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紅河捲菸廠智能工廠建設紅河捲菸廠是紅雲紅河煙草（集團）有限責任公司核心的骨幹生產廠之一，1985年籌建，經過「九五」、「十五」就地技改後，生產規模達到年產捲菸100萬箱，主產「紅河」、「雲煙」品牌。

一、企業簡介

紅河捲菸廠是紅雲紅河煙草（集團）有限責任公司核心的骨幹生產廠之一，1985年籌建，經過「九五」、「十五」就地技改後，生產規模達到年產捲菸100萬箱，主產「紅河」、「雲煙」品牌。企業重視以技術創新引領發展，具備了完備的生產自動化、物流自動化及生產經營一體化系統，多項科技成果獲國家、省部級科技進步獎。

二、項目簡介

紅河捲菸廠於2018年5月啟動易地搬遷技術改造，項目配置了3條4800kg/h的葉絲生產線、30組卷接包設備、13組濾棒成型機、1套裝封箱生產線、6個物流高架庫、安防消防、動力能源等公共設施、信息化基礎設施以及配套的智能化生產運行管控集成系統。項目為全新構建智能工廠，實現數字化轉型升級提供了良好的契機及條件。紅煙技改項目以虛實融合的智能工廠建設為切入點，探索數據驅動的智能製造新模式。新工廠於2021年6月落成並投產，可達年產捲菸600億支。

三、項目技術方案

本項目在工藝及工程設計過程中，採用了BIM/PIM、Plant simulation 仿真平台，根據工藝及流程設計進行建模及仿真驗證，對廠房功能布局、能源、消防、工藝環境、給排水等基建工程進行建模及仿真驗證，優化設計方案。信息系統的設計首先規劃總體系統架構，明確各個子系統的功能範圍及邊界，根據系統的交互進行集成設計。

1.工藝設計

工藝設計中，對產線、工段、工序、設備、儀表、管網等實體對象結構、幾何尺寸、技術參數、空間布局、連接關係等實體模型的構建。並引入數字化仿真技術，對產線布局、設備配置、工藝路線等方面進行設計優化。建立生產調度模型，結合啟發式多目標進化算法作為優化算法與仿真模型集成。仿真驗證報告輸出內容包括生產總時間、各線段生產時間、儲櫃利用率、儲櫃周轉次數、各線段切換次數、物流庫庫存變化趨勢、物流庫峰值、生產設備利用率、工藝流程可行性等驗證結果。實施效果如圖：

2.工程設計

採用BIM技術按設計圖紙進行三維實體模型的構建，針對土建、設備布局、綜合管網等各專業在淨空分析、空間預留、各實體間的錯漏碰缺等等問題進行設計優化。所有的設計、驗證成果通過數字化交付平台進行管理，包括設計圖紙、三維實體模型及設計數據、驗證報告、設計變更及其它相關設計文檔資料，通過數字化設計交付平台，能夠有效的指導後續的工程建造。平台實施情況如圖：

3.信息系統總體規劃

工廠信息系統（不含控制系統）所採用的技術架構借鑑數字中台的實現思路，採用雲化架構開發。依託工廠構建的工業互聯網平台，將捲菸工廠生產排產、協同調度、設備運維管理、工藝質量管理等核心業務進行微服務化設計與開發部署，形成微服務池，以便實現業務功能、數據、模型、工具的復用與共享。總體架構如圖：

數據集中管理與服務主要支撐廠級數據中台的構建，形成標準統一、融合的全域數據，可將數據封裝後的接口發布至數據服務總線供外部系統訂閱，實現與外部異構系統的交互；微服務中心為接入平台的各類服務及數據模型服務提供運行環境，包括服務註冊、服務發現、服務治理、統一授權及運維管理等功能；平台門戶整合和管理各類業務組件與服務，為各類應用提供登錄入口。

4.系統集成

紅河捲菸廠信息系統的建設採用統一規劃、統一標準、統一平台和統一集成的模式，以系統集成、數據融合為核心，實現各個系統的融合應用。依據總體規劃、業務架構、數據架構規劃的輸出成果進行整體集成設計，主要包括子系統範圍及邊界定義、各子系統數據交互、接口及技術規範等。其中，基於微服務架構的系統間採用Restful API進行集成，與SOA架構的系統採用ESB、Web service等機制集成，與控制系統的實時交互採用OPC或OPC UA方式。總體集成架構如圖：

四、 項目成效

本項目已完成並落成投產，構建了以工業互聯網平台為核心的IT基礎設施建設，完成了APS、MES與產線、物流、能源等各個子系統的集成實施，初步構建了各車間產線、物流、能源數字孿生體，實現了業務的協同及生產過程的透明化。建設過程中所採用的方法和數字化仿真技術實現了設計、建造與運營的有效銜接，為工廠的建設提高了質量和效率，減少了投資成本。後續將按照紅煙智能工廠藍圖規劃，持續推進數字化基礎完善與智能化場景應用開發，提升虛擬工廠對物理工廠的指導能力，以通過長期持續的投入與建設，構建一個完備的智能工廠。建設過程中所採用的方法及路徑對煙草行業智能工廠的建設具有一定的普適性及借鑑意義。