2015年全國(guó)煙草工作會(huì)議指出，要堅(jiān)韌不拔加大科技創(chuàng)新的力度，實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展。卷煙生產(chǎn)向數(shù)字化、信息化、智能化的邁進(jìn)，正是這一要求的集中體現(xiàn)。而“智能化”，主要體現(xiàn)在“管”和“控”兩方面，即在實(shí)現(xiàn)軟硬件的系統(tǒng)集成，由統(tǒng)一平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)鍵業(yè)務(wù)流程的全程管控，對(duì)核心關(guān)鍵參數(shù)的自動(dòng)調(diào)節(jié)、自動(dòng)預(yù)警、自動(dòng)糾偏。
由此，冰冷的機(jī)械成為一個(gè)具有溫度的“生命體”，嚴(yán)整的車間變得靈動(dòng)、敏捷——卷煙生產(chǎn)從“制造”向“智造”的蝶變，拉開(kāi)序幕……
蝶變：從“制造”到“智造”
2009年，美國(guó)羅克韋爾自動(dòng)化有限公司CEO奇思·諾斯布希在美國(guó)最早提出“智能化工廠”的概念，其核心是工業(yè)化和信息化的高度融合。但目前智能化工廠的準(zhǔn)確定義仍眾說(shuō)紛紜，比較一致的看法是：在數(shù)字化工廠的基礎(chǔ)上，利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和設(shè)備監(jiān)控技術(shù)加強(qiáng)信息管理和服務(wù)，通過(guò)大數(shù)據(jù)與分析平臺(tái)，將大型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為實(shí)時(shí)信息，并融綠色智能手段和智能系統(tǒng)等于一體，構(gòu)建一個(gè)高效節(jié)能、綠色環(huán)保、環(huán)境舒適的人性化工廠。
目前，如何讓制造流程具有自動(dòng)判斷能力，是打造智能化工廠的焦點(diǎn)之一。主要途徑是以微處理器和人工智能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用為主，包括運(yùn)用專家系統(tǒng)、進(jìn)化計(jì)算等，使儀器儀表具備高效、多功能、機(jī)動(dòng)靈活等性能。未來(lái)5～15年，在各種智能化、自動(dòng)化系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，智能化工廠將由工廠局部智能自動(dòng)化逐步分層次地發(fā)展到全工廠智能自動(dòng)化和社會(huì)化智能制造。未來(lái)，生產(chǎn)設(shè)備將不再是過(guò)去單一獨(dú)立的個(gè)體，一旦接入云端，完成連線，將可提供完整的、系統(tǒng)的服務(wù)，一切制造規(guī)則都可能會(huì)改變。
對(duì)于中國(guó)煙草來(lái)說(shuō)，雖然經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展和努力，我們初步實(shí)現(xiàn)了工廠的自動(dòng)化，但按照智能化工廠的要求，還存在很多薄弱環(huán)節(jié)和亟需突破的瓶頸。從智能化工廠的必要條件來(lái)說(shuō)，目前行業(yè)在以下幾方面仍需要努力：
一、是全面感知系統(tǒng)不完善。
目前部分卷煙智能倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)只能識(shí)別卷煙產(chǎn)品的生產(chǎn)時(shí)間、貨位等簡(jiǎn)單信息，無(wú)法進(jìn)行進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)和分析應(yīng)用，對(duì)于專賣防偽等領(lǐng)域不具備完整的應(yīng)用價(jià)值，無(wú)法滿足智能化工廠的信息要求。
二、是互通互聯(lián)尚未實(shí)現(xiàn)。
各省市煙草工商企業(yè)建立的物流系統(tǒng)、信息管理系統(tǒng)等無(wú)法達(dá)到信息共享、數(shù)據(jù)互聯(lián)的水平，必要的數(shù)據(jù)交換不實(shí)時(shí)，準(zhǔn)確性無(wú)從驗(yàn)證。這使得省級(jí)工商企業(yè)之間、煙草行業(yè)與輔材供應(yīng)商之間的完整供應(yīng)鏈的互通互聯(lián)遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。
三、是智能應(yīng)用水平較低。
這體現(xiàn)在國(guó)家局需要的工商數(shù)據(jù)一定程度上依賴各省級(jí)工商企業(yè)人工填報(bào)，無(wú)法實(shí)時(shí)收集、管控，并且由人工上報(bào)的數(shù)據(jù)不可避免面臨人為修改的風(fēng)險(xiǎn)。目前的數(shù)據(jù)收集不全面、不統(tǒng)一、不實(shí)時(shí)，造成行業(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的智能化分析和處理不夠。對(duì)于已經(jīng)收集的數(shù)據(jù)，也面臨著數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)建設(shè)滯后、對(duì)海量數(shù)據(jù)不能充分使用等問(wèn)題。
四、是還沒(méi)有達(dá)到全行業(yè)規(guī)模化運(yùn)作。
物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)，需要把行業(yè)內(nèi)所有的人、財(cái)、物都貼上信息標(biāo)簽，實(shí)時(shí)識(shí)別和管控，才能實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)營(yíng)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。而現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用還停留在物流、倉(cāng)儲(chǔ)等領(lǐng)域，在煙葉物流、卷煙生產(chǎn)物流、工商一體化物流等方面的應(yīng)用仍需進(jìn)一步探索。
五、是還未出現(xiàn)廣泛適用的智能化工廠建設(shè)模式。
目前，一些卷煙工廠實(shí)施的基于RFID（射頻識(shí)別）的倉(cāng)儲(chǔ)物流、部分3D可視化等，都是零星的、區(qū)域性的智能化，還未達(dá)到整體化的智能生產(chǎn)管理水平。
同時(shí)，也要看到，煙草行業(yè)的硬件條件和技術(shù)儲(chǔ)備、人才培養(yǎng)在全國(guó)制造業(yè)中處于領(lǐng)先水平，在自動(dòng)化、信息化系統(tǒng)運(yùn)用方面也有很多成熟的實(shí)踐項(xiàng)目和經(jīng)驗(yàn)，特別是煙草行業(yè)全國(guó)一體化的整體架構(gòu)，順暢有效的指令和信息傳遞系統(tǒng)等，都構(gòu)成了建設(shè)智能化工廠的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
行業(yè)工業(yè)企業(yè)需要全面了解、深入研究智能化工廠技術(shù)，搭建與之相適應(yīng)的系統(tǒng)平臺(tái)的整體框架和結(jié)構(gòu)，將傳感設(shè)備、嵌入式分析系統(tǒng)、智能控制系統(tǒng)和通信設(shè)施通過(guò)云端平臺(tái)整合在一起，形成一個(gè)智能化網(wǎng)絡(luò)，使人、機(jī)、服務(wù)三方面之間能夠互聯(lián)，共享信息，從而代替過(guò)去傳統(tǒng)的固定式流水線作業(yè)模式，使智能化生產(chǎn)成為可能。
我們相信，只要行業(yè)做好整體策劃，通過(guò)全體人員的積極探索，選擇合適的試點(diǎn)項(xiàng)目，充分利用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算的現(xiàn)代技術(shù)和工具，積累經(jīng)驗(yàn)后總結(jié)推廣，把原有的設(shè)備自動(dòng)化向工廠智能化、省際互聯(lián)、行業(yè)互通發(fā)展，直至形成從煙葉種植、卷煙生產(chǎn)、成品銷售的實(shí)物流和生產(chǎn)計(jì)劃、銷售信息、客戶反饋、貨款結(jié)算的信息流完整融合，就能夠建設(shè)一個(gè)全國(guó)范圍、更廣意義上的煙草智能化網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建中國(guó)煙草核心競(jìng)爭(zhēng)力。
曲靖卷煙廠實(shí)施智能控制后的新制絲線
技改完成后，曲靖卷煙廠搭建了覆蓋整個(gè)辦公區(qū)域和生產(chǎn)區(qū)域的信息網(wǎng)絡(luò)，有力地支撐了從設(shè)備底層自動(dòng)化控制、集中監(jiān)控到車間的一體化管控。以前，采集數(shù)據(jù)粗放、簡(jiǎn)單、滯后，現(xiàn)在不但實(shí)時(shí)，而且量大、真實(shí)、完整。數(shù)據(jù)的采集、分析和處理都可在新的MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）內(nèi)完成，大大提升了系統(tǒng)的整體效率。
以這些數(shù)據(jù)為依托，曲靖卷煙廠還創(chuàng)造性地將3D仿真技術(shù)（主要是三維可視化技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)）等移入MES，制絲、卷包等實(shí)際生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)可立體地展現(xiàn)在人們面前，從而豐富和完善了MES的功能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)可視化管理。
對(duì)于這種嵌入了3D仿真技術(shù)的MES，曲靖卷煙廠工人可在屏幕上清晰地看到復(fù)雜設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，不用拆卸設(shè)備就能了解、判斷設(shè)備運(yùn)行情況，大大提高了設(shè)備管理水平。
曲靖卷煙廠最近以新系統(tǒng)為依托，開(kāi)展設(shè)備生命周期管理（生命周期值由備件的理論使用壽命和實(shí)際使用壽命來(lái)確定）的嶄新探索，不僅有效控制了備件的庫(kù)存，還推動(dòng)了設(shè)備維護(hù)從經(jīng)驗(yàn)維修到預(yù)防維修再到科學(xué)維修的轉(zhuǎn)變。
操作人員可不用親臨現(xiàn)場(chǎng)，通過(guò)MES就能實(shí)時(shí)跟蹤制絲設(shè)備質(zhì)量檢測(cè)裝置的運(yùn)行狀況和質(zhì)量檢測(cè)儀器的檢測(cè)數(shù)據(jù)。
這種基于數(shù)據(jù)之上的精準(zhǔn)控制，使得制絲生產(chǎn)線作業(yè)的穩(wěn)定性越來(lái)越強(qiáng)。
除此之外，針對(duì)車間主任、副主任、修理工、設(shè)備管理員等不同崗位，曲靖卷煙廠也開(kāi)發(fā)了個(gè)性化的“我的MES”，立足崗位需求，通過(guò)調(diào)整模塊定制的方式，增加新的功能模塊，以實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)全面智能化管控。
安徽中煙合肥卷煙廠中控室操作員胡偉生在利用“大數(shù)據(jù)”智能平臺(tái)查看制絲車間班次生產(chǎn)相關(guān)信息。
近年來(lái)，安徽中煙工業(yè)有限責(zé)任公司合肥卷煙廠積極開(kāi)發(fā)智能平臺(tái)，努力通過(guò)應(yīng)用大數(shù)據(jù)“智”點(diǎn)迷津，提高效率。他們依托大數(shù)據(jù)的力量，將生產(chǎn)一線的“千條線”連接起來(lái)，進(jìn)行分析運(yùn)用，指導(dǎo)作業(yè)生產(chǎn)，使工廠生產(chǎn)更高效。
自2013年起，合肥卷煙廠利用之前架構(gòu)的廠內(nèi)MES，系統(tǒng)集成制絲管控、能源管控、物流系統(tǒng)、卷接包數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等底層生產(chǎn)單元，采集、收錄生產(chǎn)、質(zhì)量、設(shè)備、成本消耗等方面數(shù)據(jù)。目前合肥卷煙廠已在全廠1350臺(tái)各類別設(shè)備上安裝了溫度、震動(dòng)等監(jiān)測(cè)元件，形成了6000個(gè)信息采集節(jié)點(diǎn)，數(shù)據(jù)每30秒更新一次。
信息裝進(jìn)“口袋”，不是最終目的。2014年，合肥卷煙廠與第三方軟件公司合作，利用ETHINK大數(shù)據(jù)平臺(tái)技術(shù)，打造了大數(shù)據(jù)精益管理智能平臺(tái)，深度分析“口袋”里的信息。他們將設(shè)備信息、生產(chǎn)信息、質(zhì)量信息、能源消耗、成本數(shù)據(jù)等進(jìn)行融合整理，形成了大數(shù)據(jù)的高效集成。
以該平臺(tái)健康診斷云圖為例，合肥卷煙廠圍繞生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量三個(gè)維度，利用專家法、層次分析法，設(shè)置各項(xiàng)數(shù)據(jù)彼此間的函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量每天的分?jǐn)?shù)。
打開(kāi)健康診斷云圖設(shè)備健康項(xiàng)，可以看到設(shè)備運(yùn)行指標(biāo)、設(shè)備維修、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)消耗4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，下面對(duì)應(yīng)了有效作業(yè)率、維修次數(shù)、維修費(fèi)用、卷煙紙消耗、商標(biāo)紙消耗等二級(jí)指標(biāo)。程序會(huì)依據(jù)各指標(biāo)的比例關(guān)系，最終測(cè)算出當(dāng)天的設(shè)備健康指數(shù)是多少、是否符合生產(chǎn)要求。通過(guò)對(duì)設(shè)備健康指數(shù)指標(biāo)不斷鉆取，以及對(duì)指標(biāo)的影響因素的關(guān)聯(lián)分析、深度挖掘，合肥卷煙廠實(shí)現(xiàn)了透明感知、精益管理。
合肥卷煙廠的大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)還包含決策管控、智慧社區(qū)等幾個(gè)模塊。
如在車間級(jí)管理上，大數(shù)據(jù)智能平臺(tái)可以按照需求，生成一組可自主選擇的關(guān)聯(lián)模塊，形成智能報(bào)表，指導(dǎo)管理人員工作。
目前，智慧社區(qū)智能檢索知識(shí)庫(kù)包含了經(jīng)驗(yàn)庫(kù)、說(shuō)明書、OPS改善等企業(yè)知識(shí)成果，方便員工在遇到難題時(shí)查閱信息，做到了企業(yè)知識(shí)成果的共享與交流，實(shí)現(xiàn)了員工能力提升的目的。
山東中煙青島卷煙廠卷包車間生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)
TSPM設(shè)備綜合管理平臺(tái)，是山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青島卷煙廠于2009年12月為配合TnPM（全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)）設(shè)備管理理念推進(jìn)而建設(shè)的信息化平臺(tái)。從2010年6月開(kāi)始，TSPM設(shè)備綜合管理平臺(tái)通過(guò)移動(dòng)終端發(fā)揮出越來(lái)越大的作用，在設(shè)備管理、安全管理、員工成長(zhǎng)等方面應(yīng)用效果明顯，已成為員工的掌上“智庫(kù)”，有力地促進(jìn)了智能化工廠建設(shè)。
利用移動(dòng)終端進(jìn)行點(diǎn)巡檢并實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)即時(shí)上傳，是智能化工廠建設(shè)中“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”理念的具體實(shí)踐。它利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和RFID（射頻識(shí)別）技術(shù)構(gòu)建“全員”標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)維護(hù)機(jī)制，使工作任務(wù)落地到現(xiàn)場(chǎng)、崗位，通過(guò)集成的“任務(wù)清單”告訴員工每天“做什么”，通過(guò)可視化“SOP作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”指導(dǎo)員工“怎么做”，通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的人機(jī)交互界面和手指觸摸完成數(shù)據(jù)上報(bào)；同時(shí)，員工可以通過(guò)移動(dòng)終端查詢工作標(biāo)準(zhǔn)、圖紙、備件庫(kù)存、設(shè)備檔案、維修履歷和維修經(jīng)驗(yàn)。
設(shè)備綜合管理平臺(tái)的智能還包括通過(guò)“故障診斷樹(shù)”來(lái)輔助現(xiàn)場(chǎng)的異常判斷和故障處置；通過(guò)后臺(tái)的智能維修決策模型進(jìn)行維修計(jì)劃排程和任務(wù)閉環(huán)；通過(guò)“四精保養(yǎng)模型”對(duì)各機(jī)臺(tái)進(jìn)行精細(xì)化維護(hù)保養(yǎng)；通過(guò)“備件需求模型”科學(xué)控制成本費(fèi)用，拉動(dòng)物流保障服務(wù)；通過(guò)“設(shè)備健康評(píng)價(jià)模型”進(jìn)行即時(shí)自動(dòng)化評(píng)價(jià)，建立績(jī)效評(píng)價(jià)和改善工作的良性循環(huán)。同時(shí)，該平臺(tái)集成安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)信息化模塊，將安全隱患排查治理體系、安全檢查、相關(guān)方施工管理納入了移動(dòng)終端。
作為一種綜合管理平臺(tái)，系統(tǒng)中還設(shè)計(jì)了有助于員工成長(zhǎng)的內(nèi)容。如團(tuán)隊(duì)活動(dòng)菜單中包括單點(diǎn)課、單點(diǎn)建議、活動(dòng)團(tuán)隊(duì)管理三項(xiàng)內(nèi)容，進(jìn)入單點(diǎn)課課程庫(kù)，里面所有的“教材”都是一線員工生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，有工作技巧、故障事例、改善事例等。員工在移動(dòng)終端可以隨時(shí)看到這些“課程”，隨時(shí)學(xué)習(xí)；同時(shí)，青島卷煙廠還根據(jù)案例的重要性進(jìn)行適當(dāng)獎(jiǎng)勵(lì)，調(diào)動(dòng)了大家“編輯教材”的積極性。
龍巖煙草工業(yè)公司職工李武鎮(zhèn)在實(shí)際操作中了解機(jī)器人碼垛情況，用數(shù)據(jù)思維實(shí)現(xiàn)精益作為。
打造“智慧”工廠，離不開(kāi)“智慧”設(shè)備的應(yīng)用。福建中煙龍巖煙草工業(yè)公司的5A精品生產(chǎn)線便是最好的體現(xiàn)。
該生產(chǎn)線是龍巖煙草工業(yè)公司為更好地滿足客戶需求、彰顯“七匹狼”品牌特色和工藝，專門打造的一條智能制絲生產(chǎn)線，集低碳環(huán)保節(jié)能、食品安全標(biāo)準(zhǔn)、數(shù)字化可追溯、全程主動(dòng)防御及歐盟安全標(biāo)準(zhǔn)于一身，加工精細(xì)、流程簡(jiǎn)捷、工藝獨(dú)特，從而實(shí)現(xiàn)卷煙生產(chǎn)的系統(tǒng)化、柔性化和智能化。
這條“智慧線”到底“聰明”在哪呢？
——智能多線加工。
5A精品生產(chǎn)線采用智能多線加工技術(shù)，為不同原料定制加工模式，消除了以往單線生產(chǎn)模式帶來(lái)的質(zhì)量波動(dòng)，真正讓進(jìn)入工藝配方的煙葉特性得到最大程度的發(fā)揮。
——智能加香加料。
5A精品生產(chǎn)線所獨(dú)有的三大優(yōu)勢(shì)，有效保證了煙絲料香施加均勻一致。一是采用多工序添加，使加香加料更加均勻穩(wěn)定。二是采用國(guó)際物流標(biāo)準(zhǔn)識(shí)別系統(tǒng)，讓每個(gè)保溫輸料罐都有了自己的“身份證”，使其移動(dòng)和輸料實(shí)現(xiàn)了全程可追溯。三是采用雙系統(tǒng)加香加料設(shè)備，解決了單系統(tǒng)設(shè)備在更換產(chǎn)品時(shí)牌號(hào)易混淆、清罐不及時(shí)、雜物有殘留等弊病，有效消除了加香加料過(guò)程中的不可控因素。
——智能激光選葉。
為確保“支支精品”，5A精品生產(chǎn)線在行業(yè)首次啟用激光選葉技術(shù)，從光譜、形狀、顏色等角度選葉，“片片精選”達(dá)到了食品級(jí)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)。
——智能九式烘絲。
5A精品生產(chǎn)線引進(jìn)九模式烘絲機(jī)，創(chuàng)造性地將烘絲模式“由1變9”，為每一種煙絲定制個(gè)性化烘絲加工模式，并通過(guò)二段式低溫輕處理，最大程度保留煙草本香，去除雜氣，確保煙氣更醇和。同時(shí)，5A精品生產(chǎn)線還引進(jìn)了全球處理溫度最低、體積最小的氣流式低溫處理烘絲機(jī)，將煙絲處理溫度由常規(guī)設(shè)備的230℃降至160℃，較好地保留了煙絲的有用物質(zhì)。
——智能分貯醇化。
5A精品生產(chǎn)線采用全過(guò)程恒溫恒濕控制，在不同工序之間保持煙絲隨時(shí)貯存在最佳溫濕度環(huán)境中，使煙絲在每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都得到充分醇化，保證養(yǎng)分平衡，吸收均衡。此外，該生產(chǎn)線還對(duì)成品煙絲采用進(jìn)口木箱密封分箱存放，煙絲箱采用AGV小車實(shí)現(xiàn)配送。
在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，龍巖煙草工業(yè)公司構(gòu)建了基于數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)的生產(chǎn)績(jī)效測(cè)量分析平臺(tái)，通過(guò)對(duì)設(shè)備綜合效率、質(zhì)量指數(shù)、庫(kù)存周轉(zhuǎn)次數(shù)、生產(chǎn)物耗指數(shù)四大指標(biāo)進(jìn)行多層級(jí)、多維度分析，對(duì)涉及生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理的海量數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理，從中分析出生產(chǎn)短板，并以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)短板的快速、精確定位，促進(jìn)企業(yè)實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)基礎(chǔ)上的低耗。
以O(shè)EE（設(shè)備綜合效率）指標(biāo)為例。在OEE分析平臺(tái)上，從全年來(lái)看，該指標(biāo)可以從OEE相對(duì)較低的7月向下一層查看7月哪一天的效率最低，也可以從時(shí)間維度切換到區(qū)域維度；可以查看7月卷接機(jī)與包裝機(jī)的OEE對(duì)比，再查看卷接機(jī)的計(jì)劃性停機(jī)損失率；還可以從卷接機(jī)的計(jì)劃性停機(jī)損失率向上查找到整個(gè)生產(chǎn)區(qū)域的計(jì)劃性停機(jī)損失率，真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的全方位、多角度、立體式分析。
