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摘要：黄金叶生产制造中心以建设一流“核心工厂”为契机，以“工厂数字化”为目标，以精益
MES系统建设为抓手，建立精细标准，实施精准控制，推行精益生产……对系统建设的研究与
探索，将为烟草制造企业迈向“数字工厂、智慧工厂”的产业转型带来积极的影响并发挥助推作用。
关键词：企业信息化；流程驱动；过程管控；精益管理；数字工厂
黄金叶生产制造中心精益 MES 建设探索与实践
◆ 郭达永 刘艳辉 余东亚 冉朝辉 梁晓杰 赵 宏
一、现状分析
企业管控现状。黄金叶生产制造中心是由河南中烟
旗下原郑州、新郑两个卷烟厂，通过易地技改项目建设整合
而成的大型卷烟制造企业。为充分发挥规模经营优势，将两
个工厂通过技改项目建设合二为一，迅速实现制造资源整合。
此举，为企业后续的发展和提升带来了契机，也带来了挑战。
从人员、设备、管理理念与方法整合的视角看，两个工厂数
十年生产与管理的实践及经验积淀存在差异和区别，企业文
化的融合，也正处在碰撞、磨合时期；优势叠加、形成合力、
升华提高尚需付出艰辛的努力。从制造过程管控和生产现场
管理的角度看，新组建的高速自动化生产线，需要全面、准确、
及时地数据信息做支撑，“高效、协同与透明化运作”是特征，
更是基本要求。如继续延续传统的人工管控模式，将很难及
时发现生产过程中影响品质、成本、效率及供需衔接等方面
的问题。
企业信息化现状。从国家制造业层面看 , 推进信息化
和工业化的深度融合已上升为企业发展核心战略。从烟草制
造业层面看，“生产过程智能化、物品流通数字化、经营管
理网络化”已成为信息化和烟草制造业深度融合的主要方向 ,
成为卷烟制造上水平的重要支撑。从整个河南中烟来看，借
助信息化手段和平台 , 实现流程顺畅、管理精益 , 已成为助
推“黄金叶”品牌发展战略不可或缺的重要环节。
黄金叶生产制造中心按照前期的企业信息化规划，努力
践行企业生产经营管理与信息化深度融合的决策。以制造执
行系统（MES）整合管理活动和制造业务，构建“业务横向
协同、管理纵向贯通、信息互联互通、资源高度共享的一体化、
数字化”的工厂信息化体系，为把黄金叶生产制造中心建设
成为世界一流工厂提供全面支撑。其目标是“做到商流、物流、
资金流、信息流的高度统一，辅助决策，规范管理，优化资
源配置”。
存在问题。黄金叶生产制造中心在规模快速扩张的
同时，迫切需要增强制造控制能力、提升管理效率。常言道：
船大难调头。黄金叶生产制造中心这个新生的大型制造企业，
面对从传统的“依据生产计划组织生产”向“依据市场订单
组织生产”转变的新模式，如何能够在兼具“规模经营、大
批量、均衡连续生产”等优势与特征的条件下，快速响应市
场变化、满足个性化需求，实现卷烟生产制造柔性化、管理
精益化、决策科学化？
企业已经实施的 ERP 系统，主要针对资源规划层次，
核心是“依据昨天及以前发生的事情 ( 进行历史分析 )，预计
明天将要发生的事件 ( 作业计划 )”，重点关注物料需求供应
及成本策略。但对今天制造过程中正在发生的事件，缺乏与
多个分散的生产现场进行信息沟通的机制和手段。这种现状，
使 ERP 层与分散的生产单元之间的信息沟通不充分，导致产
生了“生产现场调整应变不及时、在线品质及成本控制不力、
组织管理不规范、制造协同困难”等明显缺憾。
所以，“发现问题，在线调控、持续改进”，已经成为
提高制造管控的实时性、准确性、灵活性，增强执行力、提
升运行效率的焦点问题。以信息化引领黄金叶制造基地建设，
快速提升制造力、执行力和决策力是必然选择。
二、制造相关理论研究
企 业 信 息 集 成 架 构 及 MES 定 义。1992 年， 美 国
AMR(Advanced Manufacturing Research) 机 构 提 出 了 三 层 企
业信息集成模型：计划层、执行层、控制层 [1]。MES 系统
(Manufacturing Execution System) 位于中间层，并将 MES 定义
为“位于上层的计划管理系统与底层的工业控制之间的面向
制造车间层的管理信息系统”。制造执行系统协会 (MESA)
对 MES 所下定义：“MES 通过信息传递…有策略的减少企
业内部没有价值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，
从而使其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性
能，又能提高生产回报率。MES 还通过双向的直接通讯在企
业内部和整个产品供应链中提供有关产品行为的关键任务信
息”[2]。
从 MES 系统 20 余年的发展来看，经历了从单一功能系
统到集成系统多个阶段，实践证明，MES 是实施企业敏捷制
造战略和实现生产敏捷化、提高作业效率的基本技术手段。
随着信息网络技术的发展，“数据获取和数据利用”的手段
已经发生了巨大的进步和变化（即：制造环境变化，大数据
应用成为热点等），当下的制造业，对传统意义上的集成制
造执行系统（I-MES），已经提出了智能化的新需求（Smart
MES,）。
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精益生产方式研究。精益生产方式源于丰田生产方
式，是由美国麻省理工学院组织世界上 17 个国家的专家、
学者，花费 5 年时间，耗资 500 万美元，以汽车工业这一开
创大批量生产方式和精益生产方式 JIT 的典型工业为例，经
理论化后总结出来的，精益方法的关键在于优势迭代、持续
快速改进 (RPC)。精益制造方式是现代企业先进、有效的生
产方式。它的核心就是通过建立具有高度灵活性和高效性的
生产系统来减少生产过程中的各种浪费。被誉为制造业的标
准生产方式。我国是学习和引进精益生产方式较早的国家之
一，上世纪 90 年代初，中国一汽集团率先开始了“精益生产”
的实践。对国内制造业管理方式与方法的转变和进步，产生
了推动作用，其影响一直延续至今。国内烟草行业数年来均
以“精益”为主题，开展管理与制造业务的创新、竞赛活动，
在提升管理水平、提高经济效益两个方面收获颇丰，显著效
果。在传统生产模式基础上进行精益化流程再造，特别是将
精益思想应用到企业管理、将精益方法与当下企业生产制造
系统相结合，对丰富和升华精益生产理论、提高企业经济效
益仍具重大意义。
工业 发展研究。工业 的关键内容可以概括为：
三大特性、八大领域行动。三大特性是指：一通过价值链及
网络实现企业间横向集成；二贯穿整个价值链的端到端工程
数字化集成；三企业内部灵活且可重新组合的网络化制造体
系纵向集成。
工业 下的制造信息系统的基本定义可以用 6C 功能
来说明，它包含连接 (Connection，传感器和网络 )，云 (Cloud，
任何时间及需求的数据 )，虚拟网络 (Cyber, 模式与记忆 )，
内容 (Content， 相关性和含义 )， 社群 (Community， 分享和
交际 )， 与客制化 (Customization， 个性化服务与价值 )。现
有的制造系统需要对制造设备本身的以及制造过程中产生的
数据进行更深入的分析 [3] 。首要目标是工厂标准化，本质是：
实现“智能工厂或智慧工厂”。
国内制造业面对存在的差距，在工业 热潮的波及下，
通过信息系统智能化实现制造工厂智慧化的探索和实践已经
起步。2014 年以来，国内烟草行业卷烟厂生产制造执行系统
的开发与研究，已经有了“以工业大数据支持打造新一代智
慧工厂”的新动向。如：以 CPS（信息物理系统）网络和传
感器为主，建立工业互联网环境，将制丝设备、卷接包设备、
物流设备、计量设备、人员、仓储设备连接到工业互联网上。
国内烟草制造业更是如此，也需要技术先进、面向国情的行
业解决方案，助力烟草制造业的转型升级。
三、精益 MES 建设探索
总体思路与架构
总体思路。以信息化体系建设引领和支撑企业结构
转型和产业升级是黄金叶生产制造中心的发展战略。总体思
路是：通过信息化体系建设，将信息技术及现代企业生产管
理思想、理念、方法引入企业生产活动管理与制造过程控制，
向绿色节能的数字工厂、智能工厂迈进。以精益 MES 系统
（）为核心构建一体化协同制造管控体系，搭建企业
精细制造管控平台。
精益 MES 管理体系架构。精益 MES 系统建设，对
企业生产管理活动与制造过程流程进行优化和重组，通过对
生产制造信息的全面采集、关联分析、自动处理、主动推送
等手段，构建具有智能化特征的精益体系（），促进
企业生产管控水平的提升。 体系结构如下图 1 所示。
图 1 精益 MES 管理体系架构
精益 MES 集成技术架构。精益 MES 方案设计，采
用成熟先进技术规避技术风险，以组件化、模块化、可配置
化提高系统的可靠性、扩展性和适应性，应用统一的中间件
技术和标准，实现应用系统之间无缝松耦合和信息协同。系
统集成技术架构如下图 2 示。
图 2 集成技术架构
精益 MES 总体功能架构。 系统以制造业务
为主线，是整合信息感知、过程管控、评价改进、资源配置
等生产管理活动的平台和载体。“订单承载，流程优化，过
程管控，集成整合”是其核心职能。其总体功能架构如下图
3 示。
图 3 系统功能体系结构
精益 MES 系统功能体系。精益 MES 体系设计与实现
的系统功能，包括制造业务、数据集成、界面集成、工厂模型、
基础数据、流程管控等诸多内容，共 15 个子功能体系（模块）。
限于篇幅，下文对涉及主线业务的核心功能体系做简要表述。
精益化加工制造体系。精益化加工制造体系将生产
管理业务单元合理划分，按照生产决策、生产计划、生产调
度、生产执行、生产监视的层级管理模式，将各层级间业务
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紧密结合，精益生产的核心是智能排产，系统将工厂信息、
排产策略、调度方法等因素进行分类建模，智能排产以模型
驱动排产，以排产拉动执行，并以问题为导向在生产结束后
将生产过程信息统一归集到决策层，为领导作生产决策提供
可靠依据。其具有“柔性排产、敏捷调度、高效执行的加工
制造模式”的核心功能点有：自动排产、实时调度、进度监控、
滚动排产、生产全过程可追溯、生产过程全生命周期管理等，
功能结构如下图 4 示。
图 4 精益生产体系总体功能结构
精益生产体系关注并解决的主要问题如下：传统 MES
系统中计划排产与调度的功能相对单一，生产管理者很难把
握全厂资源情况；生产调度与生产执行之间的信息传递不够
及时和全面；计划排产策略掌握在少数有经验的人手里，排
产算法复杂，不便于知识的传递等等。
精益质量管理体系。系统方案构建了一套完整的质
量管控体系，接收中烟公司金叶制造平台下发的生产规范、
实现生产标准精细、准确、一致的管理，质量检验与车间作
业工单挂钩，强化质量检验的管理要求，让质检人员在正确
时间做正确的检验，规范质量检验操作。突出了统计过程控
制（SPC）质量管理方法的深度应用，从事后分析向过程控
制转变。
通过 RPC 快速流程改进，补充发现问题后的后续处理
流程，并对改进流程进行实时监控，对处理结果和处置措施
进行审核进入经验库，凸显知识管理与知识传递。系统采用
基于 PFMEA 技术应用的预防性质量管控模式，实现质量管
理由事后检验向事前预防及过程管控的转变。
系统自动计算和分析质量检验结果，提升质量检验时效
性、数据真实，为质量分析人员提供即时信息，管控方发和
手段极大改善，提高了质量管理水平。
图 5 精益质量体系总体功能
传统质量管控活动中最为常见的“后果已经产生，事后
才发现问题，很难及时纠正或无法补救”的现象基本被杜绝。
精益设备管理体系。设备管理模块以提高设备综合
效率等评价指标为目标，以技术管理为基础，提供优化和改
善业务流程，现场管理的完整平台。系统由技术管理平台、
业务管理平台、现场改善与知识管理平台三个部分构成。其
中，技术管理平台为制定业务规范标准，业务处理平台是流
程改善的核心，而全员改善平台提供设备贯标支持及设备效
能评价。如下图 6 所示。
图 6 精益设备体系功能结构
在规范化全员生产维护（TPM）设备管理模式下，建立
以 PDCA 闭环业务流的精益设备体系。该体系以 TPM 活动为
基础，以点检标准、润滑标准、保养标准等为依据，应用平
台中的模型驱动技术，根据标准中的周期，自动生成预防性
维护作业工单。业务人员根据工单要求完成业务活动。
系统根据设备运行时间，停机时间，产量，次品量等信
息计算的设备综合效率（OEE）通过时间开动率、性能开动率、
合格品率三个维度反应设备的运行状况。MTTR/MTBF 通过
故障发生时间的间隔反应设备的健康状况。
设备技术平台主要包括：设备模型管理、数据接口管理、
维修策略管理、TPM“三圈闭环”管理、故障体系建立及设
备管理电子手册的六项功能。
全员改善平台主要包括：设备管理综合统计分析、看板
管理、设备绩效评价指标分析、维修策略分析、备件分析等
五项功能。业务处理平台：该平台以技术管理平台为基础，
实现各个设备管理具体业务，并为全员改善平台提供业务数
据。包括功能如下：运行管理、交接班管理、点检测维保管理、
维修管理、备件管理、成本管理、工作台。
精益成本管理体系。按照“信息精细化、管理精细化、
制造精益化、成本最优化：客观反映过程事实、评价过程现状；
反映趋势与规律及薄弱环节；利于分析改进和成本过程控制”
原则，通过对生产过程中的材料消耗、过程损耗数据的精细
化实时收集，对消耗进行即时统计形成即时化成本，通过对
即时化成本的展示、跟踪比照指标数据即时分析提供预、报
警，即时通知控制人员进行过程管控，达到节支降耗效果。
通过分析结果对成本进行评价考核，达到循环促进，持续改
进的管理要求，力求做到全过程、多视角、全方位节支降耗。
精益成本管控主要功能如下图 7 示。
图 7 精益成本管控体系功能结构
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生产消耗精细化管理：对生产过程中的消耗和损耗数据
进行实时、精准采集汇总，通过信息化手段对制丝、卷包车
间物料和能源等消耗数据进行多维度、细粒度的采集并实时
汇总，达到工单层次、粒度的信息数据采集。在工单数据的
基础上形成批次和订单消耗数据，形成对成本消耗的精细化
管理，全方位透明感知生产制造各个环节的消耗和损耗。
成本即时化管理：过程要素对结果的影响具有瞬时、离
散、隐蔽、无规律等特征，可谓“瞬息万变”、“时过境迁”。
不能及时获取信息，就不能及时发现和解决问题，更不能实
现控制精细化。成本控制即时化，就是基于精细化消耗管理
“实时传递数据，展示、跟踪、监控；即时预警、干预，及
时控制成本，实现生产制造环节的低耗用、低成本”。
统一现场管理体系。精益现场管理平台功能上突破
狭义上的车间现场管理系统定义，将系统功能与厂级 MES 系
统无缝对接，整合车间全部业务管理功能，实现现场与 MES
协同生产、数据共享的目的，同时现场管理平台第一时间接
收 MES 系统指令，从而做到车间对生产计划快速响应、过程
信息及时流转、取消大量纸质单据。
‘’‘
图 8 统一现场管理平台功能结构
系统作为生产动作的指挥官，现场管理平台作为
生产执行过程中车间级业务的执行者，执行者直接接收指挥
官下达的指令（生产计划、工艺标准、设备规范、物耗目标）
等信息，生产开始后，现场管理平台按照标准自动生成生产、
质量、设备、物耗、6S 等方面的填报表单、检验请求等信息，
生产过程中由现场操作人员或相关人员进行处理，并在系统
填报和处理。现场管理体系平台与 MES 系统共同完成工厂生
产执行管理的管理业务闭环。
数据资源深化应用体系。数据分析利用有“零散的
统计和数据分析、整合的数据分析和决策支持、智能化数据
分析和决策支持”三个阶段。 着力于第三个阶段，是
应用系统提升期。将企业所有应用系统通过界面集成、数据
集成、流程集成形成一个整体的大系统，基于完整的信息化
标准体系，建成具有智能化数据分析应用系统，能直接针对
业务和决策难题提供精准的数据分析。重点是实现数据资源
的深度挖掘和应用。以此为基点，精益 MES 系统构建了面向
企业管理的生产决策支持视窗，围绕企业生产主要职能建立
多维度管理视角，提供向管理者提供以问题为导向、以数据
为支撑、以分析为结果的管理决策支持平台。有针对性的解
决了以往 MES 系统，虽“对生产信息、质量信息、物耗信息
等数据进行了全面管理，但是非常零散，管理者不知道如何
应用系统数据进行分析，不能从数据上发现问题，导致系统
资源的利用不力”的问题。
建设实施效果。黄金叶生产制造中心精益 MES 系统
经过两年多时间的建设实施，已经初见成效：首先，建立了
基本具备“集成化、协同化、网络化、虚拟化” 特征的数字
化工厂模型，加快了工厂“管理信息化，生产数字化”的进程；
二是实现了全面、实时采集信息，集成、共享信息的目标，
构建了统一的工厂数据平台和高效率的运作平台，为建立企
业的核算体系和控制体系提供了技术支撑。三是有效的解决
了企业管理和生产执行之间信息不对称的问题，初步实现了
“业务流程优化、生产管理集中化、生产组织智能化、制造
过程精细化、卷烟生产柔性化”的建设目标。建设与实施收
到了预期的效果，主要体现在四个方面：
建立了精益业务管理平台，构建快速流程改进管理模式，
及时发现问题，快速改进，持续跟踪，建立起闭环的业务管
理体系，助推业务管控水平提升。
借助于信息技术，通过实时感知、动态控制等方法，全
面整合制造资源，实时提供信息服务，实现了从事后统计到
事中感知的转变。有效提升了对生产信息的感知能力和透明
度。
实现对生产、质量、消耗、过程工艺控制数据、物流、
设备、绩效等内在关联因素“基于模型、自动智能”的深入
分析，全面提升了综合评价能力。
通过多种“用数据说话”的方式方法，拓展了数据资源
利用的广度和深度，实现从“经验式”向“智能化”的转变，
为决策支持提供支撑。
重点和难点。智能化管控平台是“精益 MES”的重点。
建立智能化生产控制平台，迈向生产制造管控的信息化和智
能化，关键在于：一是建立智能控制、兼顾柔性的制丝生产
控制系统；二是建立具备智能控制功能的卷包监控管理系统；
三是建立配方立体仓库、辅料立体仓库、烟丝立体仓库、成
品立体仓库等物流信息管理系统，四是建立智能能源供应和
分析系统，实现计量、采集、调控自动化，为精准高效的制
造管控提供有力保障。其难点在于：建立模型驱动的关键业
务分析评价机制与体系，在制造过程中主动发现问题；基于
信息系统的自学习能力实现企业知识积累；结合企业消息平
台，自动推送处理策略和方法。
特色与创新。黄金叶生产制造中心精益 MES 系统的
设计及实现，将经典 MES 理论与现代企业管理理念和方法结
合运用，使经典 MES 理论及技术和应用范畴在实践中得到了
拓展和延伸，主要创新点如下：
业务处理范围不再局限于生产车间，而是整个工厂和上
级集团。
知识管理、移动解决方案、决策支持主题视窗等技术应
用。
柔性化混合排产模式（柜库结合，安全推拉结合模型）。
生产线必须具备精准、灵活的柔性调度能力，才能真正做到
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从两种试验方法得出的试验数据结果分析比较证实，两
组数据绝对值相当吻合，几乎完全一致，误差很小，可以忽
略不及计。
四、试验注意事项
（1）注意空气湿度或避雷器表面污秽的影响。（2）为
使测试结果准确可靠，试验引线应采用高压同轴屏蔽电缆线，
以排除杂散电流的影响。（3）试验时须随时监视高压微安
表读数，防止异常现象的发生。（4）避雷器下节底座绝缘
子的绝缘强度应良好。（5）一般选择直流发生器的额定输
出电流值应大于 3mA。
五、结束语
我局在对 16 组 220kV 金属氧化物避雷器进行现场实际
的试验数据比较，不拆一次高压引线所测出的数据与历次试
验的测得的数据一致，排除测量误差后，每次所测得的数据
基本吻合，现在试验中广泛采用，效果好，省时省力，排除
了拆接引线作业中存在的安全隐患，同时缩短了停电时间，
此方法完全具有使用价值。H
参考文献
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[4] ~ 6—92, 现场绝缘试验实施导则 [S].
( 作者单位：广东电网有限责任公司清远清城供电局 )
协同生产，实现高效率。这样的需求对 系统的排产功
能提出了非常苛刻而实际的要求。基于工厂制丝线“三头四
中三尾”的工艺设计，制丝生产线必须在满足常规的烟丝柜
或烟丝库供丝、大批量外运烟丝生产模式的同时，兼顾跨线
生产、选叶、异型包装等特殊生产方式。 系统采用可
配置的生产路径管理特色算法，实现产品路线的多策略组合
配置，可适应和满足最多三个模块的分组加工要求以及选叶、
跨线生产、异型包装等特殊生产要求。系统采用拉式排产、
推式验证的推拉结合特色排产算法，实现了基于竞争和安全
库存的混合排产模式和全自动滚动模拟排产，以图形化的方
式进行工单展示及工单调度。 的柔性化混合排产模式
很好的支撑了工厂生产柔性调度的实际需求。
智能化关联分析的应用探索。基于模型和企业知识库的
问题因素关联分析，是精益 MES 系统实现在线分析、推送自
动处理策略、智能解决方案的关键和基础。目前国内已经投
入运行的 MES 应用系统，在此领域涉及不多，突破不大。其
关联性分析更多是在关联数据的展示上，对于各因素影响目
标因素的程度并没有量化支撑，常见的方法是根据人的经验
加主观判断来得出结论、人工给出解决方案。黄金叶生产制
造中心 MES 系统，引入灰色关联度分析模型，根据各个因素
间的关系，找出影响目标值的主要因素，进而导入改进平台
进行迭代优化和持续改进。对实现信息系统关联分析智能化
课题，做出了有益的探索和实践。
四、展望
可以预期，通过持续的努力，已基本具备“高速自动化、
运行控制、故障诊断、数据采集、状态监控、自动化分析、
智能化处理、信息化管理”等特征和要素的精益 MES 系统，
会不断改进和完善。精益 MES 系统的设计与架构，以制造业
务为主线，构建 平台，全面整合企业制造资源，基于
信息管控，实现制造管控。其通过信息系统智能化实现制造
工厂智慧化的积极探索和实践，契合了工业 的思路与努
力方向。虽其自动化、智能化处理的程度和范围，距离“智
慧工厂”的内含和要求尚存在很大差距，但笔者认为，这样
的努力与尝试，仍将为国内烟草制造企业迈向“数字工厂、
智慧工厂”的产业转型带来积极的影响，发挥助推作用。H
参考文献
[1] 黄永杰 . 制造执行管理系统 (MES) 的应用探析 [J]. 价值工
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[2] 潘美俊 , 饶运清 .MES 现状与发展趋势 [J]. 中国制造业信息
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[3] 陈志文 .“工业 ”在德国 : 从概念走向现实 [J]. 世界科学 ,2014
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（作者单位：郭达永、刘艳辉、余东亚，河南中烟工业
有限责任公司；冉朝辉、梁晓杰、赵宏，北京中软国际信息
技术有限公司）
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