動發送給質量控制人員,以便其及時采取措施。

3.3 生產計劃和排程

生產計劃和排程對于確保高效生產和及時交付客戶訂單至關重要。

實時排程：生產經理可以使用數字化車間管理移動軟件創建和調整生產計劃,以滿足市場需求和資源可用性。實時排程功能可快速應對訂單變化,優化生產資源的利用。

資源分配：數字化車間管理移動軟件可以自動分配工作任務和資源,確保每個工作站和生產線都能按照計劃順利運行,這有助于避免資源浪費和過度等待時間。

交付日期跟蹤：數字化車間管理移動軟件可以跟蹤訂單的交付日期,以確保訂單按時交付客戶。如果存在交付延遲的風險,系統可以提前警示管理人員采取措施。

3.4 設備維護和維修管理

設備維護對于保持設備運行良好狀態和減少停機時間至關重要。

設備狀態監控：數字化車間管理移動軟件可以監控設備的狀態,檢測設備故障和異常情況,一旦發生問題,應用可以立即向維護團隊發送警報[4]。

設備維護計劃：維護團隊可以使用數字化車間管理移動軟件查看設備維護計劃和保養任務,他們能夠及時完成維護工作,減少不必要的停機時間。

設備歷史記錄：數字化車間管理移動軟件記錄設備的維護歷史,包括維修記錄、更換零部件和設備升級。這有助于維護團隊預測設備的壽命和維修需求。

3.5 原材料和庫存管理

原材料和庫存管理對于確保原材料供應和減少庫存成本至關重要。

庫存追蹤：庫存管理員可以使用移動應用來跟蹤原材料和零部件的庫存,應用可以提供庫存水平的實時數據,以幫助管理庫存,避免出現原材料短缺的情況。

庫存預警：數字化車間管理移動軟件可以設置庫存警報,當庫存低于某一水平時,系統會自動通知相關人員,以便及時采購。

3.6 數據分析和報告生成

數據分析對于決策制定和改進流程至關重要。

自定義報告：高級管理人員可以使用應用生成自定義報告,以了解生產數據、趨勢和關鍵性能指標。這些報告有助于管理層制定決策,改進工廠的運營和資源分配。

實時分析：數字化車間管理移動軟件可以提供實時數據分析功能,幫助用戶及時識別問題和機會,并做出迅速決策。

趨勢分析：數字化車間管理移動軟件可以用于分析數據趨勢,以確定質量控制、生產計劃和設備維護方面的改進機會[5]。

3.7 遠程訪問和協作

遠程訪問和協作對于管理團隊和決策者來說非常重要,以確保他們能夠隨時隨地訪問工廠數據。

實時協作：工廠管理人員和決策者可以使用數字化車間管理移動軟件實時協作,包括實時聊天、共享文檔和圖像,以快速響應問題和共享信息。

遠程訪問：無論在何地,管理人員都能夠遠程訪問工廠數據,監控生產狀態,檢查設備性能,以及與團隊協作,確保工廠正常運行。

遠程決策制定：數字化車間管理移動軟件支持遠程決策制定,包括生產計劃的調整、質量控制的改進和設備維護的協調。

3.8 環境和能源管理

環境和能源管理對于可持續發展和合規性非常重要。

環境監控：移動應用可以用于監控工廠的環境參數,包括廢水處理、廢氣排放等,以確保符合環境法規和可持續發展要求。

能源管理：能源管理人員可以使用應用來監控能源消耗,分析能源數據,識別節能機會,降低能源成本。

3.9 安全管理

安全管理對于員工和工廠設備的安全至關重要。

安全事件記錄：移動應用可以用于記錄和分析安全事件和事故,包括事故報告、事件追蹤和安全改進計劃。這有助于提高工廠的安全管理水平。

安全檢查：安全檢查人員可以使用應用程序進行安全巡檢,記錄問題和問題的位置,并及時采取措施,以減少出現風險的概率。

4 建設成效

4.1 實現車間無紙化

以往車間現場操作人員手工填寫紙質表單進行生產對物料到位情況、產線設備清潔、準備情況、工藝條件符合情況進行人工檢測,并通過電話或紙質傳遞單等方式通知關聯工序人員確認準備信息。軟件建設后采用軟件填報結合系統自動采集。解決了人員工作量大、報表分析內容繁多、數據匯總效率低的問題。

4.2 維修管理優化

以往維修由現場操作工通過對講機呼叫維修工,當維修工到達設備現場后進行問題診斷,維修工維修后回到維修技術室將維修記錄錄入系統。軟件建設后采用移動軟件進行維修呼叫并自動生成工單,實現了維修響應時間的統計和監管,解決了維修過程通訊效率低,維修記錄手動添加,維修工單無法閉環的問題。

4.3 數據分析與可視化

在數字車間管理平臺建設后,通過對接MES系統、PLC管控系統、CPS系統等,實現了數據匯聚與統計分析,將操作人員生產過程中重點關注的內容呈現在現場桌面操作終端形成數據駕駛艙,方便現場操作人員及時觀察數據,同時在后臺管理端生成數據圖表看板,使管理人員可以直觀地把控生產情況,及時做出決策。

5 結束語

本文深入探討了煙草工業數字化車間管理移動軟件的應用場景、功能特點、技術實現等。通過移動軟件的應用,可以提高生產效率、降低成本、提升產品質量以及增強企業競爭力。煙草工業數字化車間管理移動軟件將會進一步擴展其應用范圍和功能。同時,隨著5G、人工智能等新技術的不斷發展,煙草工業數字化車間管理移動軟件將會更加高效和智能化,為煙草工業的可持續發展提供更加強有力的支持。煙草工業數字化車間管理移動軟件的應用和發展將會是未來煙草工業發展的重要趨勢之一。通過不斷探索和應用新技術,將能夠更好地服務于煙草工業的發展,推動煙草行業的進步。