汪浩洋，彭美富，曹 玉，谷 壘

（湖南中煙工業(yè)有限責(zé)任公司長(zhǎng)沙卷煙廠，湖南長(zhǎng)沙 410007）

0 引言

全面規(guī)范化生產(chǎn)維護(hù)TnPM（Total normalized Productive Maintenance），是在日本 TPM（Total Productive Maintenance）的基礎(chǔ)上，由我國(guó)設(shè)備管理研究機(jī)構(gòu)提出，結(jié)合中國(guó)企業(yè)特點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的設(shè)備管理體系。它以最高的設(shè)備綜合效率和完全有效生產(chǎn)率為目標(biāo)，以系統(tǒng)化的檢維修模式為載體，以員工的行為規(guī)范為過(guò)程，以企業(yè)的全員參與為基礎(chǔ)，是目前國(guó)內(nèi)設(shè)備管理領(lǐng)域具有代表性的高水平、綜合性的管理模式。我國(guó)工業(yè)企業(yè)近年來(lái)發(fā)展迅速，具有設(shè)備種類(lèi)多樣，高速度、高精度的特點(diǎn)。在這樣的大背景下，長(zhǎng)沙卷煙廠已逐步形成了一套基于現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)、集中監(jiān)控層網(wǎng)絡(luò)以及數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)為核心的信息化管理平臺(tái)，通過(guò)MES系統(tǒng)集合生產(chǎn)管理、設(shè)備維護(hù)、產(chǎn)品數(shù)據(jù)、文件管控等信息，對(duì)企業(yè)TnPM管理過(guò)程提供了有效支撐。

1 MES系統(tǒng)框架構(gòu)建

MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)），是一些能夠完成車(chē)間生產(chǎn)活動(dòng)管理及優(yōu)化的硬件和軟件的集合，這些生產(chǎn)活動(dòng)覆蓋從訂單發(fā)放到成品出庫(kù)的全過(guò)程。它能夠收集和利用實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的制造信息，從而指導(dǎo)、傳遞、響應(yīng)并報(bào)告車(chē)間發(fā)生的各項(xiàng)活動(dòng)，同時(shí)向企業(yè)決策層提供有關(guān)信息，為生產(chǎn)活動(dòng)的任務(wù)評(píng)價(jià)過(guò)程提供支撐。

工廠使用的MES系統(tǒng)是基于Oracle數(shù)據(jù)庫(kù)（甲骨文公司的一款關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）開(kāi)發(fā)，包括質(zhì)量管理、生產(chǎn)管理、設(shè)備管理、文件管理及相關(guān)子功能。其中，設(shè)備維護(hù)系統(tǒng)和生產(chǎn)管理系統(tǒng)作為2大功能核心，成為整個(gè)MES系統(tǒng)各項(xiàng)服務(wù)對(duì)象及銜接紐帶，為T(mén)nPM管理提供了便捷的流程和數(shù)據(jù)指導(dǎo)?；趰徫痪幪?hào)的人員管理系統(tǒng)，賦予生產(chǎn)操作、維修、工藝員、班組長(zhǎng)、技術(shù)員及相關(guān)職能主管不同的權(quán)限，規(guī)范了不同責(zé)任主體在各板塊所擔(dān)負(fù)的職能，從車(chē)間管理層到生產(chǎn)一線的每個(gè)員工，都可以實(shí)時(shí)關(guān)注到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和維護(hù)、保養(yǎng)情況，充分符合TnPM管理過(guò)程全員參與的理念。MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架（圖1）。

2 設(shè)備維護(hù)管理

基于TnPM管理理念，MES系統(tǒng)以全方位的預(yù)防維修體制為載體，包含以下內(nèi)容。

（1）設(shè)備維護(hù)管理包括日常維修管控、設(shè)備定期檢定項(xiàng)目維護(hù)、周期性計(jì)劃制定及執(zhí)行，可對(duì)相同類(lèi)別的故障現(xiàn)象進(jìn)行維護(hù)，形成設(shè)備故障案例以供查詢，指導(dǎo)檢修工作的開(kāi)展。

圖1 MES系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架

設(shè)備日常維護(hù)任務(wù)來(lái)源：維修人員自行組織開(kāi)展的維修工作；由班組制定的周期性維護(hù)項(xiàng)目；技術(shù)員安排的檢修任務(wù)；由異常信息反饋或日常檢查轉(zhuǎn)換生成的維修任務(wù)。設(shè)備管理子版塊功能結(jié)構(gòu)（圖2）。

圖2 設(shè)備管理子版塊功能結(jié)構(gòu)

維修任務(wù)生成后，參與維修的人員均需在MES系統(tǒng)中填寫(xiě)設(shè)備維修記錄，包括設(shè)備名稱、設(shè)備定制號(hào)、維修時(shí)間、維修班組及成員等相關(guān)信息。此外，還需詳細(xì)錄入設(shè)備現(xiàn)狀、原因分析，檢修過(guò)程及處理措施，如果該故障為重復(fù)性故障或發(fā)生頻次較高時(shí)，還需提交整改及預(yù)防措施，納入維修經(jīng)驗(yàn)庫(kù)。由技術(shù)員或班組制定的維修計(jì)劃，在維修工填寫(xiě)完維修記錄后，計(jì)劃制定人還需進(jìn)行完工驗(yàn)收。

周期性維護(hù)項(xiàng)目包括設(shè)備點(diǎn)檢及潤(rùn)滑管理，內(nèi)容管理由各分線技術(shù)員承擔(dān)、車(chē)間設(shè)備主管審核匯總，并提交錄入。潤(rùn)滑項(xiàng)目囊括了全車(chē)間設(shè)備各部位所有的潤(rùn)滑點(diǎn)；設(shè)備點(diǎn)檢根據(jù)內(nèi)容細(xì)分為電氣設(shè)備、機(jī)械設(shè)備、電機(jī)、安全連鎖裝置及皮帶秤校驗(yàn)，其中皮帶秤校驗(yàn)為每周1次，安全連鎖裝置檢查周期為90天，大電機(jī)需每月執(zhí)行1次，其余設(shè)備根據(jù)具體情況合理設(shè)定周期，相關(guān)責(zé)任人員需在執(zhí)行完現(xiàn)場(chǎng)任務(wù)后在系統(tǒng)內(nèi)錄入執(zhí)行時(shí)間和執(zhí)行情況，若檢查發(fā)現(xiàn)異常，則可在執(zhí)行情況內(nèi)選擇“異?！辈⒆詣?dòng)轉(zhuǎn)入維修計(jì)劃。

TnPM 的 6Z 活動(dòng)（Zero Defec，零缺陷；Zero Inventory，零庫(kù)存；Zero Accident，零事故；Zero Mistake，零差錯(cuò)；Zero Fault，零故障；Zero Waste，零浪費(fèi)）中，對(duì)庫(kù)存管理提出了明確要求。自2015年開(kāi)始，工廠的備件管理、申領(lǐng)和申報(bào)流程統(tǒng)一切換至ERP（Enterprise Resource Planning，企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)），并于同年完成了ERP與MES系統(tǒng)之間的對(duì)接，維修人員可利用MES賬號(hào)登入ERP外圍接口平臺(tái)，完成備件查詢、備件請(qǐng)領(lǐng)、請(qǐng)領(lǐng)單審批等工作，并在相應(yīng)的維修記錄中導(dǎo)入備件領(lǐng)取記錄，錄入消耗信息。

MES利用車(chē)間豐富的實(shí)時(shí)現(xiàn)場(chǎng)物料信息和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)活動(dòng)做出快速反應(yīng)。使設(shè)備管理人員能夠通過(guò)系統(tǒng)快速了解設(shè)備使用率、備件消耗、維修頻次、備件壽命，使備件計(jì)劃的下單量與車(chē)間需求的數(shù)量相匹配，實(shí)現(xiàn)備件的零庫(kù)存管理。

3 生產(chǎn)管理

對(duì)于設(shè)備系統(tǒng)而言，TnPM最為關(guān)注的是設(shè)備綜合效率的最大化；對(duì)于整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)而言，TnPM的追求是實(shí)現(xiàn)最大的完全有效生產(chǎn)率。設(shè)備綜合效率的高低不僅是設(shè)備自身能力的體現(xiàn)，同時(shí)也反映了設(shè)備使用和維護(hù)機(jī)制是否完善、相關(guān)使用方和維修人員的素養(yǎng)，以及信息傳遞渠道是否準(zhǔn)確和快速。

車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)采用西門(mén)子公司生產(chǎn)的S7-300/400型號(hào)PLC（Programmable Logical Controller，可編程邏輯控制器），對(duì)生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，制絲線電控系統(tǒng)PLC使用CP443-1 Advanced通信模塊，通過(guò)其千兆接口連接自動(dòng)化控制網(wǎng)交換機(jī)，與上位系統(tǒng)的WINCC（Windows Control Center，視窗控制中心）服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)歸檔的MES系統(tǒng)通過(guò)Oracle（甲骨文公司的一款關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)）與WINCC（Windows Control Center，視窗控制中心）服務(wù)器上的SQL Server（微軟公司推出的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)）來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

生產(chǎn)管理系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)庫(kù)中統(tǒng)計(jì)的質(zhì)量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和物料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，形成各牌號(hào)產(chǎn)品的生產(chǎn)模型，結(jié)合原料庫(kù)存情況，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃高級(jí)排產(chǎn)，并及時(shí)對(duì)物資配送部門(mén)提出物料需求。

基于MES系統(tǒng)產(chǎn)生的排產(chǎn)計(jì)劃，車(chē)間可根據(jù)工序批次任務(wù)進(jìn)行合理調(diào)度，生產(chǎn)班組合理安排人員進(jìn)班和設(shè)備保養(yǎng)，工藝線根據(jù)多牌號(hào)、大批量的調(diào)試數(shù)據(jù)，形成工藝文件，對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)提出明確要求并在MES系統(tǒng)中設(shè)置預(yù)警條件。生產(chǎn)模型（圖3）。

4 完善的異常情況處置流程

通過(guò)生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控采集到的數(shù)據(jù)一旦滿足預(yù)先設(shè)置的報(bào)警條件，將會(huì)在“過(guò)程數(shù)據(jù)管理”中產(chǎn)生相關(guān)設(shè)備段的異常報(bào)警信息，同時(shí)中控操作界面將產(chǎn)生一條待錄入的設(shè)備異常反饋信息，生產(chǎn)批次、控制段、異常狀態(tài)起止時(shí)間由系統(tǒng)自動(dòng)生成，當(dāng)班的相關(guān)工序段中控操作工填寫(xiě)異常發(fā)生前后的設(shè)備運(yùn)行情況及故障現(xiàn)象；此外，當(dāng)設(shè)備存在不正?，F(xiàn)象但未引起相關(guān)指標(biāo)報(bào)警的情況下，操作工可根據(jù)情況自行錄入設(shè)備異常反饋信息，保存提交后，信息將反饋至車(chē)間設(shè)備線。設(shè)備異常信息處置界面（圖4）。

圖3 生產(chǎn)模型

圖4 設(shè)備異常信息處置界面

異常信息提交后，設(shè)備維修計(jì)劃管理界面將出現(xiàn)紅色字樣的“維修請(qǐng)求”，包括條目數(shù)量信息，在人工確認(rèn)前保持閃爍提示。

維修工可點(diǎn)擊進(jìn)入信息列表，查看與本維修組相關(guān)的信息并做出響應(yīng)，填寫(xiě)檢修過(guò)程及處理措施并初步分析異常產(chǎn)生的原因，由技術(shù)員進(jìn)行確認(rèn)，技術(shù)員可將此信息轉(zhuǎn)入維修計(jì)劃，進(jìn)入設(shè)備維修管理流程，由維修工執(zhí)行維修任務(wù)并填寫(xiě)維修過(guò)程記錄。

異常信息處理完成后，將由提交人在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行最終確認(rèn)，確保設(shè)備異常運(yùn)行情況已充分得到消除，證實(shí)針對(duì)該故障原因采取的一系列技術(shù)措施切實(shí)有效。

TnPM體系中，現(xiàn)場(chǎng)管理4要素通過(guò)MES系統(tǒng)得到了充分應(yīng)用：通過(guò)建立異常信息的反饋機(jī)制，不斷提高操作工與維修人員的自我管理意識(shí)，通過(guò)TnPM自主維護(hù)活動(dòng)和檢維修體系的不斷優(yōu)化，建立自主維護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)化的維修規(guī)范，通過(guò)維修資源的合理優(yōu)化和分配，建立從操作工到維修工、技術(shù)員乃至全員之間的信息溝通渠道，從而實(shí)現(xiàn)由自主維護(hù)到專(zhuān)業(yè)維修再到主動(dòng)預(yù)防的閉環(huán)管理機(jī)制。

TnPM的6大支柱之一，即小組自主維護(hù)和自主管理：當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)操作工和維修人員難以解決發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)，則跳出自主維護(hù)的環(huán)節(jié)，進(jìn)入“異常反饋—診斷—維修—試驗(yàn)驗(yàn)證—收集反饋”的專(zhuān)業(yè)維修閉環(huán)，從而形成2套閉環(huán)系統(tǒng)的完整作業(yè)體系。只要該體系運(yùn)行順暢，設(shè)備管理團(tuán)隊(duì)就可以隨時(shí)收集、記錄日常的微小故障和故障隱患，為集中檢修和維保工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

5 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控

生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控是基于底層網(wǎng)PLC提供的數(shù)據(jù)，通過(guò)數(shù)據(jù)采集服務(wù)器與生產(chǎn)管理服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫(kù)通信，對(duì)車(chē)間各加工工序在批次生產(chǎn)過(guò)程中的設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)及主要參數(shù)進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段的實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，系統(tǒng)還能夠根據(jù)工藝線的要求生成相應(yīng)的報(bào)表，為生產(chǎn)管理提供服務(wù)。生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控（圖5）。

圖5 生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)控

車(chē)間各層級(jí)的員工可通過(guò)個(gè)人賬號(hào)登陸MES系統(tǒng)，基于各自的權(quán)限查詢當(dāng)前生產(chǎn)信息，信息涵蓋了高架庫(kù)、糖香料房、配葉線、切炒線、梗線在內(nèi)的制絲線全線設(shè)備，設(shè)備管理人員和維護(hù)人員可根據(jù)設(shè)備運(yùn)行趨勢(shì)圖，生產(chǎn)、工藝報(bào)警信息，斷流信息判斷設(shè)備在相應(yīng)周期內(nèi)的運(yùn)行情況，必要時(shí)還可調(diào)取設(shè)備運(yùn)行參數(shù)信息，在異常處理模塊中，可查看維修、技術(shù)人員的做出的響應(yīng)及處理辦法，設(shè)備管理員可基于設(shè)備在一定周期內(nèi)的異常統(tǒng)計(jì)報(bào)表、運(yùn)行情況信息制定相應(yīng)的計(jì)劃，為建立設(shè)備長(zhǎng)效維護(hù)機(jī)制提供了有力支撐。

包括TnPM在內(nèi)的很多管理模式中，單點(diǎn)課程O(píng)PL（One Point Lesson）和單點(diǎn)提案 OPS（One Point Suggestion）都是包含在其中的重要工具，在該管理模式的推進(jìn)過(guò)程中，這2種工具也得到了廣泛使用。來(lái)自生產(chǎn)、設(shè)備、質(zhì)量、安全、環(huán)境和成本等各個(gè)領(lǐng)域的文檔資料，都可以作為OPL和OPS的題材來(lái)使用和推廣。

在工廠的MES系統(tǒng)中，可查詢的文檔包括制度文件、工藝質(zhì)量資料、安全資料、設(shè)備技術(shù)消化資料、OPL單點(diǎn)課、設(shè)備操作規(guī)程等，設(shè)備操作規(guī)程和技術(shù)消化資料結(jié)合了設(shè)備平面布置圖，在相應(yīng)的機(jī)種圖標(biāo)上設(shè)置超鏈接，用戶可以非常直觀地獲取想要了解的設(shè)備信息，員工可以通過(guò)查閱文件快速掌握相關(guān)崗位的操作指南、維修檢定方法、工藝規(guī)范，有效地提升了人員整體技能水平。

6 結(jié)語(yǔ)

TnPM的評(píng)價(jià)體系和激勵(lì)機(jī)制，對(duì)企業(yè)的生產(chǎn)、維修管理具有重大的指導(dǎo)意義，引導(dǎo)企業(yè)向世界級(jí)的制造企業(yè)不斷邁進(jìn)。在工業(yè)4.0時(shí)代，伴隨著技術(shù)以及生產(chǎn)過(guò)程的轉(zhuǎn)變，整個(gè)管理和組織結(jié)構(gòu)也需要隨之調(diào)整，在這樣的大背景下，MES系統(tǒng)將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)至關(guān)重要的作用，不僅彌合了企業(yè)計(jì)劃層和生產(chǎn)車(chē)間過(guò)程控制系統(tǒng)之間的間隙，也為企業(yè)提供了一個(gè)快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造業(yè)環(huán)境，幫助企業(yè)降低成本，按期交貨，提高產(chǎn)品及服務(wù)質(zhì)量。未來(lái)，伴隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的不斷完善和設(shè)備智能化水平的逐步提高，MES系統(tǒng)在智能制造方面將不限于收集、分析與展現(xiàn)，而將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)分析、協(xié)同智能決策，及時(shí)調(diào)整制造執(zhí)行過(guò)程，為企業(yè)最終實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)和打造智慧工廠貢獻(xiàn)力量。