片烟投料配方一致性验证方法的研究

片烟投料配方一致性验证方法的研究

张宇

身份证号：610324198408082837

  陕西中烟工业有限责任公司生产制造中心  陕西省西安市  710065

摘要： 本文主要讲述了一种卷烟厂原料配方投料时，进行片烟实际投料与配方进行一致性验证的方法介绍。通过该方法，可以确保投料片烟和配方的一致性，在发生偏差时自动进行报警并停机，保证了配方的正确性和一致性，对于卷烟实际生产中的原料质量与配方正确性起到非常关键的判定与核对作用。排除了人工确认配方不确定性的因素。

关键字：风险；配方；核对；一致性；偏差

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前言：卷烟工业企业中，原料片烟按照配方进行投料，是工厂生产工艺流程的源头，不同等级、年份、产地的片烟烟包存放在原料高架库中，在实际生产时按照叶组配方执行组方出库，投入制丝生产线。在这个环节中，配方的正确性和投料顺序的准确执行，是技术标准体系中的A类重点控制参数，是保障卷烟品质的提前和重要控制环节。

1提出并分析问题

片烟按照配方执行投料，作为卷烟工艺质量的关键控制点，同时也是精益生产和精益物流的交叉点，大量的人工作业、人工选择、口头传递信息，不仅效率低、可靠性差，同时给产品质量造成风险，尤其是我公司好猫品牌采用叶组配方顺序投料的模式，给投料环节的质量精益管控带来更高的挑战。

1.1目前的投料现状及问题

目前的生产组织模式下，完成具体投料从发起至结束共计六个环节，第一，工厂MES系统下发每日的生产计划。第二，制丝车间在接到MES（生产制造执行系统）系统生产计划以后，制定车间生产批次计划，通过电话和纸质文件将生产批次计划告知高架库出库操作人员。第三，高架库出库操作人员在接到制丝车间生产批次计划后，在SAP（企业资源管理计划）系统转库单中，手工选定物料订单。第四，高架库投料人员在WMS（仓库管理系统）手工选择原料品牌、产地、配方、工艺路线等，建立原料出库单。第五，高架库WCS（仓库控制系统）系统在接收到WMS系统的出库单后，自动从高架库拣选片烟原料，按照订单要求出库至站台口。第六，投料员根据原料出库订单，人工逐一核对出库的片烟产地、等级、重量等信息，确认后进行放行，投料至制丝车间生产线。

这种投料模式容易产生信息孤岛效应，即不同系统之间的信息无法互相传递，也无法相互识别。因此，物流过程从一个供应链被分割成一个个相对独立的环节了，每一个环节之间都需要人工对信息进行传递与处理。对投料过程风险点进行了讨论后，总结出了二十个中高级的风险点，其中十七个风险点是由于人的因素造成的。因此总结出投料过程风险的最主要因素是人的因素，这个因素造成片烟按配方执行投料的环节，难以达到精益管理的要求，无法避免投料出错的风险。

1.2制定对策，优选解决方案

根据目前实际存在的问题，我们提出了两种解决方案，第一种，增加设备，延长投料片烟缓存线，加强过程检验：通过延长高架库出库输送机，在试验线及微波线前段形成缓存线，增加检验人员和检验流程，加强对原料投料过程的检查力度，实现出库原料批次静态质检，从而降低投料过程中出错的风险。第二种，设计智能纠错系统：通过开发数据接口打通上下游信息流，自动生成出库订单，在线实时核对出库数据，并在检测异常时停机报警，实现全过程自动化。

通过分析和讨论，分别对两种方案的优缺点进行对比，第一种方案，需进行设备购置和改造，增加人员或调整岗位，费用较高；仍然存在大量人工作业，设计施工周期长，无法从根本上解决现有存在的问题。第二种方案，需要对现有软件系统及少量现有设备进行局部改造，设计施工周期适中；不需新购设备，改造费用较低；减少业务环节和人工作业，从根本上解决问题。所以我们确定设计智能纠错系统，减少中间环节的人为干扰，实现订单出库自动核对与验证。

2目标制定与研究方法确定

2.1制定科学的目标指标

国家局近年来在行业内大力提倡精益管理和六西格玛的要求。六西格玛，就是在一百万个机会里，只有3.4个瑕疵。换言之，六西格玛要求原料片烟在投料全过程中的的风险指数必须控制在0.00000340以内。为了整体、系统地表征和衡量原料投料过程的风险度，我们构建了投料过程风险指数模型，即投料全过程各环节的风险因子与权重乘积之和，其计算方法如下：

其中：

F为投料过程风险指数。 评价投料全过程各环节的风险权重，即投料过程各环节之间的相对重要性。 评价投料全过程各环节的风险因子，即评价过程中风险发生的可能性、频率及影响力。对风险因子 的评价引入了LEC评价法(格雷厄姆评价法)：通过给风险发生的可能性（L）、风险过程的频繁程度（E）、风险的影响力（C）。这三种因素的不同等级分别确定不同的分值，再以三因素乘积值（  =L×E×C）的大小来确定风险大小的方法。

表 1 LEC风险因子赋值表

表2过程风险指数计算表

通过上述表格的计算我们可以得出，目前原料投料全过程的风险指数为0.00022280。这个数值看似很小，但实际上，远高于精益管理和六西格玛的要求。

因此，我们设定改进的目标：以精益六西格玛为目标，信息技术为载体，实现原料投料全过程的风险指数F≤0.00000340。

2.2制定具体实施策略

为实现制定的改进目标，我们拟采取两项措施：

第一，关键业务流程再造。以WMS（仓储管理系统）作为信息枢纽，开发一整套完整的数据接口，通过数据接口将ERP（企业资源计划系统）、MES（制造执行系统）、和WMS系统之间的生产数据进行传递和发送，打通上下游信息壁垒，实现协同作业。使用数据接口技术，先进性比较高，运算可靠性和运行效率明显提升。运算过程可控制，可根据策略调整，运行过程无需人工操作。

第二，通过设备改造实现数据采集自动化。通过在投料关键位置安装固定扫码器，出库的烟包在经过该固定扫码器时，扫码器读取该烟箱的一维条码，然后经过电控系统上传数据至PLC（可编程逻辑控制器），由PLC发送给WCS（仓储控制系统）系统进行验证和反馈。扫码器属于很成熟的产品，数据传输比较稳定，电控调试费用较低，验证过程无需人工参与和操作，可靠性很高。

3实施过程

3.1硬件改造

在微波线、切片线投料口的关键位置（即烟包等级和顺序已确定，不会发生变化的位置）安装条码阅读器，并调整扫码器的扫描距离和角度，提高扫码成功率。扫码器安装测试完成后，在PLC上修改相关通讯协议，对电控程序做相应的修改，实现了条码阅读器读取条码信息后上传到PLC,从PLC再到WCS，再从WCS到WMS数据库的数据传输。经测试，条码阅读器可实时、稳定的读取烟包条码，并上传到电控系统。

当读取的烟包条码和系统比对不一致时，WMS系统向PLC下发报警信号。PLC接到报警信号后，跟踪异常条码片烟至输送机投料口，启动停机报警程序，设备发出声光报警，输送机停机。人工介入处理后，对设备进行复位处理，设备恢复运行。

3.2软件优化

3.2.1 系统纠错模块的内核开发

在WMS数据库中增加验证模块数据表，分别存储叶组配方和投料实时数据。投料时每条扫码数据根据扫码器编号追溯到微波线或是切片线，再通过微波线或切片线当前生产订单号追溯到对应的叶组配方，在叶组配方中进行条码准确性和顺序比对验证。

3.2.2 系统纠错模块的界面化

出库数据及验证结果实时上传至WMS报表系统，形成可实时查询，可随时追溯，可按时统计的报表。同时将出库数据实时上传至MES系统，发挥MES系统对制造全过程管控的优势，实现生产过程透明化。

3.2.3 系统集成

处理要料信号。制丝中控系统根据生产计划，通过数据接口向WMS发出要料信号。根据接口协议，要料信号内容包括生产批次号、牌号、工艺路线；WMS系统接到要料信号后，立即对信号进行解析。

系统自动选单。WMS根据要料牌号，按照批次先进先出的原则，在数据库中运算选定生产订单，锁定该订单叶组配方。同时结合生产批次号和工艺路线，生成出库单。

建立生产批次与生产订单对应关系。出库订单确认后，该生产批次号与生产订单号就建立了唯一对应关系。

图 1 生产订单与生产批次对应图

4效果验证

4.1关键业务流程实现优化再造。

改造完成后，ERP、MES、制丝中控、WMS系统通过数据接口可以实现生产数据的无障碍交流：当MES下发生产计划后，制丝中控系统根据生产计划发送要料信号给WMS，WMS就可以自动生成出库订单，并绑定叶组配方和工艺路线，一经确认就可以自动出库。

根据价值流分析的结果，减少的环节大约节约工时为15分钟/批次。根据一月份微波线、切片线产量498批次，共计节约工时为124小时/月，投料过程中的不增值流程减少80%以上。

4.2关键工艺过程实现自働化。

在原料出库过程中，分别用空白条码、非本配方烟包条码覆盖出库烟包条码，系统准确发现异常，停机报警，并记录错误烟包详细信息，为人工处理提供依据，使得投料流程可视、可控、可管、可留存、可追溯。

应用实例：2018年10月20日，叶组配方一致性验证报表显示当天第11批投料，好猫（吉祥）B模块发生顺序错误报警。经现场调查，系出库过程中第5包片烟和第6包片烟顺序颠倒。发生停机报警后，出库操作工立即发现问题，并现场处理。

4.3投料过程风险指数降低

仍然采用LEC过程风险因子评价法对效果进行评价。改造完成后，在风险频数与影响力不变的情况下，风险可能性均降低为最低值；此外，随着流程优化再造，过程环节也有所简化。

通过过程风险指数计算，改造完成后，风险指数已降低为0.00000305，小于六西格玛标准值0.00000340，目标值实现。

5总结

通过本次技术创新的改造，实现了既定的管理目标，取得了明显的效果，从原料投料到片烟进行生产线的全过程中，人工干预环节减少约80%以上，减轻了人工作业的劳动强度，同时可以实现系统自动核对片烟的顺序、等级和订单，大大降低了投料错误导致工艺质量事故的风险，为产品品质的稳定提供了源头的保障，具有很高的现实意义和推广价值。

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