摘要：通过对卷烟生产企业的信息化规划和工业4.0时代下两化深度融合，以及建设数字化工厂目标的描述，论述了构建卷包数据采集管理系统的必要性；根据国内大多数卷烟企业生产制造现状和信息化水平，提出了数据采集管理系统的建设目标、思路和原则；通过运用SOA/OPC/XML等技术，以及分层设计的思想和方法，结合数采系统的建设内容，对系统的功能框架、技术架构进行了规划和探讨，并总结得出系统的成功建设将为打造一个数字化、信息化、智能化的优秀工厂提供强有力的技术支撑。
关键词：信息化技术；数据采集；自动化控制；信息集成；SOA/OPC/XML；两化融合
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）01-0100-03
Construction and Application of Cigarette Packer Data Acquisition and Management System
TONG Zong-xiang
（Chuzhou Cigarette Factory of China Tobacco Anhui Industrial CO.，LTD， Chuzhou 23900， China）
Abstract： Through the deep integration of informatization and industrialization under the informatization planning and Industry 4.0 of cigarette manufacturers， and the description of the goal to establish a digital factory， the necessity is discussed to create the cigarette packer data acquisition and management system. Subject to the manufacturing status quo and informationization level of most domestic cigarette manufacturers， the goals， ideas and principles are proposed for the construction of data acquisition and management system. In combination with the construction contents of the data acquisition system， the function framework and technical architecture of such system are planned and discussed with the Service-oriented Architecture（SOA）/ OLE for Process Control（OPC）/ Extensible Markup Language（XML） and the hierarchical design method. Finally， it is concluded that the successful construction of such system will provide strong technical support to build a superior factory integrated with digitalization， informatization and intelligentization.
Key words： informatization technology； data acquisition； automation control； information integration； soa/opc/xml； integration of informatization and industrialization
随着工业4.0时代的到来，信息化和工业化的深度融合，中国烟草适时提出了坚韧不拔加大科技创新的力度，实现创新驱动发展，卷烟企业必须通过两化的不断融合建设一个数字化、信息化、智能化的优秀工厂，以提高企业竞争力。
1 建设卷包数据采集管理系统的必要性
为了保证数字化、信息化、智能化优秀工厂建设目标的实现，卷烟制造企业需要做好信息化总体架构的三层建设，即上层的ERP（Enterprise Resource Planning）系统建设、中间层的MES （Manufacturing Execution System）系统建设、底层的自动化控制系统建设。卷包数据采集管理系统作为制造工厂的底层核心控制系统是联系底层自动化与MES系统的枢纽，通过其与底层自动化的全面集成，为生产和管理部门提供决策手段和依据，不断增强企业的生产制造能力[1]。
建设以卷包生产设备为核心，实现对所有卷包相关工艺段全面、科学、准确的数据采集，达到生产管理的现代化、规范化、标准化、精细化为目标的卷包车间数据采集系统，以实现对卷包车间各生产业务流程和操作进行全面的规范、梳理与优化，改善车间的生产管理与生产过程即时成本控制水平，提供企业生产信息反馈，增强车间生产执行能力，提高产品质量水平。
2 卷包数据采集管理系统的建设目标、思路和原则
1）通过卷包数据采集管理系统的建设，构建一个技术架构合理、可灵活扩展、安全可靠的软硬件集成平台，将检测、PLC（Programm Logic Controller）、数据处理（人工智能）、网络、通信、安全、数据库、信息管理等众多技术有机结合在一起，以满足生产控制、信息管理、信息集成等多层次的企业应用需求，打造一个“透明化、智能化、标准化”生产管控一体化信息平台。
2）卷包数据采集管理系统处于数字化工厂的生产过程数字化建设阶段，据此可以依照以下思路建设，向上做好与企业MES、ERP等信息系统对接，为上层MES提供过程数据支持；向下做好与制丝中控、物流仓储、动力能源等系统的衔接，接收并执行上层信息系统的生产调度指令，实现生产过程透明化，实现卷包生产管控协同，确保卷烟生产过程的有序和可控，形成企业信息从生产经营管理至自动控制的全面集成与共享。
3）卷包数据采集管理系统的建设要结合企业实际情况，根据企业信息化现状和水平，坚持以下六个方面的原则：实时性原则、准确性原则、安全性原则、完整性原则、可扩展性原则、可操作性原则，要真正将这六个原则贯穿在系统建设的整个过程中，保证卷包数据采集管理系统投入使用后的可控、可管、可用。
3 卷包数据采集管理系统的构建和功能探讨
1）卷包数据采集管理系统的建设内容
卷包数据采集管理系统的建设以卷接包设备为主，充分运用OPC（OLE for Process Control）数据通讯技术、MQ（Message Queue）中间件技术、SCADA组态软件技术将卷包车间有关产量、质量、消耗、物流以及设备本身的数据进行采集、存储、分析、查询[2]，实现对卷包车间的机台生产现场、机台过程监控、机台指令接收、生产异常报警、生产过程管理、生产现场监控以及卷包车间的过程监视信息、事件记录信息、趋势记录信息等的管理，为MES系统建设提供数据基础和支撑。
2）基于上述的卷包数据采集管理系统的建设内容、目标和思路，我们建议将数据采集管理系统的总体架构（功能框架和技术架构）规划如下：
① 以卷包设备数据采集为中心，坚持多层设计，上下关联，信息联动，无缝集成的思想来构建系统的总体功能框架图（图1）。
图1 数采系统功能框架图
② 为了保证系统的实时性、准确性、可扩展和集成性，卷包数据采集管理系统可采用SOA（Service-oriented Architecture，面向服务体系的架构）和以XML 技术（Extensible Markup Language，可扩展标记语言）为核心的.NET平台来构建系统的技术架构，实现系统的模块化、层次化、流程化开发，结合系统特点，将整个系统分为设备采集接口层、业务处理与数据服务层、业务表现层和信息集成层、底层为设备自动化层[3]，技术架构图（图2）如下：
图2 数采系统技术架构图
3）根据卷包数据采集管理系统总体架构，将整个系统的具体功能规划如下：
① 数据采集和存储处理功能：通过对卷包车间生产设备和辅助设备的状态和运行情况的集成联网和信息采集，实现设备全部数据的采集，包括生产数据、设备运行数据、故障数据、质量数据以及归档后历史数据，实现对过程实时数据的有效无损存储和在线分析处理。
② 生产过程监控管理功能：在统一的监控应用平台上实现对卷包生产各区域的图形监控、任务趋势、设备运行、工艺状况、异常报警。以直观的形式，向管理人员提供车间的流程监视画面、报警监视画面、生产统计画面等信息，使管理人员能够及时、准确、全面的了解和掌握现场的情况[4]。
③ 在线数据处理分析功能：以图形和数据网格、报表等多种形式，对生产进度、设备效率、工序能力、过程质量、物料消耗等过程信息进行实时的统计、汇总、归纳、分析和处理。
④ 在线业务调度功能：车间操作人员根据双向信息传递内容和生产现状，及时将各类调度指令下发给设备操作人员。
⑤ 现场管理信息化功能：通过系统提供的信息采集和录入手段，将复杂繁琐的现场管理信息收集；并借助相应的统计手段，实现车间现场管理由定性向定量的转变；规范现场人员行为、加快了异常事件的反馈处理速度。
⑥ 生产数据集成功能：通过与企业MES系统、ERP系统、制丝集控和物流管控系统的接口设计和数据集成，实现企业整体信息化框架内的信息共享和协同应用[5]。
4 建设卷包数据采集管理系统的应用价值
卷包数据采集管理系统的成功构建解决了卷烟厂决策层、管理层、执行层以及操作层等多层次的生产、管理信息流、业务工作流的有效衔接，保证了上层管理对车间生产一线现场制造执行的有效管控，努力实现了卷包车间四个中心和一个平台的构建。
4.1 搭建卷包生产数据中心
通过数据采集功能实现生产、消耗、故障、质量等数据的有效收集和存储，构建了一个涵盖卷包生产过程设备实时数据和业务行为数据，为生产过程在线指挥、分析和历史追溯提供数据支撑的卷包生产数据中心。
4.2 搭建卷包集中监控调度中心
通过执行MES系统计划工单，完成对机台生产工单执行过程中的所有相关业务的监控、调度处理，对生产、质量、设备等过程信息进行全方位的展现和在线分析，将各种卷包现场实时数据、异常情况反馈到管理层，破解“生产现场黑箱作业”现象，确保生产过程的有序和可控。
4.3 搭建卷包生产设备保障中心
通过数据采集系统的应用，加强设备的运维管理，对贯穿整个设备运行周期中的业务活动进行规范管理，建立运维管理模型；实时采集设备中的各种参数，并进行汇总、分析等处理工作；通过系统实现参数报警提示，同时存储报警信息记录，用于设备故障分析等使用，实现生产设备保障中心的功能。
4.4 搭建卷包生产质量保障中心：通过数据采集系统的在线质量分析功能、质量缺陷查询功能、自检互检功能实现主要工艺参数数据的采集和统计，实现生产质量报警功能，为卷包生产质量提供技术保障。
4.5 建设标准化的卷接包应用接口和集成平台
通过卷包数据采集系统建设，为MES系统实施提供数据基础和技术支撑。数采系统将采用主流和标准的接口规范，实现卷包车间数据采集系统与MES、制丝集控、物流管控等相关系统的业务集成，建立一个统一、标准化的系统集成应用平台，实现各系统之间信息流转、资源共享、业务协调的目标，消除“信息孤岛”的出现。
5 结束语
卷包数据采集管理系统的成功建设，将进一步提升企业信息化水平，为打造一个数字化、信息化、智能化的优秀工厂提供强有力的技术支撑，实现向“智能制造”的真正跨越。
参考文献：
[1] 张永利. 浅谈卷烟企业数据采集系统[J]. 中国科技博览， 2009（24）： 22-23.
[2] 马科. OPC统一架构[M]. 北京： 机械工业出版社， 2011.
[3] 张泊平， 程菊明. 一种SOA架构下应用服务器的设计与实现[J]. 微计算机信息， 2008（2）： 153-154.
[4] 马明建. 数据采集与处理技术[M]. 西安： 西安交通大学出版社， 2011.
[5] 董小玲. 数据采集及信息集成系统设计与应用[J]. 信息技术与标准化， 2014（12）： 70-73.