制絲線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈陽理工大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院　時(shí)　藝　張艷珠

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制絲線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

沈陽理工大學(xué)自動化與電氣工程學(xué)院時(shí)藝張艷珠

【摘要】制絲生產(chǎn)線的生產(chǎn)過程質(zhì)量監(jiān)控對于煙草公司提高產(chǎn)品的質(zhì)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(diǎn)和質(zhì)量管理存在的問題和需求，建立了制絲線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)體系架構(gòu)，對生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)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(jìn)行監(jiān)控，保證了產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)過程的穩(wěn)定性。

【關(guān)鍵詞】制絲生產(chǎn)線；數(shù)據(jù)采集；生產(chǎn)過程；質(zhì)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(jìn)信息技術(shù)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(lǐng)作用，切實(shí)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(shè)備的PLC中直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，但是容易因?yàn)閿?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(zhì)量管理模式下，生產(chǎn)車間對生產(chǎn)過程沒有進(jìn)行有效的監(jiān)控，不能及時(shí)了解生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，生產(chǎn)質(zhì)量是否出現(xiàn)問題[2]。

針對上述問題，本文運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)研究并設(shè)計(jì)了制絲線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)對生產(chǎn)設(shè)備PLC數(shù)據(jù)進(jìn)行獨(dú)立采集、維護(hù)，避免了因?yàn)橹平z集控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集丟失而造成制絲質(zhì)量指標(biāo)無法進(jìn)行數(shù)字化、透明化的控制管理[3]，并通過控制圖技術(shù)和西格瑪水平分析提高產(chǎn)品質(zhì)量控制及分析能力，使計(jì)劃、生產(chǎn)、調(diào)度、質(zhì)量控制更加科學(xué)、準(zhǔn)確[4]。

1　質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

制絲線質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)以制絲車間生產(chǎn)設(shè)備的PLC數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析為主線，在數(shù)據(jù)采集模型配置的基礎(chǔ)上，依據(jù)制絲生產(chǎn)車間的特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)各應(yīng)用系統(tǒng)之間的信息集成，并通過對數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的順利運(yùn)行[5]。

整個(gè)系統(tǒng)的架構(gòu)主要分為四個(gè)層次：

1)數(shù)據(jù)采集層：負(fù)責(zé)采集現(xiàn)場PLC、溫度、濕度儀等設(shè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行存儲?？紤]到現(xiàn)場設(shè)備的異構(gòu)性，系統(tǒng)采用支持廣泛通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的HMI/SCADA軟件KEPWARE來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集。

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

3)應(yīng)用服務(wù)層：實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)提供的功能模塊的業(yè)務(wù)邏輯，包括數(shù)據(jù)采集、質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。

4)人機(jī)交互層：應(yīng)用多媒體編程技術(shù)，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(fù)雜的客戶端采用胖客端應(yīng)用；對于生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)分析等主要以瀏覽查詢?yōu)橹鞯膽?yīng)用要求采用豐富的信息表現(xiàn)形式。

2　質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

制絲線質(zhì)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(zhì)量監(jiān)控模塊，可以實(shí)現(xiàn)對制絲線生產(chǎn)數(shù)據(jù)的獨(dú)立采集及存儲，并通過對批內(nèi)質(zhì)量的管理監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量，以及對批間質(zhì)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(shè)備PLC進(jìn)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫IH中，并按照數(shù)據(jù)采集規(guī)則及實(shí)際業(yè)務(wù)需求，通過采集器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲到關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，便于對數(shù)據(jù)進(jìn)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(rèn)數(shù)據(jù)采集點(diǎn)、分析采集點(diǎn)功能、配置采集點(diǎn)標(biāo)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(yù)警機(jī)制。

2.2質(zhì)量監(jiān)控模塊

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

2.2.1批內(nèi)質(zhì)量管理

批內(nèi)分析模塊就是對每個(gè)批次內(nèi)的生產(chǎn)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并對水分儀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

1)批內(nèi)數(shù)據(jù)處理

在一個(gè)批次從開始到結(jié)束的過程中，系統(tǒng)按照質(zhì)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(jìn)行采集，所有的采集數(shù)據(jù)即為批內(nèi)的原始數(shù)據(jù)。對于批內(nèi)原始數(shù)據(jù)中的無效數(shù)據(jù)需要進(jìn)行處理：將工序料頭和料尾的無效數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除；將停機(jī)斷料期間的無效數(shù)據(jù)進(jìn)行剔除。處理之后的數(shù)據(jù)即為批內(nèi)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(dāng)重要的一個(gè)工藝項(xiàng)目，煙絲的含水率對于產(chǎn)品質(zhì)量具有重要影響。通過水分儀對煙絲含水率進(jìn)行檢測，并對生產(chǎn)批次內(nèi)的煙絲含水量平均值和標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行計(jì)算，繪制出相應(yīng)的水分儀判定控制圖，通過相應(yīng)的判定準(zhǔn)則確定生產(chǎn)過程是否穩(wěn)定，生產(chǎn)質(zhì)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(gè)批次的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)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(zhì)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(shí)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(zhì)量特性連續(xù)檢測數(shù)據(jù)；物料流量波動；物料貯存時(shí)間；煙絲物理特性檢測結(jié)果；停機(jī)斷料、設(shè)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(biāo)準(zhǔn)偏差控制圖，并對SPC控制圖進(jìn)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(yīng)生產(chǎn)線整體質(zhì)量穩(wěn)定性水平的指標(biāo)。對于不同的項(xiàng)目其生產(chǎn)線權(quán)重、項(xiàng)目權(quán)重、子項(xiàng)項(xiàng)目、子項(xiàng)權(quán)重也不同。通過對各子項(xiàng)批間合格率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算可得到項(xiàng)目的合格率，將各項(xiàng)目的合格率進(jìn)行加權(quán)計(jì)算可得到生產(chǎn)過程的合格率。由過程合格率可計(jì)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(jìn)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(xiàng)目的合格率，從而判斷出生產(chǎn)線的整體質(zhì)量是否符合要求。

3　結(jié)束語

在實(shí)際生產(chǎn)中，對制絲生產(chǎn)線進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)控具有重要意義。本文通過對生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出了新的數(shù)據(jù)采集方案，能夠?qū)⒉杉馁|(zhì)量數(shù)據(jù)通過SPC控制圖分析和西格瑪水平分析，實(shí)現(xiàn)對批內(nèi)質(zhì)量和批間質(zhì)量的管理，實(shí)現(xiàn)對產(chǎn)品質(zhì)量及生產(chǎn)過程的有效監(jiān)控，保證了生產(chǎn)的穩(wěn)定進(jìn)行和產(chǎn)品的質(zhì)量。隨著系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實(shí)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(jìn)行應(yīng)用。

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