以“势”定“式”,精“式”生“利”数字化决策驱动的烟草智造未来之路(上)

专家:王德吉 领域:未设置 行业:烟草 日期:18-02-09 16:04 点击数:866

1 前言

党的十八届五中全会指出,“十三五”期间我国仍处于大有作为的重要战略机遇期,也面临诸多矛盾叠加、风险隐患增多的严峻挑战。作为国民经济的一个组成部分,烟草行业在“十三五”期间既有难得的发展机遇和有利条件,又面临严峻挑战和巨大压力。针对于扩张消费人群能力有限,在增长速度回落、工商库存增加、结构空间变窄、需求拐点逼近“四大难题”不断凸显的基础上,烟草行业的健康发展,与其他行业相比智能制造的道路更是任重道远。面临增量扩利能力受限,行业需要向内挖潜,在优化决策能力、智能化数据处理上下功夫,深化两化融合、优化精益管理,需要更“智能”过程控制和精益管理来降低内耗。根据市场销售形式确定生产模式,精益生产模式提升获润能力,在发展上突出数字化决策,智能化、精益化管理。

2 智能布控卷烟产品销售信息采集体系,精准定位产品销售趋势

卷烟产品销售状况是烟草行业的终端,实时、动态、精准追踪卷烟产品的销售状况是烟草行业智能制造的基础,所以首先要打好这个基础。

2.1 产品流通环节信息化存在差距

2.1.1 全面感知系统不完善

目前部分卷烟智能仓储系统只能识别卷烟产品的生产时间、货位等简单信息,无法进行进一步统计和分析应用,对于专卖防伪等领域不具备完整的应用价值,无法满足智能化工厂的信息要求。

2.1.2 互通互联尚未实现

各省市烟草工商企业建立的物流系统、信息管理系统等无法达到信息共享、数据互联的水平,必要的数据交换不实时,准确性无从验证。这使得省级工商企业之间、烟草行业与辅材供应商之间的完整供应链的互通互联远未实现。

2.1.3 智能应用水平较低

国家工商局需要的工商数据一定程度上依赖各省级工商企业人工填报,无法实时收集、管控,并且由人工上报的数据不可避免面临人为修改的风险。目前的数据收集不全面、不统一、不实时,造成行业对数据的智能化分析和处理不够。对于已经收集的数据,也面临着数据仓库建设滞后、对海量数据不能充分使用等问题。

2.1.4 无全行业规模化运作能力

物联网系统,需要把行业内所有的人、财、物都贴上信息标签,实时识别和管控,才能实现整体运营的规模优势。而现有的物联网技术应用还停留在物流、仓储等领域,在烟叶物流、卷烟生产物流、工商一体化物流等方面的应用仍需进一步探索。

2.1.5 未探索出广泛适用的卷烟产品智能追踪定位系统

目前,商业公司的卷烟产品数据只能查询到县区级产品销售情况,数据的颗粒度还未到销售网点,更不用说到消费者的数据,并且目前的数据在监控环节远没有智能的监控能力,在数据的准确性上还有较大漏洞,串货、倒货控制缺乏有效手段,还未达到整体化的智能追踪管理水平。

2.2 预构建的产品分布追踪系统

依据市场化趋势,深化以市场为取向的改革,发挥市场机制作用,让市场配置资源,是烟草行业改革,促进体制更远、更健康发展具有积极意义。卷烟营销市场化取向改革就是要做到尊重市场、遵守规律,对需求预测、货源组织、客户分档、货源供应、市场调控、品牌培育等业务流程重新再造,塑造“始于消费需求、终于消费满意”的营销规则。在市场化取向改革中,消费者处于核心地位,如何利用好消费者资源、做好消费者服务工作对构建工商零一体化营销新模式就显得尤为重要,这个模式的结构如图1所示。

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图1 产品分布追踪系统模型

该系统取向市场需求的主导思想,着力打造公平竞争的市场环境,准确智能化的追踪卷烟产品的市场形式,为卷烟工业确定生产规模。

2.3 系统需提升的智能化能力

2.3.1 实现“销售预测”向“消费预测”转变

以各中烟品牌为基础,准确、真实的卷烟需求预测是卷烟营销市场化取向改革工作的起点,也是优化和再造营销流程的起点。改变单纯通过历史销售数据推算未来销售计划的预测模式,在参考历史数据的基础上,结合辖区消费结构以及消费人口变化、收入变化、经济与社会环境变化数据,对消费需求总量、品类、品牌、规格、价格做出科学预测,突出系统推算模型的建立,避免人为对数据的干预,卷烟产品精准预测与投放体系框架如图2所示。

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图2 烟产品精准预测与投放体系框架

2.3.2 实现“散乱消费者”向“编号会员”转变

消费者信息的采集与分析对卷烟营销市场化取向改革具有重要意义,但由于消费者分布的散乱性、动态性和消费地点的不确定性等多重因素,加之消费者信息采集受到人力、物力、方法等方面的限制,影响了消费者数据的分析和应用。建议效仿机动车车牌号码的设置方式,设置烟草消费者编号会员卡,会员卡信息可包含姓名、性别、单位、住址、联系方式等。

一方面便于采集、建立消费者数据库,精确掌握市场的真实容量,对不同辖区卷烟市场的需求量、品牌、规格和价位都有更精确的预测;另一方面,可以精准掌握每条卷烟流向,对异常购买现象及时进行跟踪检查,降低外流风险,还可以从会员消费者层面抵制内流卷烟的销售,有利于规范经营一步到位,区域消费者计算体系模型如图3所示。

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图3 区域消费者计算体系模型

2.3.3 实现“传统批发模式”向“网络电商模式”转变

随着大数据技术的发展,以“网上订货、电子结算、物流配送”为特征的批发模式已经不能满足消费市场的多元化需求,必须实现由“传统批发模式”向“网络电商模式”的转变,打造卷烟营销和消费者服务两大平台。以电商模式为引领,坚持“大并发处理、大平台支撑、大数据应用”,构建省级卷烟营销平台,对全渠道、全货源、全订单实施集中管理。在此基础上,着力建设面向消费者的市级、县级卷烟服务交流平台,一方面与消费者共享行业政策、法律法规、货源信息、货源政策、品牌文化、卷烟价格等信息,实时在线服务,接受网络在线、电话呼叫、留言等方式的咨询交流;另一方面,构建辖区零售客户信息数据库,进一步使消费者参与到卷烟营销的环节中来,网络电商模式体系如图4所示,增加数据接口,目标是将公共网络接口订单的数据归入营销体系中。

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图4 网络电商模式体系模型

2.4 卷烟产品销售信息采集体系构建要求

卷烟产品销售信息采集体系构建要求,在数据统计方面的标准为:数据公开化。数据源来自于消费者准确统计,是各品牌卷烟产品销售形式的真实反映,所以数据的公开并非商业秘密。到零售商户级的未端消费产品数据。卷烟产品销售数据要准确,到消费者手中的产品是否被消费无法获得,但在零售商户级的未端产品销售情况在未来的发展模式下是能够获取的。达到任意颗粒度的数据统计。体系在能够获取了最底层数据后,为了能够安区域智能化推算销售趋势,系统就要求具备有任意颗粒度的统计功能,为准确预算销售趋势提供数据支持。数据更新为动态的。系统对数据的更新为及时动态的,这是为监控数据的变化率提供数据源基础;在数据预测能力的标准为:卷烟产品销售数据预测准确。销售数据预测决定了工业企业月度生产计划,预测结果的准确性是卷烟工业企业精益化生产的基础,是精“式”生“利”核心,也是卷烟产品销售信息采集体系建设的目标。卷烟产品销售信息采集体系具备自学习性。卷烟产品销售信息采集体系在数学模型建立的过程中要引入自学习能力,通过自学习使系统预测的销售数据更加准确,这是智能化系统建设的初衷。

3 准确订单,精益生产模式

3.1 精益生产模式的模型

未来烟草智能工厂应是生产过程高度自动化、透明化、可视化、精益化,辅以精准的在线产品检测系,能够通过质量检验和分析实时调节生产过程控制参数,生产物流与生产过程融为一体,根据库存情况智能调节生产进度,组成一个自适应、反馈灵敏、可靠性强、可信赖的智能制造生态系统。工厂车间之间的数据流动畅通、透明、智能化的首要前提就是定量化,量化的前提就是数字化,所以未来智能工厂是基于信息高速公路高度发达下的工厂。同时未来烟草智能工厂更进一步的发展是智慧工厂,与消费者的联系更为密切,将消费行为数据化,通过大数据分析为产品配方提供指引,这也是所有智能工厂努力的方向。智能工厂必须依赖无缝集成的信息系统支撑,主要包括PLM、ERP、CRM、SCM和MES五大核心系统。烟草企业已初步实现了上述五大核心业务。要实现真正智能工厂,还需要实现五个化:需求定制化、设计大数据化、生产智能化、物流智慧化、产品可追溯化。通过五个化把产品、设备、客户、数据、生产者集成起来,通过网络形成超级大脑“信息物理系统CPS”,实现横向、纵向和端对端的高度集成,实现生产系统的实时感知、动态控制和信息服务。随着信息技术的飞速发展,我们距离智能制造会越来越近,精益生产模式的模型如图5所示。

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图5 精益生产模式的模型

3.2 生产制造精益体系

精益生产是卷烟工业生产制造过程的全方位管理,是生产制造的利润提升源头,是企业管理的核心,对企业的管理要达到全覆盖,体系涵盖内容如图6所示,精益制造屋如图7所示。

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图6 生产制造精益体系涵盖内容

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图7 精益制造屋

3.2.1 巡查巡检机制

体系的完善需要执行PDCA(质量环)的持续优化过程,在精益的实施过程中要形成强化体系的执行情况、系统查找体系执行问题机制,不断发现问题、改善过程,优化系统。

3.2.2 快速换牌响应

快速换牌以最小的设备停机时间来进行不同产品间的生产切换,最大限度提高设备利用率的方法。是一种能有效缩短换模时间的理论和方法,目的是聚焦时间成本、逐步形成柔性化生产。运用快速换模工具,结合“动作经济原则”对换牌作业进行分析:“内作业转化为外作业”——减少换牌作业时间;“改善内作业”——进一步压缩换牌作业时间;“改善外作业”——降低作业人员劳动强度。

3.2.3 打造精益设备维保平台

烟草行业的硬件条件和技术储备、人才培养在全国制造业中处于领先水平,在自动化、信息化系统运用方面也有很多成熟的实践项目和经验,特别是烟草行业全国一体化的整体架构,顺畅有效的指令和信息传递系统等,都构成了智能化工厂建设的坚实基础。烟草企业在整个卷烟供应链的角度上,积极打造“智慧工厂”,在实现人、机、产品之间无障碍交流的基础上,不断优化企业价值链,朝着“资源最优利用、产品依客户需求生产、效益最大化”的目标稳步迈进。

(1)智能制丝生产线

行业专注智能制丝生产线的研究,建成了一批集低碳环保节能、食品安全标准、数字化可追溯、全程主动防御及欧盟安全标准于一身的烟丝智能生产线,这种智能生产线加工精细、流程简捷、工艺独特,实现了卷烟生产的系统化、柔性化和智能化。烟丝智能生产线具体体现在如下几个方面:

智能多线加工

受种植环境影响,不同产区的烟叶特征也各有差异,传统的单一生产线对各种原料一直保持“来者不拒”的加工工艺,但同时也扼杀了不同原料的独特个性。智能生产线采用智能多线加工技术,为不同原料定制加工模式,消除了以往单线生产模式带来的质量波动,真正让进入工艺配方的烟叶特性得到最大程度的发挥。

智能加香加料

以往单系统、单工序添加的方式容易导致烟丝品质不稳定,智能生产线所独有的三大优势,有效保证了烟丝料香施加均匀一致。一是采用多工序添加,使加香加料更加均匀稳定。二是采用国际物流标准识别系统,让每个保温输料罐都有了自己的“身份证”,使其移动和输料实现了全程可追溯。三是采用双系统加香加料设备,解决了单系统设备在更换产品时牌号易混淆、清罐不及时、杂物有残留等弊病,有效消除了加香加料过程中的不可控因素。

智能激光选叶

智能生产线在行业首次启用激光选叶技术,从光谱、形状、颜色等角度选叶,“片片精选”达到了食品级的生产标准。

智能九式烘丝

以前对于不同品种、不同品质的烘丝处理都是“一锅烩”,导致烟丝处理有好有坏,而智能生产线引进九模式烘丝机,创造性地将烘丝模式“由1变9”,为每一种烟丝定制个性化烘丝加工模式,并通过二段式低温轻处理,最大程度保留烟草本香,去除杂气,确保烟气更醇和。同时智能生产线还引进了全球处理温度最低、体积最小的气流式低温处理烘丝机,将烟丝处理温度由常规设备的230℃降至160℃,较好地保留了烟丝的有用物质。

智能分贮醇化

智能生产线采用全过程恒温恒湿控制,在不同工序之间保持烟丝随时贮存在最佳温湿度环境中,使烟丝在每个工艺环节都得到充分醇化,保证养分平衡,吸收均衡。此外,该生产线还对成品烟丝采用进口木箱密封分箱存放,烟丝箱采用激光导引智能小车实现配送。

(2)智慧工厂构建

行业深入研究数据挖掘技,鼓励企业利用大数据实现对企业进行智能管控,打造“智慧工厂”,持续提升决策能力、管理水平从粗放走向精益。

在卷烟生产过程中,构建了基于数据仓库技术的生产绩效测量分析平台,通过对设备综合效率、质量指数、库存周转次数、生产物耗指数四大指标进行多层级、多维度分析,对涉及生产运营管理的海量数据进行梳理,从中分析出生产短板,并以此为依据实现对生产短板的快速、精确定位,促进企业实现优质基础上的低耗。以OEE(设备综合效率)指标为例。在OEE分析平台上,从全年来看,该指标可以查看哪一天的效率最低,也可以从时间维度切换到区域维度;查看卷接机与包装机的OEE对比,再查看卷接机的计划性停机损失率;还可以从卷接机的计划性停机损失率向上查找到整个生产区域的计划性停机损失率,真正实现了数据的全方位、多角度、立体式分析。大数据分析意味着企业能够从这些新的数据中获取新的洞察力,并将其与已知业务的各个细节相融合。大数据分析的本质其实是通过智能化实现企业管理的精益化,而这也正是“智慧工厂”所追求的目标。

3.2.4 打造人才育成通道

设计企业用人标准模型,以岗位需求为框架,用智能系统为用人单位绘制员工成长地图,用员工工作业绩量化结果驱动用工薪酬和岗位升迁,培育匠心精神,体现人才价值,发挥员工的主观能动性,提升员工的主人翁意识,开发员工的价值空间,增值人才价值。

3.2.5 探索大数据运用,建立综合数据管控平台

烟草行业早在2000年就开始了信息化与工业化的两化融合,在智能制造领域进行着积极探索,其中玉溪卷烟厂刚刚通过了工信部“两化融合”管理体系的现场评估审核,为全行业在智能领域积累了宝贵经验,而且行业的装备水平基本与发达家处于同一水平,这为烟草行业率先迈入智能制造奠定了基础。与其它行业相比,烟草行业智能制造有如下特点。

第一,卷烟生产过程的复杂性要求企业进行数字工厂仿真设计。烟草工业是典型的流程制造工业,生产过程为连续生产或较长一段时间连续生产的工业,原材料通过一系列连续的化学反应和物理变化得到要求的产品,生产过程连续短间断,其机理复杂、数据信息量大、处理难度高,对管理控制的协调性、实时性、可靠性要求较高。因此,卷烟企业很早就开始了数字仿真研究。

第二,烟草专卖体制推动了数字烟草工程,推动了数字烟厂对各类管理软件融合。所谓“数字烟草”,就是将贯穿烟草行业生产经营管理的各个环节、各个流程复杂多变的烟草信息转变为可以量化的数据,通过数字分析,为各企业乃至整个产业的发展提供决策依据。烟草企业80年代就进行了管理信息系统(如MRPⅡ、ERP、MES、SCM等)融合研究。

第三,卷烟生产计划优化需要通过智能仿真来实现。由于整个卷烟生产流程非常复杂,在分组加工的条件下,作业计划制定需要考虑烟丝衔接、贮丝柜烟丝存量、生产次序的安排、各种贮柜的调度以及工艺参数和工作条件等众多因素。在线计算机方法并不能很好的解决许多突发事件,特别是新型号、新品种的产品生产需要重新制定计划,而人工的生产调度依赖于调度人的调度经验以及风险最小化的调度策略,这种调度显然不能够达到利益最大化,而且实际生产随机情况很多,纯粹依靠经验难免出现错误,其弊端在于经常造成生产线上各工序间的物料流动不均衡:一方面某些工序出现物料“堵塞”现象;与此同时,另外一些工序又处于“空间”状态,致使生产线上有关设备处于待机或停机状态,不仅影响了卷烟生产线的生产率,而且也降低了设备的利用率。为了解决以上问题,通过智能算法对其进行工艺参数优化仿真,通过仿真模拟整个生产过程,这不仅能确定工艺参数制定的合理性程度,还能预测异常事件发生时对整个计划执行的影响程度,进而采取相应的措施来保证生产的效率。

第四,随着烟草行业结构调整步伐的加快,新技术、新设备、新方案问题不断涌现,企业需要不断提高员工的综合素质,从而提升企业核心竞争力。然而实验设备的缺乏是烟草行业开展烟机设备维修维护培训的重要障碍。中国烟草总公司职工进修学院2012年就开展虚拟生产教学仿真系统研究。

第五,烟机专卖使得烟机制造企业,能够建立统一的智能开放研发平台,能够多方协同研发,能够进行虚拟设计和验证。

综上所述,烟草行业由于专卖制度,整个行业能够集中力量进行智能工厂研究及应用,率先实现对卷烟的物质形态和制造过程模拟和可视化,实现对卷烟生产方案预测、评价和优化,简化产品测试实验的过程,缩短新产品上市周期,降低产品的开发成本,提高产品的市场竞争力。

3.2.6 构建关键设备状态管理机制

基于设备状态监控的大数据分析,构建关键设备状态管理机制,运用趋势分析和智能推断,形成预防性维修体系,精益化维修体系,降低设备维护成本,体系核心判断过程如图8所示。

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图8 关键设备状态管理体系

作者简介:

王德吉(1975-),男,河南郸城人,博士后,中国烟草总公司职工进修学院首席培训师、首席研究员、博士生导师,美国纽约科学院院士,现就职于中国烟草总公司职工进修学院,主要研究大数据与人工智能。

参考文献:

[1] 孙丽. 聚焦市场化取向改革的核心——消费者[N]. 东方烟草报,2015 - 7 - 22(1).

[2] 宋慧欣. 从Smart到Intelligent, 烟草行业智能制造任重而道远[J]. 自动化博览, 2016(6): 78 - 81.

[3] 陈顺辉, 王胜雷, 许锡祥, 等. 烤烟烘烤智能化自动控制系统的设计与应用研究[J]. 中国烟草学报, 2003, 9(4): 35 - 39.

[4] 罗来根. 我国烟草智能物流现状分析改善研究[J]. 东方文化周刊, 2014(18).

[5] 印山. “智造”蝶变如何实现[J]. 湖南烟草, 2015(3).

摘自《自动化博览》2017年7月刊




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