一種基于聚類(lèi)算法的制絲生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)追溯技術(shù)

張朋 王信 孟科峰

摘 要：在制絲生產(chǎn)過(guò)程中，為了能夠在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)的同時(shí)實(shí)時(shí)快速的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，借助聚類(lèi)分析技術(shù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分層，同時(shí)添加時(shí)間標(biāo)簽，當(dāng)生產(chǎn)批次數(shù)據(jù)存在差異時(shí)就可以通過(guò)查詢(xún)標(biāo)定的時(shí)間標(biāo)簽快速的確定問(wèn)題原因，實(shí)時(shí)判斷差異是由于設(shè)備還是工藝問(wèn)題導(dǎo)致，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)故障展開(kāi)追溯分析。通過(guò)問(wèn)題追溯確定是哪個(gè)批次哪個(gè)工序的哪些參數(shù)存在異常，第一時(shí)間向相關(guān)人員推送參數(shù)異常的部件及維修建議，根據(jù)系統(tǒng)推送的維修建議快速的確定維修方案，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)故障進(jìn)行科學(xué)的、高效的智能維修。經(jīng)過(guò)對(duì)制絲生產(chǎn)過(guò)程追溯分析后，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)故障原因，及時(shí)向相關(guān)人員推送維修意見(jiàn)，大大提高了維修效率，保證了制絲生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性！

關(guān)鍵詞：追溯分析;指導(dǎo)維修;制絲生產(chǎn);時(shí)間標(biāo)簽

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.015

制絲過(guò)程作為卷煙生產(chǎn)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，直接決定產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的好壞，因此煙絲加工質(zhì)量的穩(wěn)定性顯得尤為關(guān)鍵[1]。但是，在實(shí)際的制絲生產(chǎn)過(guò)程中往往存在很大的不確定性，由于設(shè)備異常故障、設(shè)備參數(shù)和工藝指標(biāo)的異常波動(dòng)導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程不穩(wěn)定甚至導(dǎo)致故障斷料，給制絲生產(chǎn)過(guò)程為持續(xù)性和穩(wěn)定性造成嚴(yán)重影響。并且制絲生產(chǎn)過(guò)程故障往往在發(fā)生后才進(jìn)行事后維修，給按時(shí)生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量帶來(lái)了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，智能算法和實(shí)時(shí)跟蹤技術(shù)在生產(chǎn)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，大大提高了生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。因此，借助這些先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)制絲生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)追溯跟蹤，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)異常故障實(shí)現(xiàn)智能維修具有重要的現(xiàn)實(shí)意義[2]。

1 存在的問(wèn)題

在制絲生產(chǎn)過(guò)程中，由于工藝指標(biāo)參數(shù)的波動(dòng)、設(shè)備的損壞及不穩(wěn)定都可能會(huì)影響生產(chǎn)批次的質(zhì)量穩(wěn)定性。目前煙草行業(yè)對(duì)制絲生產(chǎn)質(zhì)量的問(wèn)題追溯基本上都是針對(duì)生產(chǎn)歷史批次數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)工具對(duì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行問(wèn)題分析，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后再通知維修人員對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行處理，這種事后維修本身存在很大的滯后性，很難保證批次間產(chǎn)品質(zhì)量的持續(xù)穩(wěn)定性。

2 改進(jìn)方法

為了解決這個(gè)問(wèn)題，需要找到一種更加快速、高效的質(zhì)量追溯分析技術(shù)。基于Birch聚類(lèi)分析技術(shù)，通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)，將數(shù)據(jù)按照設(shè)定的閾值分成不同的簇，從而可以對(duì)大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行更加精細(xì)的劃分[3]。聚類(lèi)后的數(shù)據(jù)組記錄了數(shù)據(jù)的特征參數(shù)以及時(shí)間標(biāo)簽，根據(jù)數(shù)據(jù)組的特征參數(shù)就可以區(qū)分出正常的數(shù)據(jù)組和離群的數(shù)據(jù)組，并可以有針對(duì)性的區(qū)別對(duì)待，我們可以通過(guò)大數(shù)據(jù)技術(shù)手段對(duì)數(shù)據(jù)添加時(shí)間標(biāo)簽追溯數(shù)據(jù)的異常時(shí)段，為批次質(zhì)量異常追溯、設(shè)備智能維修提供先決條件。

2.1 實(shí)時(shí)追溯跟蹤

實(shí)時(shí)追溯的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)對(duì)實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行追蹤分析，用工藝標(biāo)定值與實(shí)際值進(jìn)行比較，當(dāng)兩者之間差異較大時(shí)觸發(fā)預(yù)警，及時(shí)幫助用戶(hù)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)制絲生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的追蹤。通過(guò)追溯分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，為了便于用戶(hù)更加直觀(guān)的確定問(wèn)題發(fā)生的時(shí)刻和原因，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)異常數(shù)據(jù)進(jìn)行突出標(biāo)識(shí)。如圖1-1所示展示了通過(guò)追溯分析技術(shù)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的跟蹤。

2.2 推送維修指導(dǎo)意見(jiàn)

此外，當(dāng)制絲生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行追溯分析發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后，為了便于操作人員的處理和維修人員的排查維修，根據(jù)影響設(shè)備參數(shù)變化的相關(guān)因素向維修操作人員推送維修指導(dǎo)建議，以篩分加料工序中稱(chēng)流量為例介紹推送維修指導(dǎo)建議功能。

如圖1-2所示，用戶(hù)就可以根據(jù)評(píng)價(jià)打分的分值去判斷設(shè)備參數(shù)的好壞，如果評(píng)價(jià)分值不理想就可以根據(jù)推送的維修指導(dǎo)建議對(duì)設(shè)備、參數(shù)進(jìn)行問(wèn)題的排查，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)、解決現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中預(yù)留接口，后期可以建立一個(gè)集維修手冊(cè)、設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)、維修經(jīng)驗(yàn)等內(nèi)容豐富為一體的維修指導(dǎo)數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)就可以向相關(guān)人員推送維修建議，提高維修效率，實(shí)現(xiàn)智能維修，進(jìn)而保證制絲生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性。

3 效果驗(yàn)證

通過(guò)設(shè)計(jì)基于聚類(lèi)算法的制絲生產(chǎn)過(guò)程實(shí)時(shí)追溯分析系統(tǒng)，可以及時(shí)的對(duì)生產(chǎn)異常狀態(tài)進(jìn)行自動(dòng)追蹤，并針對(duì)具體問(wèn)題進(jìn)行分析，并及時(shí)將生產(chǎn)異常故障以問(wèn)題報(bào)告的形式向用戶(hù)推送，然后用戶(hù)就可以針對(duì)異常問(wèn)題盡快的制定解決方案，從而為預(yù)防性維修提供了強(qiáng)有力的技術(shù)指導(dǎo)，大大提高了維修效率，為制絲生產(chǎn)過(guò)程穩(wěn)定性、提高制絲生產(chǎn)質(zhì)量提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

參考文獻(xiàn)：

[1]李永寬，楊耀偉，馮劍等.提高煙絲適用性的綜合質(zhì)量評(píng)價(jià)方法[J].河南化工，2013，30（02）：14-17.

[2]黃金國(guó)，臧鐵鋼，張淑猛等.智能維修決策支持系統(tǒng)的研究[J].機(jī)械工程師，2003（12）：6-8.

[3]邵峰晶，張斌，于忠清.多閾值BIRCH聚類(lèi)算法及其應(yīng)用[J].計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2004，40（12）：174-176.

作者簡(jiǎn)介：張朋（1991-），男，山東濟(jì)南人，碩士研究生，主要從事煙草制絲生產(chǎn)工作。