煙草行業廠級數字孿生整體規劃

發布時間：2023-04-27

一、現狀及問題

2021年3月，國務院發布的《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中，明確提出推動產業鏈數字化轉型，包括“實施“上云用數賦智”行動，推動數據賦能全產業鏈協同轉型”。煙草行業作為實體經濟的重要組成部分，通過先進的智能制造技術賦能煙草業信息化高質量發展，已成為促進煙草業數字化轉型的重要驅動力。

工廠是數字化轉型的重要載體，對于保障數字化建設的協同性、一致性及有效性具有重要意義，因此，卷煙廠的廠級數字化轉型迫在眉睫。當前，中國煙草制造行業邁向全新的市場經濟時代，整個行業對卷煙生產的高速度與高品質有極其嚴苛的要求，如何保證從煙葉、制絲、卷接、包裝、裝箱、運輸的整個生產過程中各個環節保持透明、可控與連續，是某卷煙廠面臨的重大挑戰。

二、廠級數字孿生

為解決上述問題，實現整個生產運輸過程的透明可控，亟需將大數據、數字孿生等技術引入煙葉、制絲、卷接、包裝、成品入庫、運輸的全過程管理，將現場作業真實數據與仿真數據進行同步，并以3D模型實現動態聯動，便于對現場運行情況進行實時監控、預測和調度。針對某卷煙廠的生產特點，構建一套基于數字孿生的廠級生產管理系統，通過以虛擬工廠控制實體工廠，幫助企業及時發現和排除故障，提升設備有效作業率，實現生產信息的全程可追溯，促進生產資源的優化配置，降低生產成本。

（1）采集生產數據：以需求為導向，以數字化轉型為驅動，充分利用傳感器、攝像頭等物聯網技術，實時采集卷包車間、制絲車間生產過程中產生的數據。

（2）通過與車間MES、ESB系統，業務系統數據融合，逐步構建一張完整的數據視圖，推進卷煙廠信息化向數字化轉型。

構建廠級數字孿生平臺

2.1工廠層面

構建覆蓋生產、運營、能耗、設備、工藝等多個維度的領導駕駛艙。整合基礎空間數據和業務系統數據，利用先進的人機交互方式，建立數據展示、分析、監測等多功能的數字孿生三維可視化駕駛艙，對設備運維、能效管理、經營情況等關鍵指標分析呈現，實時掌握工廠整體運行態勢，輔助全工廠管理決策，實現監測指揮、分析研判、展示匯報等場景應用。

生產運營駕駛艙：針對廠級領導、車間領導的駕駛艙。對整個工廠進行數字孿生真，方便領導對車間生產及效益進行了解，主要包括計劃、產量、質量、設備、人員等相關數據的分析，以及產能、效益、訂單量、客戶、成本、銷售、渠道等數據。幫助領導“一目了然”制絲車間智能產線的情況，支持領導的快速決策，輔助產線智能化落地，推動卷煙廠的高質量發展。

能耗管理駕駛艙：對卷煙廠能耗系統進行仿真。針對變配電、照明、空調、給排水、熱水機組和重點設備能耗和運行信息進行系統展示，對設備的CO2排放量進行監測，幫助煙廠整體掌握電、水、天然氣、熱力等能源介質的能源消耗狀況，將各種能耗報表、數據曲線、分析結果等展現給企業管理者，幫助企業建立更有依據、更有效的節能體系。

設備管理駕駛艙：對卷煙廠重要生產設備進行仿真。提供設備指標分析看板，實時反映設備的運行狀態，將設備數據形象化、直觀化、具體化，打破設備業務數據隔離，實現指標分析及決策場景落地。

工藝管理駕駛艙：對卷煙廠工藝流程進行仿真。對產線上的批次質量、批次質量標準偏差、近 30 批的質量 CPK 和質量帕拉圖等分析進行展示，讓質量管理人員直觀、快捷的了解產線、工段和工序的質量情況，及時解決質量問題。

2.2車間層面

引入圖層概念，把不同的業務內容歸類到不同的圖層中，可以自由的顯示和隱藏不同的業務圖層，實現分門別類的呈現和操控。做到門類清晰，便于管理。本次建設的主要圖層包含生產狀態圖層，物料流轉圖層、生產監控圖層、虛擬巡檢圖層、智能排產圖層。通過對車間各個產線、各個工段、重要設備、運轉流程等管理要素進行還原，對產品生產流程、生產進度等進行可視化監測，完成廠區工序流轉的全方面監控管理。

數字孿生車間：數字孿生客戶端選擇生產狀態圖層。視角拉遠，能夠看到整個產線車間數字孿生的全貌。

功能指標：重要節點的狀態提示信息