基于電氣自動(dòng)化的卷煙工藝參數(shù)優(yōu)化研究

孫源 許文豪 聶鑫

紅塔集團(tuán)玉溪卷煙廠 云南玉溪 653100

煙自動(dòng)化生產(chǎn)物流中配方高架庫(kù)負(fù)責(zé)為制絲工序提供煙葉原料，處于卷煙生產(chǎn)源頭把控的重要位置。按照工藝要求配方庫(kù)的出入庫(kù)作業(yè)都是以配方批次為基本單位的，但為了保證效率，在實(shí)際生產(chǎn)中都按照煙葉等級(jí)類型進(jìn)行批量入庫(kù)，兩者的錯(cuò)位給配方庫(kù)造成了較大的管理混亂和質(zhì)量隱患[1]。針對(duì)該問(wèn)題，本文提出了線外輔助系統(tǒng)的解決思路，通過(guò)線外輔助系統(tǒng)完整全面地對(duì)整個(gè)配方批次全生命周期中的各個(gè)過(guò)程進(jìn)行描述，可以實(shí)現(xiàn)與實(shí)際物流運(yùn)轉(zhuǎn)情況的雙向核對(duì)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的質(zhì)量隱患報(bào)警。配方批次追蹤系統(tǒng)上線后通過(guò)前后工作的分析比較，對(duì)保障配方批次“原批原用”取得了顯著效果。

1 基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的卷煙工藝參數(shù)優(yōu)化方法研究

為實(shí)現(xiàn)卷煙工藝參數(shù)的優(yōu)化，文章首先規(guī)避傳統(tǒng)方法采用人工擇選卷煙工藝樣本的方法，采用電氣自動(dòng)換樣品采集裝置對(duì)樣品進(jìn)行隨機(jī)自動(dòng)采樣，再結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)表格對(duì)卷煙工藝參數(shù)進(jìn)行提取，通過(guò)誤差選擇優(yōu)化模型對(duì)參數(shù)進(jìn)行誤差最小化選擇，采用關(guān)聯(lián)挖掘方法提取出全局參數(shù)的關(guān)聯(lián)規(guī)則，對(duì)全局參數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)，本文方法的總體構(gòu)架如圖1所示。

1.1 基于電氣自動(dòng)化的煙梗提取

在對(duì)卷煙中各項(xiàng)工藝從參數(shù)提取時(shí)，需要以煙梗自動(dòng)采樣設(shè)備為基礎(chǔ)，故此文章采用了一種自動(dòng)取樣裝置的電氣設(shè)備，根據(jù)煙廠對(duì)煙梗自動(dòng)采樣的需求，需要對(duì)采樣時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，并在完成采樣后自動(dòng)關(guān)閉裝置，因此采用了一種型號(hào)為ZJ116機(jī)組的收撿裝置，完成在線自動(dòng)收撿。煙梗自動(dòng)采樣裝置代碼如圖1所示。

1.2 在制絲階段

卷煙制絲包括切片、切絲、加香、加料等多個(gè)復(fù)雜過(guò)程，前后工序間有著嚴(yán)密的承接關(guān)系，是卷煙加工生產(chǎn)過(guò)程中最主要的一道工序。這道工序的自動(dòng)化水平很大程度上就決定了煙草產(chǎn)業(yè)自動(dòng)化程度[2]。當(dāng)前，在制絲階段應(yīng)用自動(dòng)化技術(shù)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是以整條生產(chǎn)線乃至企業(yè)所有生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)全部集成的自動(dòng)化控制和信息管理平臺(tái)為基礎(chǔ)的制絲集成自動(dòng)化控制系統(tǒng)。分為設(shè)備自動(dòng)化控制系統(tǒng)、監(jiān)控中心和生產(chǎn)管理系統(tǒng)三大部分。通過(guò)對(duì)企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)信息的數(shù)據(jù)采集、匯總、分析，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程的管理、調(diào)度、監(jiān)視及控制，從而完成生產(chǎn)加工、計(jì)劃調(diào)度、批次管理相關(guān)任務(wù)，達(dá)到生產(chǎn)精細(xì)化、柔性化控制和分組加工的目的。二是以實(shí)現(xiàn)分組加工為目的，適應(yīng)生產(chǎn)工藝線路大幅調(diào)整的生產(chǎn)線控制平臺(tái)。分組加工工藝以模塊投料法取代傳統(tǒng)的批次投放法，大幅提高生產(chǎn)效率。同時(shí)也使得工藝調(diào)整控制難度大幅提升。不同加工模塊的線路組合非常復(fù)雜，做好加工模塊生產(chǎn)路徑管理，是自動(dòng)化控制技術(shù)在制絲工序中的一個(gè)重要應(yīng)用。由控制系統(tǒng)對(duì)模塊化子程序的管控，實(shí)現(xiàn)工業(yè)線路的可視化組態(tài)管理，確保制絲控制系統(tǒng)軟件的獨(dú)立性，從而解決分組加工多組合多加工模式的問(wèn)題。三是提高主機(jī)設(shè)備一體化、智能化程度，解決同一臺(tái)設(shè)備處理不同等級(jí)、牌號(hào)原料的問(wèn)題[3]。經(jīng)由主要煙機(jī)設(shè)備的構(gòu)件結(jié)構(gòu)模型、幾點(diǎn)一體化設(shè)備子系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)接口等，各設(shè)備子系統(tǒng)可以根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求，靈活接入主系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)應(yīng)有的控制功能，滿足機(jī)電一體化的要求。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)由單機(jī)智能系統(tǒng)，配合對(duì)原料的實(shí)施跟蹤與模塊任務(wù)的精細(xì)化實(shí)現(xiàn)對(duì)不同等級(jí)、牌號(hào)原料連續(xù)生產(chǎn)的精確控制。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

為驗(yàn)證基于電氣自動(dòng)化技術(shù)的卷煙工藝參數(shù)優(yōu)化研究的有效性，本文采用優(yōu)化的工藝參數(shù)組合，進(jìn)行了卷煙工藝實(shí)驗(yàn)，來(lái)對(duì)比使用優(yōu)化的工藝參數(shù)前后，卷煙樣本的參數(shù)變化情況。參數(shù)優(yōu)化指標(biāo)對(duì)比各隨機(jī)抽取600個(gè)樣本，為了更為直觀地觀測(cè)測(cè)量結(jié)果，分別對(duì)樣本測(cè)參數(shù)的優(yōu)化情況，并將測(cè)試結(jié)果擬合成曲線。

3 結(jié)語(yǔ)

文提出了基于電氣自動(dòng)化的卷煙工藝參數(shù)優(yōu)化研究，通過(guò)電氣自動(dòng)化技術(shù)對(duì)卷煙工藝樣本進(jìn)行自動(dòng)取樣，根據(jù)正交實(shí)驗(yàn)表格對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行提取，再結(jié)合誤差校正模型對(duì)所提取數(shù)據(jù)進(jìn)行誤差最小選擇，利用關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)挖掘完成全局參數(shù)尋優(yōu)，最終實(shí)現(xiàn)卷煙工藝的參數(shù)優(yōu)化。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本文所提方法對(duì)卷煙工藝參數(shù)優(yōu)化有著良好的表現(xiàn)，本文參數(shù)優(yōu)化方法，在卷煙工藝技術(shù)研究中起到了數(shù)據(jù)支持作用。