沈陽理工大學自動化與電氣工程學院　時　藝　張艷珠

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制絲線質量監(jiān)控系統(tǒng)設計

沈陽理工大學自動化與電氣工程學院時藝張艷珠

【摘要】制絲生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程質量監(jiān)控對于煙草公司提高產(chǎn)品的質量管理水平具有重要意義。針對某煙草企業(yè)制絲生產(chǎn)線的生產(chǎn)特點和質量管理存在的問題和需求，建立了制絲線質量監(jiān)控系統(tǒng)體系架構，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行獨立采集和存儲，并采用控制圖和西格瑪水平分析對工序過程進行監(jiān)控，保證了產(chǎn)品的質量及生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

【關鍵詞】制絲生產(chǎn)線；數(shù)據(jù)采集；生產(chǎn)過程；質量監(jiān)控

0　引言

近年來，煙草行業(yè)正在不斷地改造與更新企業(yè)信息化系統(tǒng)，推進信息技術與企業(yè)的發(fā)展戰(zhàn)略、生產(chǎn)經(jīng)營和管理決策相融合，充分發(fā)揮信息化的推動、支持和引領作用，切實用信息化提高卷煙生產(chǎn)管理水平[1]。

目前，某煙草公司制絲生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)采集主要依靠制絲集控系統(tǒng)，從制絲生產(chǎn)設備的PLC中直接進行數(shù)據(jù)采集，但是容易因為數(shù)據(jù)采集鏈路堵塞而造成數(shù)據(jù)丟失，從而影響生產(chǎn)車間的數(shù)據(jù)采集。并且在原有的質量管理模式下，生產(chǎn)車間對生產(chǎn)過程沒有進行有效的監(jiān)控，不能及時了解生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，生產(chǎn)質量是否出現(xiàn)問題[2]。

針對上述問題，本文運用計算機信息技術研究并設計了制絲線質量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對生產(chǎn)設備PLC數(shù)據(jù)進行獨立采集、維護，避免了因為制絲集控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集丟失而造成制絲質量指標無法進行數(shù)字化、透明化的控制管理[3]，并通過控制圖技術和西格瑪水平分析提高產(chǎn)品質量控制及分析能力，使計劃、生產(chǎn)、調度、質量控制更加科學、準確[4]。

1　質量監(jiān)控系統(tǒng)架構設計

制絲線質量監(jiān)控系統(tǒng)以制絲車間生產(chǎn)設備的PLC數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析為主線，在數(shù)據(jù)采集模型配置的基礎上，依據(jù)制絲生產(chǎn)車間的特點，充分考慮現(xiàn)有的和規(guī)劃中的企業(yè)信息系統(tǒng)，按照信息生命周期的規(guī)律，形成統(tǒng)一的制絲線數(shù)據(jù)采集方案，實現(xiàn)各應用系統(tǒng)之間的信息集成，并通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析，最終實現(xiàn)系統(tǒng)的順利運行[5]。

整個系統(tǒng)的架構主要分為四個層次：

1)數(shù)據(jù)采集層：負責采集現(xiàn)場PLC、溫度、濕度儀等設備的生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，并將采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)由SCADA的數(shù)據(jù)采集器傳送到實時數(shù)據(jù)庫中進行存儲?？紤]到現(xiàn)場設備的異構性，系統(tǒng)采用支持廣泛通信協(xié)議標準的HMI/SCADA軟件KEPWARE來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。

2)數(shù)據(jù)存儲層：實現(xiàn)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)的存儲并提供實時查詢支持，包括關系型數(shù)據(jù)庫和歷史實時數(shù)據(jù)庫兩部分，關系型數(shù)據(jù)庫采用Microsoft 公司SQL Server數(shù)據(jù)庫，歷史實時數(shù)據(jù)庫采用GE公司iHistorian數(shù)據(jù)庫。

3)應用服務層：實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與質量監(jiān)控系統(tǒng)提供的功能模塊的業(yè)務邏輯，包括數(shù)據(jù)采集、質量控制、生產(chǎn)過程監(jiān)控等，實現(xiàn)系統(tǒng)的各項功能。

4)人機交互層：應用多媒體編程技術，以多種形式呈現(xiàn)信息并提供人性化的操作界面，對于操作過程比較復雜的客戶端采用胖客端應用；對于生產(chǎn)統(tǒng)計分析等主要以瀏覽查詢?yōu)橹鞯膽靡蟛捎秘S富的信息表現(xiàn)形式。

2　質量監(jiān)控系統(tǒng)功能設計

制絲線質量監(jiān)控系統(tǒng)主要包括生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集模塊和生產(chǎn)質量監(jiān)控模塊，可以實現(xiàn)對制絲線生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獨立采集及存儲，并通過對批內質量的管理監(jiān)控產(chǎn)品質量，以及對批間質量的管理監(jiān)控生產(chǎn)過程。

2.1數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集過程是直接通過設備PLC進行數(shù)據(jù)采集，采用KEPWARE數(shù)據(jù)采集平臺將數(shù)據(jù)保存到實時數(shù)據(jù)庫IH中，并按照數(shù)據(jù)采集規(guī)則及實際業(yè)務需求，通過采集器將數(shù)據(jù)轉儲到關系數(shù)據(jù)庫中，便于對數(shù)據(jù)進行持久存儲及數(shù)據(jù)檢索[5]。

數(shù)據(jù)采集部分主要功能包括配置數(shù)據(jù)采集模型、確認數(shù)據(jù)采集點、分析采集點功能、配置采集點標簽地址、制定數(shù)據(jù)采集規(guī)則、搭建與配置數(shù)據(jù)庫、建立數(shù)據(jù)采集預警機制。

2.2質量監(jiān)控模塊

質量監(jiān)控模塊以生產(chǎn)過程質量信息匯總為核心，以生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集為基礎，遵照ISO9000質量管理體系的要求，通過科學的方法，建立快速、高效、全過程的質量反饋、質量分析、質量跟蹤機制，有效地保證產(chǎn)品質量。質量監(jiān)控模塊分為批內質量管理和批間質量管理。

2.2.1批內質量管理

批內分析模塊就是對每個批次內的生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)進行處理，并對水分儀數(shù)據(jù)進行分析。

1)批內數(shù)據(jù)處理

在一個批次從開始到結束的過程中，系統(tǒng)按照質量采集模塊的流程對生產(chǎn)數(shù)據(jù)按照15s的采集間隔進行采集，所有的采集數(shù)據(jù)即為批內的原始數(shù)據(jù)。對于批內原始數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)需要進行處理：將工序料頭和料尾的無效數(shù)據(jù)進行剔除；將停機斷料期間的無效數(shù)據(jù)進行剔除。處理之后的數(shù)據(jù)即為批內的有效數(shù)據(jù)[6]。

2)水分儀數(shù)據(jù)分析

在煙草制絲生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品水分檢測是相當重要的一個工藝項目，煙絲的含水率對于產(chǎn)品質量具有重要影響。通過水分儀對煙絲含水率進行檢測，并對生產(chǎn)批次內的煙絲含水量平均值和標準差進行計算，繪制出相應的水分儀判定控制圖，通過相應的判定準則確定生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，生產(chǎn)質量是否符合要求。

2.2.2批間分析模塊

批間分析模塊就是對多個批次的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行分析，計算生產(chǎn)

過程的合格率是否符合要求，判斷過程是否滿足生產(chǎn)質量要求。

1)批間數(shù)據(jù)分析

批間數(shù)據(jù)包括：工序物料重量；單位時間加香、加料、摻配、蒸汽噴射比例；加香比例、加料比例、梗絲膨脹絲摻配精度；質量特性連續(xù)檢測數(shù)據(jù)；物料流量波動；物料貯存時間；煙絲物理特性檢測結果；停機斷料、設備故障信息。將批間數(shù)據(jù)繪制成單值-移動極差控制圖和均值-標準偏差控制圖，并對SPC控制圖進行分析，判斷生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定[7]。

2)西格瑪水平分析

西格瑪水平是反應生產(chǎn)線整體質量穩(wěn)定性水平的指標。對于不同的項目其生產(chǎn)線權重、項目權重、子項項目、子項權重也不同。通過對各子項批間合格率進行加權計算可得到項目的合格率，將各項目的合格率進行加權計算可得到生產(chǎn)過程的合格率。由過程合格率可計算得到過程的西格瑪水平。需要對制葉絲、制梗絲、制膨脹絲及摻配和加香工序進行西格瑪水平分析，根據(jù)過程的西格瑪水平可以得到各項目的合格率，從而判斷出生產(chǎn)線的整體質量是否符合要求。

3　結束語

在實際生產(chǎn)中，對制絲生產(chǎn)線進行質量監(jiān)控具有重要意義。本文通過對生產(chǎn)現(xiàn)狀進行分析，提出了新的數(shù)據(jù)采集方案，能夠將采集的質量數(shù)據(jù)通過SPC控制圖分析和西格瑪水平分析，實現(xiàn)對批內質量和批間質量的管理，實現(xiàn)對產(chǎn)品質量及生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定進行和產(chǎn)品的質量。隨著系統(tǒng)的正常運行，實踐證明，該系統(tǒng)能夠滿足企業(yè)的生產(chǎn)及管理需求，并且今后將會在其它生產(chǎn)線中進行應用。

參考文獻

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