小T导读
常德卷烟厂是湖南中烟工业有限责任公司旗下核心生产厂，拥有”芙蓉王”等高端品牌，年产卷烟160万箱以上，是国家级5G工厂和烟草行业先进级智能工厂。其卷包车间率先建成国产高速卷接包智能产线，卷包集成系统将46台机组及13个辅联系统全部联网。面对卷包设备高频采集产生的大规模时序数据，该厂引入TDengine作为时序数据底座，实现了生产数据的实时采集、毫秒级查询与高压缩比存储，为车间”生产透明化、管理精细化、决策数据化”提供了坚实支撑，也为烟草行业的国产化替代树立了标杆。
卷包数采：卷烟智能制造的”神经中枢”
业务背景
在”工业4.0″与数字化转型的浪潮下，中国烟草行业正加速从”制造”向”智造”转型。作为湖南中烟的核心生产厂，常德卷烟厂始建于1951年，2020年全面投产的现代化新厂区占地1077亩，设计年产能160万箱以上，拥有在岗员工2600余人，2022年实现产值584.2亿元，是常德市经济的支柱企业。
卷包车间是工厂的核心生产部门，承担着卷烟从烟支卷制到成品包装的全部工序。车间现已建成国产高速设备群，核心为高速卷接包智能产线，通过集成智能诊断、智能控制、智能预警三大系统提升设备运行效率。卷包集成系统将46台机组、13个辅联系统全部联网，打通数据孤岛，实现了对生产的远程控制和全流程监控。
在这一背景下，卷包数采系统（卷接包车间数据采集系统）成为工厂智能制造的关键一环。系统通过分布在卷接机、包装机、滤嘴发射机、装封箱机等设备上的传感器、PLC控制器和IO采集点，实时采集设备运行状态、产量、停机原因、工艺质量、物料消耗等多维数据，为生产透明化、设备综合效率（OEE）分析、质量追溯和精细化管理提供数据支撑。
引入TDengine后，卷包数采系统在生产数据底座上实现了质的提升。在实际部署中，我们获得了以下显著效果：
- 生产透明化：车间电子看板、管理端报表和移动APP均可实时获取每台机组的产量、状态、效率和停机原因，管理者与操作工对生产状况”一目了然”；
- 效率分析更精准：依托TDengine的时序聚合能力，停机原因统计、OEE计算（时间开动率、性能开动率、合格品率）从过去”事后人工整理”变为”实时自动计算”，为精益改善提供了数据驱动依据；
- 质量追溯更高效：生产数据与质量检验数据关联后，面对质量投诉可快速追溯到具体批次、机台和时间段，质量异常响应效率显著提升；
- 存储成本可控：高压缩比存储使长期保留全量历史数据成为可能，为深度学习、预测性维护等智能化应用积累了宝贵的数据资产。
选择TDengine带来的价值
为发挥卷包数采系统的数据价值，我们引入涛思数据自主研发的国产时序数据库 TDengine，作为卷包车间生产数据的时序数据底座，承担生产数据的实时存储、分析与查询任务。落地后，TDengine 在多个维度为我们带来了实实在在的价值：
- 写入高效，数据不丢面向卷包车间设备秒级高频采集的持续写入压力，TDengine 展现出高写入吞吐能力，避免了关系型数据库方案在高频写入场景下的性能瓶颈，生产数据得以及时、完整入库。
- 查询迅捷，响应及时依托其面向时序场景优化的存储与计算引擎，TDengine 查询延迟低，车间生产状态、设备运行趋势等查询响应迅速，一线人员能够近乎实时地掌握现场情况，为生产调度与异常处置争取了时间。
- 压缩出色，存储降本凭借列式存储与高压缩比特性，TDengine 显著降低了海量时序数据的存储占用，无需再为持续增长的数据频繁分库分表，硬件投入与运维成本同步下降。
系统架构
在卷包数采系统中，TDengine位于存储层，与采集层、传输层、应用层协同工作。数据流向为：卷包设备的PLC、传感器、检测仪通过工业网关，经OPC UA、现场总线等协议采集原始数据，上传到TDengine集群进行时序存储；上层看板、报表、移动APP及OEE分析应用通过标准SQL查询和订阅实时获取数据。
数据模型设计
针对卷包车间的数据特点，我们采用了TDengine”超级表+子表”的建模方式，践行”一设备一表“的理念：
- 超级表按数据类型划分：产量类、设备状态类、质量类、能耗类数据各建一张超级表；
- 子表按设备实例划分：每台机组/辅联系统创建一个子表，以设备编号命名；
- TAG设计：每个子表通过TAG字段携带设备编号、位置、设备类型等多维度标签，便于按设备、按车间灵活聚合分析。
超级表设计示例
-- 设备运行状态超级表：记录每台卷包设备的实时运行状态
CREATE STABLE IF NOT EXISTS device_status (
ts TIMESTAMP, -- 采集时间戳
run_state INT, -- 运行状态（运行/停机/待料/调试/故障）
run_speed FLOAT, -- 设备运行速度（支/分钟）
output_count BIGINT, -- 累计产量（支）
reject_count BIGINT, -- 废品数量（支）
downtime_sec INT, -- 本次停机时长（秒）
stop_reason VARCHAR(64) -- 停机原因编码
) TAGS (
device_id VARCHAR(32), -- 设备编号（如JZ-01）
device_type VARCHAR(16), -- 设备类型（卷接机/包装机等）
location VARCHAR(32), -- 车间位置
line_id VARCHAR(16) -- 产线编号
);-- 典型查询场景示例
-- 1. 查询某台设备的最新运行状态（看板实时刷新）
SELECT last_row(*) FROM device_status WHERE device_id = 'JZ-01';
-- 2. 查询某产线设备最近1小时的产量与效率
SELECT device_id, LAST_ROW(output_count)-FIRST_ROW(output_count) as output_1h, AVG(run_speed) as avg_speed
FROM device_status
WHERE ts > NOW() - 1h
GROUP BY device_id;
-- 3. 按5分钟粒度聚合停机时长，分析OEE（时间开动率）
SELECT _wstart, SUM(downtime_sec) AS total_downtime
FROM device_status
WHERE ts > NOW() - 7d AND device_id = 'JZ-01'
INTERVAL(5m)
FILL(PREV,0);
-- 4. 统计某时间段内各停机原因分布（精益改善）
SELECT stop_reason, COUNT(*) AS cnt
FROM device_status
WHERE ts > '2026-08-01 00:00:00' AND ts < '2026-09-01 00:00:00'
GROUP BY stop_reason;应用效果
指标类型 | 优化前（关系型方案） | 优化后（TDengine） | 提升幅度 |
写入性能 | 高频写入吃力、时有积压 | 稳定支撑万级/秒高并发写入 | 数量级提升 |
查询性能 | 大跨度查询耗时秒级至分钟级 | 实时查询毫秒级返回 | 达到实时监控要求 |
存储压缩 | 原始数据直接存储、占用大 | 高压缩比存储、空间节省明显 | 存储成本大幅降低 |
运维成本 | 多套库分库分表、维护复杂 | 单一时序库、架构简化 | 运维人力显著下降 |
国产化 | 依赖国外技术 | 完全自主可控、满足信创 | 合规无忧 |
写在最后
卷包数采系统是常德卷烟厂智能制造的关键一环，TDengine在其中扮演了”数据底座”的角色，将卷包车间原本孤立、模糊的生产过程变得数字化、可视化、可分析。从实际使用来看，TDengine在高并发写入、高压缩比、毫秒级查询和国产化四个维度上的综合表现，很好地满足了卷包数采场景的需求。
未来，我们将继续深化与涛思数据的合作，探索TDengine在流式计算、数据订阅、降采样与多级存储等更多能力上的应用，进一步释放卷包海量时序数据的价值，支撑工厂向更高水平的智能制造标杆迈进。同时，也期待TDengine在烟草行业更多生产场景中发挥更大价值。
关于常德卷烟厂
常德卷烟厂始建于1951年，是湖南中烟工业有限责任公司旗下的核心生产厂之一，拥有”芙蓉王”等标志性高端品牌，现为国家级5G工厂和烟草行业先进级智能工厂。工厂占地1077亩，设计年产能160万箱以上，在岗员工2600余人，正从”制造”向”智造”深度转型，先后荣获全国烟草行业卷烟工厂标兵单位、全国烟草行业”精益十佳”标兵单位等荣誉称号。
作者
常德厂卷包车间
