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        光電技術(shù)在煙機(jī)檢測(cè)上的應(yīng)用

        2022-07-26 07:53:58周學(xué)武
        今日自動(dòng)化 2022年6期
        關(guān)鍵詞:煙草業(yè)煙廠煙機(jī)

        周學(xué)武

        (深圳市永旭光電技術(shù)有限公司,廣東深圳 518000)

        1 光電技術(shù)簡(jiǎn)介

        光電技術(shù)是典型的高科技新材料技術(shù),其通過(guò)光能量與電能量,或者光信號(hào)與電信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換完成能源的收集利用及信息的傳遞,在時(shí)下十分熱門。但這并不代表光電技術(shù)本身出現(xiàn)的時(shí)間晚。早在20世紀(jì),基礎(chǔ)物理學(xué)家便通過(guò)觀察,發(fā)現(xiàn)了相關(guān)現(xiàn)象的存在。當(dāng)光照射在部分物體表面時(shí),引起了表面電荷的集聚;部分物體通電后,會(huì)直接發(fā)光而不是通過(guò)發(fā)熱產(chǎn)生光;一些導(dǎo)體在不同的光照條件下,其電阻也會(huì)產(chǎn)生較大的變化。科學(xué)家利用這些特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn),最終發(fā)現(xiàn)了許多新材料,也根據(jù)其生產(chǎn)了許多新型的儀器設(shè)備。雖然基礎(chǔ)理論已經(jīng)基本完備,但新材料的開(kāi)發(fā)、新設(shè)備的利用是不斷向前發(fā)展的,今天的光電技術(shù)依然是理工類學(xué)科中最為熱門的學(xué)科,在利用方面涵蓋范圍廣、專業(yè)性強(qiáng)、兼容性好,專業(yè)特色十分明顯。

        2 光電技術(shù)引入煙機(jī)檢測(cè)的意義

        2.1 提高準(zhǔn)確度

        將光電技術(shù)引入煙機(jī)檢測(cè)的過(guò)程中,本質(zhì)上就是對(duì)煙機(jī)檢測(cè)裝備的重新設(shè)計(jì),對(duì)煙機(jī)設(shè)備的改革。光電技術(shù)本身的精度要遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的檢測(cè)手段,在進(jìn)行設(shè)計(jì)的過(guò)程中,已經(jīng)不僅是作為一種對(duì)傳統(tǒng)量具的替換,而是整個(gè)系統(tǒng)的完整變革。通過(guò)檢測(cè)產(chǎn)品本身調(diào)節(jié)設(shè)備,雖然中間多了一個(gè)環(huán)節(jié),但在進(jìn)行改進(jìn)時(shí)可直接對(duì)設(shè)備本身進(jìn)行控制檢測(cè),其設(shè)備的準(zhǔn)確度直接得到了提升。

        2.2 提升產(chǎn)品質(zhì)量

        通過(guò)光電技術(shù)對(duì)煙機(jī)設(shè)備本身進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制后,機(jī)器的一切情況都能夠被隨時(shí)隨地了解,再加上其他輔助技術(shù),機(jī)器設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)將成為可能,最直觀的反映就是機(jī)器生產(chǎn)出的產(chǎn)品與其設(shè)計(jì)模型之間的誤差更少,良品率更高。煙機(jī)是用來(lái)生產(chǎn)香煙的設(shè)備,光電技術(shù)的引進(jìn)將進(jìn)一步規(guī)避人的失誤對(duì)機(jī)器的干擾,能將香煙按照既定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行生產(chǎn),完成生產(chǎn)目標(biāo),保證香煙品質(zhì)趨同。

        2.3 節(jié)約成本

        香煙的生產(chǎn)主要有3個(gè)方面的成本:①煙草原料成本;②香煙生產(chǎn)機(jī)器的成本;③人力成本。在進(jìn)行生產(chǎn)時(shí),這三者缺一不可,煙草原料是典型的低值易耗品,煙機(jī)是固定資產(chǎn),工人利用煙機(jī)對(duì)煙草原料進(jìn)行深度的加工生產(chǎn),使之最終以香煙的方式呈現(xiàn)出來(lái)。在煙機(jī)檢測(cè)過(guò)程中引進(jìn)光電技術(shù),可以有效減少原料的浪費(fèi),減少調(diào)節(jié)過(guò)程對(duì)煙機(jī)造成的損耗和人的使用,在3個(gè)方面都能大幅節(jié)約生產(chǎn)成本。

        2.4 完善產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

        煙草業(yè)是一個(gè)成熟的行業(yè),其原材料(煙葉)種植、粗加工、精細(xì)加工、香煙生產(chǎn)、香煙銷售已經(jīng)形成了較為穩(wěn)定的運(yùn)行鏈條,但隨著其他相關(guān)技術(shù)及政策的變革,其產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)需要做出進(jìn)一步調(diào)整。將光電技術(shù)引進(jìn)煙草業(yè),本身便是兩個(gè)行業(yè)的碰撞,對(duì)于光電技術(shù)領(lǐng)域來(lái)講,其應(yīng)用領(lǐng)域得到了進(jìn)一步開(kāi)拓,對(duì)于煙草業(yè)來(lái)講,新技術(shù)的引入也使得產(chǎn)業(yè)的技術(shù)更先進(jìn),結(jié)構(gòu)更完善。

        2.5 實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展

        可持續(xù)發(fā)展是我們當(dāng)前國(guó)家的重要理念之一。在可持續(xù)發(fā)展的范疇內(nèi),將產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)循環(huán),或者進(jìn)一步節(jié)約資源,延長(zhǎng)產(chǎn)業(yè)的生命。煙草業(yè)在可持續(xù)發(fā)展的考慮下需要協(xié)調(diào)資源與產(chǎn)業(yè)未來(lái),努力在煙草本身的需求縮減的情況下保證其利潤(rùn),維護(hù)國(guó)家稅收總體收入水平。將光電技術(shù)應(yīng)用于煙機(jī)檢測(cè)技術(shù)時(shí),本身就能節(jié)約大量的原材料與能源,同時(shí)也能拓寬設(shè)備技術(shù)的使用范圍,從而實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

        2.6 推動(dòng)技術(shù)革新

        光電技術(shù)在應(yīng)用于煙機(jī)檢測(cè)后,借助煙草業(yè)的巨大規(guī)模,本身將得到進(jìn)一步的驗(yàn)證與拓展。改革是一個(gè)永久的話題,煙機(jī)檢測(cè)的改革也不是一勞永逸的。每當(dāng)技術(shù)有所突破,在應(yīng)用時(shí)就可以引進(jìn)最新的技術(shù),從而使效率更高。同時(shí)在生產(chǎn)過(guò)程中,必然會(huì)對(duì)技術(shù)提出更高的要求,這就要求在技術(shù)方面尋求更大的突破。在產(chǎn)業(yè)本身資金充足的情況下,能給研發(fā)注入更多的動(dòng)力,推動(dòng)技術(shù)的革新。

        2.7 增進(jìn)人文關(guān)懷

        煙草的生產(chǎn)過(guò)程有大量的產(chǎn)業(yè)工人,因設(shè)備本身的自動(dòng)化程度越低,所以需要人去做的事情就越多。這項(xiàng)工作雖然難度低,但是涉及的方面多、范圍廣,工人的工作時(shí)間長(zhǎng),長(zhǎng)此以往,工作會(huì)變得將越來(lái)越枯燥乏味,從而影響工作效率。在加工的不同階段中,與原材料接觸越緊密,生產(chǎn)模式也就越低級(jí)。煙機(jī)檢測(cè)中引進(jìn)光電技術(shù),能夠減少工人與煙草的近距離接觸時(shí)間,減少煙草對(duì)其的健康危害。同時(shí)節(jié)約的時(shí)間可以用于工人的休息,便于其恢復(fù)狀態(tài)。

        3 煙機(jī)及其檢測(cè)行業(yè)現(xiàn)狀

        3.1 設(shè)備老化

        煙草業(yè)作為一個(gè)歷史感比較強(qiáng)的行業(yè),其在設(shè)備的更新?lián)Q代方面一直不夠積極。如今的煙廠內(nèi),服役十年甚至二十年以上的設(shè)備比比皆是。一方面,企業(yè)出于對(duì)更換設(shè)備成本的考量,使用老設(shè)備可以節(jié)約這筆支出,且老設(shè)備本身也可以正常進(jìn)行生產(chǎn),企業(yè)已經(jīng)習(xí)慣了這種生產(chǎn)模式。另一方面,在多年的培養(yǎng)積淀下,煙廠員工可以熟練使用老設(shè)備進(jìn)行操作,假如對(duì)設(shè)備進(jìn)行更新?lián)Q代,就意味著員工需要重新學(xué)習(xí),甚至部分員工可能面臨事業(yè),這段過(guò)程中企業(yè)容易減少產(chǎn)值,且需處理部分復(fù)雜的員工問(wèn)題。所以當(dāng)前煙廠的設(shè)備整體比較老化,其煙機(jī)檢測(cè)方法較為原始,如圖1所示。

        圖1 傳統(tǒng)的煙機(jī)及其檢測(cè)裝置

        3.2 設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

        煙廠之所以設(shè)備普遍較老但還能進(jìn)行正常生產(chǎn),得益于其采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。在簡(jiǎn)單的機(jī)械結(jié)構(gòu)下,許多操作都是通過(guò)人來(lái)完成的,機(jī)器的損耗便比較少。其主要構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大,適合長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn),但也會(huì)面臨無(wú)法進(jìn)行大部分操作的局限性。簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)下,設(shè)備多年來(lái)生產(chǎn)的水準(zhǔn)變化不大,煙廠管理者也習(xí)慣于使用這樣設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)安排。

        3.3 浪費(fèi)資源

        煙廠在進(jìn)行香煙制作時(shí),目標(biāo)是將其生產(chǎn)成為一致的標(biāo)準(zhǔn),這便不可避免的會(huì)有一個(gè)校準(zhǔn)的步驟。煙機(jī)的校準(zhǔn)有兩個(gè)部分:①設(shè)備本身的校準(zhǔn),保證其最大程度的保持額定設(shè)計(jì)參數(shù)。②對(duì)香煙的校準(zhǔn),在生產(chǎn)香煙時(shí),煙卷紙一般要比最終的成品更長(zhǎng),在進(jìn)行煙絲的填充時(shí),多余部分也需要正常填充,最終經(jīng)過(guò)煙機(jī)檢測(cè)后截取需要的部分。被剪掉部分的煙絲有的煙廠會(huì)剪去紙屑后進(jìn)行低檔煙生產(chǎn),大部分煙廠在這個(gè)環(huán)節(jié)都有嚴(yán)重的浪費(fèi),在煙機(jī)檢測(cè)裝置不精準(zhǔn)的情況下,對(duì)煙絲、煙卷紙、電力等都是巨大的浪費(fèi)。

        3.4 依賴人力

        在傳統(tǒng)的香煙廠中,雖然有設(shè)備參與生產(chǎn),但其中人參與勞動(dòng)的比例居高不下。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)方面的原因,卷煙生產(chǎn)對(duì)于人的需求量極大,煙草廠也成為國(guó)有企業(yè)中常年進(jìn)行人員招聘的企業(yè)之一。大量的員工對(duì)于企業(yè)既是勞動(dòng)力,也是巨大的負(fù)擔(dān)。尤其是對(duì)可以用簡(jiǎn)便的設(shè)備來(lái)取代的人力崗位,設(shè)備可以全天候運(yùn)行,不會(huì)出現(xiàn)情緒問(wèn)題,壞了可以直接更換,主要依賴人力的煙草廠通過(guò)這樣的方式能節(jié)省大量的人工費(fèi)用。

        3.5 誤差率高

        誤差率指的是在生產(chǎn)過(guò)程中,產(chǎn)生誤差的狀態(tài)與其總體生產(chǎn)過(guò)程之間的比值。即,誤差率越高,產(chǎn)品的良品率就越低,在去除不良品進(jìn)行整體的出售時(shí),單間產(chǎn)品的折合成本就會(huì)越高。傳統(tǒng)的煙機(jī)檢測(cè)技術(shù)中檢測(cè)設(shè)備本身的誤差率就比較高,使用其來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品鑒定,誤差率相對(duì)來(lái)講是較高的。

        3.6 管理結(jié)構(gòu)死板

        在同樣的設(shè)備條件下,科學(xué)的利用方式能夠取得更高的工效,這就是管理的巨大作用。我國(guó)的煙廠全部為國(guó)營(yíng)企業(yè)或公有企業(yè),在運(yùn)行上講究穩(wěn)定,不止是人員的穩(wěn)定,人員分工結(jié)構(gòu)、設(shè)備配合流程等一旦形成一定的標(biāo)準(zhǔn),便在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)輕易不會(huì)發(fā)生變化。這樣的制度保證了企業(yè)的平穩(wěn)生存,但也限制了企業(yè)的跨越式發(fā)展。管理結(jié)構(gòu)死板是我國(guó)現(xiàn)有卷煙廠的共同特征,在進(jìn)行改革過(guò)程中,既要保證改革成效,還不能破壞其本身的穩(wěn)定性。

        3.7 綜合成本高

        當(dāng)企業(yè)的管理結(jié)構(gòu)被固化,企業(yè)的運(yùn)行基本上就會(huì)按照統(tǒng)一的流程進(jìn)行。其所出現(xiàn)的問(wèn)題也成了常規(guī)問(wèn)題。老化的設(shè)備,穩(wěn)定的人員結(jié)構(gòu),簡(jiǎn)單的設(shè)備結(jié)構(gòu),最終呈現(xiàn)出來(lái)的就是成本的居高不下。在當(dāng)前香煙銷量下跌的情況下,進(jìn)行改革勢(shì)在必行。

        4 光電技術(shù)在煙機(jī)檢測(cè)中的應(yīng)用策略

        4.1 全方位傳感

        在本方案中,煙機(jī)檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)等同于對(duì)煙機(jī)進(jìn)行整體的系統(tǒng)改進(jìn)。設(shè)備改造的整體思路是,在任何涉及精度要求的結(jié)構(gòu)部位設(shè)置光電傳感器,隨時(shí)偵測(cè)其精確程度。在保證了設(shè)備本身精度的前提下,產(chǎn)品本身出現(xiàn)精度問(wèn)題的可能性將大大減少。而香煙本身也可以利用CCD 技術(shù)探測(cè)其長(zhǎng)度、切口平整度、煙絲填充密度等信息,其工作原理如圖2所示。

        圖2 CCD工作原理示意圖

        4.2 RFID監(jiān)測(cè)

        利用RFID 技術(shù),可以對(duì)香煙本身進(jìn)行追溯。只需在后臺(tái)建立一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù),利用激光在香煙的煙身繪制識(shí)別碼,即可在后期的任何一個(gè)步驟對(duì)香煙進(jìn)行溯源,只需利用光電掃描儀獲取香煙信息,則其生產(chǎn)中的機(jī)器、生產(chǎn)人員都可以馬上定位,在香煙品質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)能在最短時(shí)間內(nèi)找到問(wèn)題所在進(jìn)行維護(hù)。

        4.3 被動(dòng)響應(yīng)

        利用光電技術(shù)中的紅外線技術(shù),能夠?qū)υO(shè)備或產(chǎn)品的問(wèn)題進(jìn)行被動(dòng)的響應(yīng)。其平時(shí)不需要一直滿功率開(kāi)啟檢測(cè)設(shè)備,主要的紅外線可以來(lái)自被檢測(cè)方,能減少大量的電力消耗。

        4.4 機(jī)器學(xué)習(xí)

        在光電傳感器整體安裝完成后,常規(guī)性的問(wèn)題可以不再依賴于維護(hù)人員的熟練經(jīng)驗(yàn)。通過(guò)后臺(tái)設(shè)備的數(shù)據(jù)分析,可以將設(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題與解決方案進(jìn)行一一對(duì)應(yīng),而數(shù)據(jù)量越大,這樣的機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)果就越精準(zhǔn)有效。

        4.5 管理架構(gòu)革新

        設(shè)備得到更新后,香煙廠的實(shí)際的運(yùn)行方式與之前已經(jīng)大相徑庭,傳統(tǒng)的管理模式已經(jīng)不再能夠滿足現(xiàn)下的生產(chǎn)需要。在結(jié)合工人的建議與專家對(duì)當(dāng)前設(shè)備生產(chǎn)模式的分析上,應(yīng)當(dāng)對(duì)管理架構(gòu)進(jìn)行革新,從而實(shí)現(xiàn)煙廠的整體跨越發(fā)展。

        5 結(jié)束語(yǔ)

        在進(jìn)行香煙的生產(chǎn)時(shí),如今已極少有企業(yè)采取純?nèi)斯さ纳a(chǎn)方式,無(wú)論是哪種規(guī)模的企業(yè),一般情況下都使用煙機(jī)輔助香煙生產(chǎn),煙機(jī)設(shè)備已經(jīng)成為煙草業(yè)本身必備的固定資產(chǎn)。煙機(jī)檢測(cè)傳統(tǒng)上是在煙草生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)一定的方式對(duì)產(chǎn)品本身進(jìn)行檢測(cè),從而保證其產(chǎn)品質(zhì)量的一種手段。但現(xiàn)下萬(wàn)物互聯(lián)的條件下,將煙機(jī)檢測(cè)裝置與煙機(jī)割裂是不可行的。與煙機(jī)相關(guān)的一切檢測(cè)過(guò)程無(wú)論采用何種方式、何種設(shè)備、何種對(duì)象都可以納入煙機(jī)檢測(cè)的范疇中,通過(guò)光電技術(shù)的引進(jìn),煙機(jī)檢測(cè)的整體系統(tǒng)革故鼎新,在應(yīng)對(duì)愈加嚴(yán)峻的行業(yè)挑戰(zhàn)中能夠站的更穩(wěn),完成其歷史任務(wù)。

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