前言

　　現今，現代化的企業在經營管理層普遍使用ERP、MES等管理軟件，如果經營系統能夠獲取實時信息，企業就能夠利用所需信息不斷成長。通過我們的運營管理解決方案，企業能夠將注意力集中在經營效益上，對生產情況有更加透徹的了解，降低生產成本，加強規范性，提高生產力和產品質量。

　　在公司全面實現ERP系統管理的基礎上，如何進一步細化物料管理顆粒度，滿足質量追溯需要和提升公司精細化管理水平，成為ERP系統實施后煙草企業信息化建設的重要方向之一。實施批次管理正好能滿足ERP系統向上提升的要求。

　　目前，國外煙草企業在認識和部署實施批次管理系統方面已經先行一步。以英美煙草公司為代表的國外煙草企業都在不同程度上部署和實施了批次管理，滿足和支持了企業管理提升、業務整合和決策支持的需要。

　　批次管理是指產品從原材料投入到交付出廠的整個生產制造過程中，實行嚴格按批次進行的科學管理，它貫穿于產品生產制造的全過程。搞好批次管理，能確保產品從原材料進廠到出廠交付的每個環節，做到五清六分批。五清指批次清、數量清、質量清、責任清、生產動態清；六分批指分批投料、分批加工、分批轉工、分批入庫、分批保管、分批裝配。這樣就能使在制品在周轉過程中工序不漏、數量不差、零件不混，一旦發生質量問題能夠迅速準確地查出原因，把返修報廢的數量和用戶使用的影響限制在最低程度。

　　對于批次，因為需求的不同，所以會有不同的定義，也產生了不同的管理方式。總體來說，批次管理是為追溯提供信息服務的必須要素。

應用背景

　　龍巖煙草工業有限責任公司精品“七匹狼”卷煙專用生產線項目中，新建聯合工房內將建設一條綜合能力6000kg/h的葉絲生產線、一條500kg/h試驗小線，其中葉絲生產線三條，流量分別為2000kg/h、4000kg/h、2000kg/h（每條線設置兩道工序加料），混絲加香生產線兩條，流量分別為8000kg/h和3000kg/h（預留）。

　　原有糖香料廚房不能很好地適應精品“七匹狼”卷煙專用生產線的要求，所以在建設符合精品線生產工藝要求的糖香料廚房時，要考慮能適當兼顧原有生產車間需求。

　　香料中心主要是生產制絲車間使用的表香和料液產品，為了充分發揮香料中心設備效率、提供系統靈活性，本次設計采用批次生產控制系統，使系統能夠實現工藝與控制分離。所以系統設計首先要編寫與設備無關的通用生產工藝，然后再按照批處理控制思路進行系統設計。

　　對于香料廚房的生產過程的物料流從倉庫領料開始，經過人工備料、自動配料、人工配料、出料裝桶，到向制絲線人工發料結束。要實現產品質量的全程追蹤，必須在每個環節都建立完善的信息采集、記錄，這樣通過對全過程的數據統計、分析，可以獲得與產品質量相關的所有信息。

客戶需求

　　本香料中心系統應在充分滿足福建中煙龍巖煙草工業有限責任公司精品“七匹狼”卷煙專用生產線香料生產線的功能要求和主要技術指標前提下，遵循系統完整、通暢實用、安全可靠、先進成熟、規范標準的設計思想與原則進行系統設計和設備制造。

實現功能

系統監控
系統報警
系統操作
系統操作權限管理
系統信息管理
系統異常情況處理
配方管理

解決方案

　　Proficy Batch Execution采用S88.01提供的具有層級結構的物理模型對生產線的物理設備進行模塊化的描述，并關注：Process Cell，Unit，Equipment Module和Control Module這4層。與物理模型相對應的是配方模型。借助這兩種模型，就可以實現“程序型配方”，并體現出了控制與工藝分離的思想，即：控制工程師采用基于設備對象（Unit、Phase）的模塊化思想編寫控制程序，不用考慮以后生產工藝發生的變化。而工藝師在設計配方時無需涉及具體的控制層的細節（比如，PLC程序的流程結構等）。當需要生產不同的產品，要臨時改變所用設備或使用不同的工藝路徑、加工工藝時，工藝師只需根據生產工藝要求，利用可視化的程序配方界面（即SFC順序功能圖）來靈活的組織各個配方模塊，當在Batch 服務器上運行這樣的控制配方時， Batch就可借助配方模型和物理模型的對應關系，通過iFIX的變量和PLC的接口，來調度PLC中相應的程序模塊，按照控制配方中指定的配方模塊順序來執行，從而間接地完成對相應設備的控制，故無需控制工程師介入改動PLC程序。這樣，基于配方模型和物理模型對應關系的“程序型配方”對生產設備的控制和調度更加靈活，能滿足復雜的工藝變更的要求，從而實現更高的生產柔性。

　　Proficy Batch Execution“程序型配方”的執行沒有對PLC品牌和型號和PLC編程語言的限制，但PLC程序需滿足規定的接口要求和程序結構，即：PLI（Phase Logic Interface）。

模型設計

　　如何根據批量生產的工藝要求，建立適當的模型，是所有的批量軟件工程師要面臨的一個至關重要的問題。模型的好壞會直接影響到今后日常應用中工藝工程師對批量牌號管理、參數修改的便捷性，還有新產品、新配方的創建。

　　在運用Batch建模的過程中，不僅要定義好設備單元的名稱（UNIT）、裝置之間的聯系（Connections）、還要將裝置按照相似的性質及生產能力進行過程級別分類（Process Class）。如果有需要的話，在相應的過程級別下還可以定義若干個PHASE，PHASE直接作用于過程控制，如根據測量條件控制閥門的開關、閥位的變化。

　　采用層級配方模型設計的工藝系統效率更高，靈活性更好。在軟件設計中關于UINT的定義非常關鍵，它直接關系到系統規模和配方的靈活性。為了保證系統靈活性的最大化和以后工藝修改的靈活性，除了精度控制這類對實時性要求高的情況將幾個關聯設備劃分為一個單獨模型(Phase)外，其他設備都做最小化劃分。

　　一旦以上定義工作完成后，則可以采用面向對象的程序設計，在PLC中完成這些操作的功能塊設計；同時可以根據目前生產需求，開始主配方設計，根據工藝系統設計特點，可以采用基于類的概念進行配方設計功能模型的設計也都是基于類的，充分發揮S88標準的“工藝與控制分離”的設計理念。使用類來編寫與設備無關的配方，大大簡化配方設計，提高系統靈活性。

配方設計

　　在Proficy Batch Execution系統中，采用S88標準定義的、功能強大的“程序型配方”，采用SFC（順序功能圖）進行層次化結構設計，由高到低依次為：Procedure、Unit Procedure、Operations和Phase。它不僅具有“參數型配方”的功能，而且還可以根據訂單需求來組織管理設備、原料、工藝流程，生產出不同的產品。不但可以滿足高度柔性的要求，提高設備的利用率和生產效率，而且能減少新品的面市時間，保證產品質量的一致性，降低維護成本。下圖所示為配方設計所定義的程序模型：

　　下圖所示為糖料料液調制的主配方。

　　而對于批次生產來說，多重產品都是同一生產工藝和流程，而只是工藝參數不同，所以Proficy Batch還提供了Formulation，將操作員從繁瑣的工藝參數設置中解放出來。Formulation就是將主配方的參數實例化，一個主配方可以有多個Formulation，對于不同的產品，只需要設置該產品特定的工藝參數就能建立一個Formulation。有些考慮到有些工藝參數是多個產品所公用的，您還可以將這類參數設置為Global Parameters，只需為這類產品一次性設置Global Parameters。 Formulation不但能降低操作員的工作量和失誤率，還使得工藝工程師管可以更加方便的管理配方。

　　下圖所示為以糖料料液調制的主配方派生的多個Formualtion的編輯界面，工藝工程師只需要在這里管理配方參數，極其方便。其中參數表中顯示的為Global Parameters。

排產

　　在實際生產過程中，Proficy Batch提供了一個客戶端操作界面方便操作員操作。如下圖所示：

　　Proficy Batch還提供了豐富的ActiveX控件，可以非常方便的整合到Visual Basic、Visual C++、Web browsers等可以嵌入在包容器宿主應用程序中，當然包括iFIX。還可以選擇使用Proficy Batch提供的強大的VBIS功能用Visual Basic、Visual C++來開發自己的用戶交互界面。

實施結果

　　1.本次系統設計，首先是采用條形碼掃描系統和射頻識別電子標簽系統，來采集與控制頭、尾兩端信息，并將這些信息固化為Recipe參數，并配置權限，這樣可以防止無關人員和操作員對關鍵參數的誤操作，而工藝工程師可以更加方便的管理。

　　2.其次是利用Proficy Batch Execution的審計追蹤功能，對生產過程的操作記錄進行分析處理；從而建立起一套完整的產品生產過程信息檔案，可以實現全程質量追蹤與控制。

　　3.基于先進的面向對象的編程思想，模塊化程序可重用。高級的程序型配方：無需改動PLC程序即可變更工藝，更加靈活的設備調度分配機制。

　　4.先進的配方管理和易用的排產功能。

　　5.具有基于批次數據的歸檔、報表、電子簽名功能，滿足FDA 21 CFR Part 11要求。

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