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基于PLM的烟草产品配方管理

2020/6/11    来源:《职业时空》    作者:王明强  张东升      
关键字:PLM  烟草产品研发  配方管理  
本文基于PLM关于对企业静态产品数据和动态过程数据管理理念,构建了卷烟产品的配方管理模型,实现对卷烟产品配方改造与设计的有效管理。

1 引言

    面对烟草行业激烈的竞争环境,有效提升企业的产品研发能力是当前烟草工业企业需要解决的重要课题。产品配方管理是烟草产品研发管理的核心环节,传统的配方管理依赖于配方人员的个人经验,而实际上经验的积累和形成来源于配方数据的收集和整理。然而,当前烟草行业工业企业由于普遍缺少有效地产品数据管理,造成企业产品研发能力不足,产品开发周期长等现实问题。这些问题最终归结为围绕烟草产品研发的各项数据未能得到有效管理。事实上,如果没有良好产品数据积累和管理,将无法使产品的开发不断由定性向定量方面转化,而且在从设计到制造的整个产品开发过程中,对产品设计信息的管理已成为其中至关重要的一环,对于希望通过优化过程以减少产品开发时间,使产品提前走向市场的烟草企业来说尤其如此。产品研发信息化的关键和基础是产品数据的集成化管理,对烟草企业而言,其核心就是产品配方管理。

2 基于PLM的配方管理模型

    产品全生命周期管理(Product Lifecycle Management,PLM)是将企业过程、数据和应用联系在一起的“信息基础设施”,主要负责与企业产品管理和控制相关的两大类数据:即静态(产品)数据和动态(过程)相关数据。产品全生命周期管理技术是当代企业面向客户和市场,加快重组产品每个生命周期的组织结构、业务过程和资源配置,从而使企业实现整体利益最大化的先进管理理念,它描述和规定了产品生命周期过程中产品信息的创建、管理、分发和使用的过程与方法,利用一个信息基础框架,来集成和管理相关的技术与应用系统,使用户可以在产品生命周期过程中协同地开发、制造和管理产品。本文基于PLM关于对企业静态产品数据和动态过程数据管理理念,构建了卷烟产品的配方管理模型,实现对卷烟产品配方改造与设计的有效管理。

    以面向对象的方式对数据进行管理是PLM的基本特征。基于PLM的卷烟产品配方管理,首先要对产品、原辅料、香精香料建立相应的数据模型。每一种产品和原辅料在系统中都作为一种对象存在,辅料的描述信息作为对象的属性,辅料的结果性文档作为辅料的描述文档直接挂接在每一个辅料对象下。数据模型定义对象的属性行为,产品和原辅料在企业过程中是一个复杂环境下的对象,除了它自身的诸多描述如(产地、等级、评吸质量、化学成分等)之外,它们还有诸多其他方面的特征:(1)它们在配方管理模型中,要与配方中的其他产品及原辅料发生关联关系;(2)它们还有各种阶段的描述文档,如试验报告、评审报告、分析报告等;(3)它们本身还有版本变化的需要,各种版本之间也有关系。

    为此,基于PLM定义配方数据管理的两种数据库模型:基本库和配方库。基本库由烟叶数据、辅料数据、香精香料数据和产品数据构成,配方库由研发过程中的叶组配方、香精香料配方、辅料配方、掺兑配方和全配方库组成。针对基本库和配方库的数据分别建立数据模型,作为配方数据管理的对象。

    (1)产品对象数据模型

    产品对象是整个产品数据的基础,其它对象都是围绕卷烟对象来进行组织。产品数据模型是对产品基本信息管理的模型基础,产品对象的属性主要有名称、价格、等级、所属系列等。

    (2)烟叶对象数据模型

    按照面向对象的方法,建立烟叶对象数据库,可以管理描述每一种烟叶的各种信息,包括:评吸质量、化学成分、烟气分析、原料信息等。为了区分基地研究的烟叶和外购的烟叶以及小叶组烟叶,可以将烟叶对象分为普通烟叶对象、基地烟叶对象和小叶组烟叶对象,不同对象使用不同的属性信息。由于小叶组烟叶和普通烟叶的区别仅在于其不需要产地等级(以后也有可能使用),因此,小叶组烟叶对象也可直接使用普通烟叶对象,产地、等级等对象取特殊值即可。但对于基地烟叶对象,还需要增加基地的属性。在数据库中,所有属性可以按照对应的类型进行记录和规范,如质量指标用数字描述、产地用文本描述、时间用日期描述等。烟叶对象是烟叶本身描述的信息载体,并以此为线索组织所有和烟叶本身相关的各种信息,如烟叶本身特征属性、描述烟叶的各种分析文档、及各对象之间的关联关系等。

    (3)辅料对象数据模型

    辅料主要是管理除烟叶外的其他烟用材料,例如:卷烟纸、水松纸、成型纸、嘴棒丝束等等。与烟叶类似,辅料按照面向对象的方法,建立辅料对象模型。因此,辅料对象是辅料本身描述的信息载体,并以此为线索组织所有和辅料本身相关的各种信息,包括辅料特征属性以及描述辅料的各种文档等。

3 烟草产品配方过程模型

    作为企业的核心机密,产品配方只能由相关的产品开发及配方人员掌握。基于对产品配方设计过程,对产品配方管理的安全授权机制或其他安全措施,可以确保产品配方的安全。

    通过PLM配方管理系统提供的烟叶数据库、辅料数据库,供配方设计人员查询相应的烟叶和辅料质量、实验数据,根据配方设计的基本原理和辅料配方的实验结果,得到相应的配方数据库,形成叶组配方。叶组和香精香料配方在很大程度上决定了卷烟的风格,辅料配方的设计主要是为了在保持卷烟感观的同时,改善卷烟烟气特征。在烟气分析中,主要的烟气指标是焦油量、烟碱量和一氧化碳(CO)。

4 基于PLM的配方管理系统

    基于PLM的卷烟产品配方管理主要由配方数据管理、智能配方设计和配方验证评价三项核心功能组成。

    (1)配方数据管理

    建立产品配方的数据模型,并根据卷烟产品配方的特点,分别建立针对烟叶、辅料、香精香料和产品的数据模型,并将其描述信息和文档作为属性及文档对象分别关联到相应的对象中,进行产品的配方数据管理。

    (2)智能化配方设计

    利用积累的配方数据和预定义的公式规则,通过对现有标准配方库的查询、烟叶智能化替代以及辅料配方辅助设计等功能,综合分析配方中的成分和产品的目标参数,利用原辅料库存管理来查询烟叶、辅料的库存信息,由计算机自动计算来提供符合目标的配方方案。

    正常卷烟配方管理提供了对现有标准配方库的查询、烟叶智能化替代以及辅料配方辅助设计等功能。标准配方查询就是输入正常生产的卷烟品牌,系统可以从数据库中调出利用标准烟叶配制的卷烟标准配方;寻找替代烟叶则是当某品牌卷烟的标准配方中某种或几种标准烟叶缺货时,利用已识别出等级的库存烟叶及该品牌卷烟的配方数据库进行处理,寻找替代烟叶,并提供合理的配方。

    (3)配方验证评价

    通过对配方的理化指标、成本和品吸效果进行计算和验证,来检测配方的可用性。在完成老产品改造或新产品开发配方后,按照常规的产品设计开发流程,往往要进行小试、中试后进行理化检验和实际评吸才能对配方效果进行评估。配方验证评价的基础是以量化的专家经验建立的评价体系。

5 系统实现

    在对烟草行业产品研发业务综合分析的基础上,围绕烟草产品配方管理的核心需求,系统采用了Teamcenter产品全生命周期解决方案,构建了将军集团协同化产品研发体系支撑平台,配方管理系统是该平台的核心组成部分。目前,基于Teamcenter的配方管理系统已经在将军集团济南卷烟厂的产品研发业务中发挥了至关重要的作用,有效支持了企业的产品研发业务。

6 总结

    针对当前烟草行业产品研发过程缺少对产品设计的集中共享,无法实现以配方为核心的工艺、质量和原辅料等数据的关联管理,本文提出基于PLM的烟草产品配方数据模型,建立了产品对象模型、烟叶数据模型、辅料数据模型,并给出了产品配方设计的过程模型;最后基于Teamcenter设计开发了济南卷烟厂产品研发管理系统,实现了基于PLM的产品配方管理,有效支持了济南卷烟厂的产品研发业务。

责任编辑:程玥
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