小T導(dǎo)讀：大理卷煙廠作為云南中煙的核心生產(chǎn)基地，聚焦高端品牌突破，主產(chǎn)“玉溪”、“紅塔山”系列卷煙，支撐紅塔集團(tuán)核心品牌發(fā)展。近年來，工廠積極推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型，在制絲、復(fù)烤等關(guān)鍵環(huán)節(jié)引入“智能控制 + AI 預(yù)測”，并通過 TDengine TSDB 時序數(shù)據(jù)庫完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)架構(gòu)的國產(chǎn)化替代與智能化升級，構(gòu)建起質(zhì)效協(xié)同的智能制造工廠。本文聚焦 TDengine TSDB 在制絲車間的落地方案與實(shí)際成效。

背景和痛點(diǎn)

制絲是決定卷煙內(nèi)在品質(zhì)的核心環(huán)節(jié)。長期以來，制絲車間關(guān)鍵工序的生產(chǎn)設(shè)備與工業(yè)軟件一直由柯爾伯、西門子、施耐德等國外廠商主導(dǎo)。隨著中國制造的崛起，國產(chǎn)裝備和工業(yè)組態(tài)軟件已逐步替代進(jìn)口設(shè)備和控制系統(tǒng)，但在實(shí)時數(shù)據(jù)采集與管理方面，大理卷煙廠仍因歷史數(shù)據(jù)價值的延續(xù)而繼續(xù)依賴傳統(tǒng)的 Wonderware 平臺。

Wonderware 的 historian 數(shù)據(jù)庫基于 Microsoft SQL Server 構(gòu)建，通過 INSQL 語句實(shí)現(xiàn)時序數(shù)據(jù)存儲與查詢。但由于底層架構(gòu)受限，在需要快速處理數(shù)據(jù)的場景下，已難以滿足卷煙工廠的實(shí)際需求。

在今天，數(shù)據(jù)已成為新的生產(chǎn)要素。尤其是工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量時序數(shù)據(jù)，蘊(yùn)含著巨大的價值，但同時也具有“時效性”：隨著時間流逝，數(shù)據(jù)價值快速遞減。如何在最短時間內(nèi)完成數(shù)據(jù)的采集、處理與轉(zhuǎn)化，及時釋放價值，已成為卷煙工廠共同面臨的課題。

為什么選擇 TDengine TSDB

在制絲車間的數(shù)字化改造過程中，大理卷煙廠對底層數(shù)據(jù)平臺提出了更高的要求：既要符合國產(chǎn)化替代的戰(zhàn)略方向，又要滿足實(shí)時性、低成本和多系統(tǒng)融合等實(shí)際需求。經(jīng)過多方評估和對比測試，最終工廠選擇了 TDengine TSDB 時序數(shù)據(jù)庫，主要基于以下考慮：

1. 國產(chǎn)化替代需求

原有的 Wonderware 平臺基于 SQL Server，在實(shí)時數(shù)據(jù)處理上存在延遲高、存儲成本高等問題。TDengine TSDB 完全由國內(nèi)廠商自主研發(fā)，符合信創(chuàng)規(guī)范，能夠?qū)崿F(xiàn)平穩(wěn)的國產(chǎn)化替代。

2. 工業(yè)場景適配性

在制絲、卷包等環(huán)節(jié)中，工藝參數(shù)（如煙絲含水率）波動頻繁。TDengine TSDB 提供秒級的實(shí)時調(diào)控能力，顯著縮短了參數(shù)調(diào)整的延遲。同時，憑借列式存儲與高壓縮比，大幅降低了工業(yè)數(shù)據(jù)的存儲成本。

3. 多系統(tǒng)數(shù)據(jù)整合能力

在傳統(tǒng)架構(gòu)下，MES、SCADA、PLC 等系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互割裂，導(dǎo)致質(zhì)量事故追溯耗時過長。通過 TDengine TSDB 集中采集與存儲多源數(shù)據(jù)，查詢效率顯著提升，使得追溯時間從過去的數(shù)小時縮短至分鐘級。

綜合國產(chǎn)化需求、實(shí)時性能與成本優(yōu)勢，經(jīng)過充分對比測試后，我們最終選擇 TDengine TSDB 作為制絲車間的首選時序數(shù)據(jù)庫。

TDengine TSDB 的升級與遷移實(shí)踐

大理卷煙廠對 TDengine TSDB 的應(yīng)用經(jīng)歷了從 2.x 社區(qū)版 → 3.0.4 企業(yè)版 → 3.3.6 企業(yè)版 的不斷升級。

• 初次使用 2.x 社區(qū)版

在早期項(xiàng)目中，我們首次引入 TDengine TSDB 2.x 社區(qū)版，體驗(yàn)到其簡單易用和高效寫入的優(yōu)勢。

• 升級至 3.0.4 企業(yè)版

隨著 3.0 的推出，我們第一時間升級到 3.0.4 企業(yè)版，不僅獲得了企業(yè)版完善的售后服務(wù)，還使用到了更豐富的查詢語句與函數(shù)支持。

• 演進(jìn)到 3.3.6 企業(yè)版

2025 年 8 月，我們進(jìn)一步升級到 3.3.6 企業(yè)版。新版本支持通過 taos-explorer 可視化管理工具配置多種數(shù)據(jù)源的接入，實(shí)現(xiàn) Kafka、MQTT、OPC 等數(shù)據(jù)源的零代碼接入，大幅提升了系統(tǒng)的擴(kuò)展性與便捷性。

在升級過程中，我們新建了一個 3 節(jié)點(diǎn)集群，并通過 taosX 工具將原集群的數(shù)據(jù)遷移至新集群，再逐步切換應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的平滑過渡。得益于 taosX 的高性能，原有集群累計(jì) 3 年歷史數(shù)據(jù)超 7000 億條，均順利遷移完成，為新系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了基礎(chǔ)。

基于 TDengine TSDB 的工藝質(zhì)量智能管控

1. 制絲過程工藝質(zhì)量智能管控項(xiàng)目

在制絲生產(chǎn)過程中，潤葉、加料、烘絲等關(guān)鍵工序普遍存在工藝參數(shù)波動大、控制效果不穩(wěn)定等行業(yè)共性問題。針對工藝與設(shè)備參數(shù)動態(tài)調(diào)優(yōu)的難題，大理卷煙廠于 2020 年基于人工智能技術(shù)建設(shè)了工藝在線優(yōu)化系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了工藝過程和設(shè)備參數(shù)的實(shí)時優(yōu)化，顯著提升了成品煙絲的質(zhì)量一致性與生產(chǎn)效率。

該項(xiàng)目結(jié)合工業(yè)大數(shù)據(jù)分析與智能優(yōu)化控制技術(shù)，將業(yè)務(wù)體系與大數(shù)據(jù)平臺深度融合，按照“數(shù)據(jù)映射業(yè)務(wù)”的理念，搭建了工廠級大數(shù)據(jù)分析平臺。平臺可對制絲中控、卷包數(shù)采、MES 及其他系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、融合、存儲和分發(fā)，為工藝優(yōu)化提供堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)支撐。

目前，該系統(tǒng)已達(dá)到人工控制的最佳水平，并能將產(chǎn)品出口水分標(biāo)偏穩(wěn)定在優(yōu)于工藝標(biāo)準(zhǔn)的區(qū)間范圍。下表對比了項(xiàng)目實(shí)施前（2021 年生產(chǎn)數(shù)據(jù)）與實(shí)施后（2023 年 9 月以來批次數(shù)據(jù)）的結(jié)果。

2. 基于工業(yè)大數(shù)據(jù)分析的打葉復(fù)烤過程質(zhì)量管控

在此基礎(chǔ)上，大理卷煙廠將 “TDengine TSDB + 人工智能算法 + 中控反饋控制” 的系統(tǒng)架構(gòu)應(yīng)用推廣到打葉復(fù)烤生產(chǎn)線，同樣取得了顯著成效。憑借這一成果，2025 年工廠獲授 “玉溪”品牌原料打葉復(fù)烤示范性區(qū)域加工中心 稱號。

3. 卷包工藝質(zhì)量分析管控系統(tǒng)

依托 TDengine TSDB 時序數(shù)據(jù)庫，大理卷煙廠對卷包設(shè)備開展了全面的數(shù)據(jù)采集、存儲與分析，覆蓋超過 4 萬個監(jiān)測點(diǎn)位。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)控，包括轉(zhuǎn)速、溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)。

一旦發(fā)現(xiàn)異常情況（如某部件溫度過高），系統(tǒng)會立即觸發(fā)告警，通知維修人員及時處理。同時，基于長期運(yùn)行數(shù)據(jù)的分析，系統(tǒng)還能提前預(yù)測潛在故障，支持預(yù)防性維護(hù)，不僅延長了設(shè)備使用壽命，也顯著提升了設(shè)備利用率。

4. TDengine TSDB + Grafana：快速構(gòu)建關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)

依托 TDengine TSDB 與 Grafana 的無縫對接能力，數(shù)據(jù)存儲在 TDengine TSDB 后，便可根據(jù)業(yè)務(wù)需求快速搭建車間生產(chǎn)過程的關(guān)鍵參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)高效、靈活的自主可視化監(jiān)控。

應(yīng)用優(yōu)化與擴(kuò)展展望

在 TDengine TSDB 的實(shí)際使用過程中，我們也遇到過一些問題，并在實(shí)踐中不斷探索解決方案，同時逐步規(guī)劃后續(xù)的擴(kuò)展方向。

1. 時鐘同步問題

在查詢設(shè)備的最新數(shù)據(jù)時，曾發(fā)現(xiàn)時間戳總是比當(dāng)前時間晚 5 分鐘。起初懷疑是寫入延遲，核對后確認(rèn)數(shù)據(jù)是最新的，只是寫入程序取自服務(wù)器的本地時間，而該服務(wù)器未與廠內(nèi)時鐘服務(wù)器同步。完成時鐘同步后，問題得以徹底解決。

2. 未來規(guī)劃：向零代碼采集演進(jìn)

目前，PLC 數(shù)據(jù)的采集是通過集成商編寫的程序?qū)懭?TDengine TSDB，一旦新增采集點(diǎn)位，就必須修改程序代碼，運(yùn)維復(fù)雜度較高。升級到 3.3 企業(yè)版后，TDengine TSDB 內(nèi)置的 taosX 工具可直接從 OPC UA server 采集數(shù)據(jù)。后續(xù)我們計(jì)劃將各 PLC 數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯聚至 OPC UA server，再通過 taos-explorer Web 管理頁面配置 taosX 的采集任務(wù)，實(shí)現(xiàn)零代碼采集，從而大幅降低新增點(diǎn)位和后續(xù)維護(hù)的難度。

關(guān)于大理卷煙廠

大理卷煙廠創(chuàng)建于 1950 年，牢固樹立“一個云南中煙”觀念，致力于打造質(zhì)量更好、成本更優(yōu)、安全高效、指標(biāo)領(lǐng)先的“質(zhì)效協(xié)同”工廠。近年來，工廠發(fā)展穩(wěn)中有進(jìn)，整體態(tài)勢持續(xù)向好。2024 年，大理卷煙廠圓滿完成卷煙生產(chǎn)和復(fù)烤加工任務(wù)，工業(yè)總產(chǎn)值、稅利、產(chǎn)量和效益均創(chuàng)歷史新高。各項(xiàng)績效指標(biāo)持續(xù)提升，其中 4 項(xiàng)卷煙工廠分類對標(biāo)指標(biāo)位列行業(yè)標(biāo)桿，“單箱耗煙葉量”首次進(jìn)入行業(yè)前十，打葉復(fù)烤對標(biāo)指標(biāo)完成率更是達(dá)到 100%，為高端品牌突破和行業(yè)領(lǐng)先奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

關(guān)于作者

陳定瑋，大理卷煙廠信息科系統(tǒng)管理員。主要負(fù)責(zé)工廠服務(wù)器、私有云平臺、MES 系統(tǒng)運(yùn)維，以及數(shù)據(jù)報表、數(shù)據(jù)看板、數(shù)據(jù)分析、圖像識別等業(yè)務(wù)的開發(fā)。