基于Minitab 的自動(dòng)打印貼標(biāo)機(jī)優(yōu)化改進(jìn)

潘佳月，張鴻強(qiáng)

（甘肅煙草工業(yè)有限責(zé)任公司天水卷煙廠，甘肅天水 741020）

0 引言

煙草行業(yè)一號(hào)工程，即煙草行業(yè)卷煙生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)決策管理系統(tǒng)，是煙草行業(yè)近年來(lái)最大的一個(gè)信息化工程項(xiàng)目，通過(guò)一號(hào)工程碼可以實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)的卷煙牌號(hào)、規(guī)格、流向等信息和產(chǎn)品質(zhì)量信息進(jìn)行追溯[1]。因此，確保煙箱上一號(hào)工程碼的完整有效，將是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量追溯的必要前提。

1 存在問(wèn)題及現(xiàn)狀分析

對(duì)于卷煙生產(chǎn)企業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)能降耗是一個(gè)永恒不變的主題，如何使生產(chǎn)效率最大化，如何控制成本，是上至決策層下到普通職工共同關(guān)注的焦點(diǎn)[2]。對(duì)天水卷煙廠2018 年度輔聯(lián)設(shè)備維修費(fèi)用進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致該廠輔聯(lián)設(shè)備維修費(fèi)用超標(biāo)的主要原因是打印貼標(biāo)機(jī)打印頭的更換費(fèi)用，因此，如何有效降低打印貼標(biāo)機(jī)打印頭的維修費(fèi)用，是控制設(shè)備維修費(fèi)用的主要途徑。

目前天水卷煙廠共有7 組打印貼標(biāo)機(jī)，均為馬肯依瑪士公司生產(chǎn)的Cimjet300 系列自動(dòng)打印貼標(biāo)機(jī)，在使用過(guò)程中普遍存在打印頭易磨損、打印頭消耗高的情況。為準(zhǔn)確分析車(chē)間打印貼標(biāo)機(jī)打印頭使用情況，對(duì)2018 年5 月—2019 年4 月的打印頭消耗情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)（表1）。

表1 在線打印貼標(biāo)機(jī)打印頭壽命相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

通過(guò)計(jì)算，每個(gè)打印頭平均可打印一號(hào)工程碼數(shù)位65 264個(gè)。根據(jù)熱敏打印頭使用說(shuō)明書(shū)，可知型號(hào)為KHT-107-12PAJ1-MKM（1293 Ω）的熱敏打印頭的理論打印壽命大于30 km，以當(dāng)前打印的一號(hào)工程碼尺寸可以計(jì)算出額定打碼量約為28 萬(wàn)張。由此可以看出，當(dāng)前該車(chē)間的打印頭實(shí)際打印量遠(yuǎn)小于理論值。

2 改進(jìn)措施

熱敏打印機(jī)有選擇地在熱敏紙的確定位置上加熱，由此就產(chǎn)生了相應(yīng)的圖形，加熱器排成方點(diǎn)或條的形式由打印機(jī)進(jìn)行邏輯控制，當(dāng)被驅(qū)動(dòng)時(shí)就在熱敏紙上產(chǎn)生一個(gè)與加熱元素相應(yīng)的圖形?？刂萍訜嵩氐倪壿嬰娐?，同時(shí)也控制著進(jìn)紙，因此才能在整個(gè)標(biāo)簽或紙張上印出圖形[3]。結(jié)合生產(chǎn)過(guò)程以及熱敏打印機(jī)的打印原理可知，造成打印頭更換的主要原因是打印頭個(gè)別陣點(diǎn)的損壞或打印的條碼模糊、無(wú)法被有效識(shí)別，因此對(duì)上述原因進(jìn)行了針對(duì)性改進(jìn)。

2.1 打印方式的改進(jìn)

條形碼是由寬度不同、反射率不同的條和空，按照一定的編碼規(guī)則（碼制）編制成，用以表達(dá)一組數(shù)字或字母符號(hào)信息的圖形標(biāo)識(shí)符。常見(jiàn)的條形碼是由反射率差很大的黑色線條和白色線條組成的，由于白色物體能反射各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，黑色物體則吸收各種波長(zhǎng)的可見(jiàn)光，所以當(dāng)條形碼掃描光源發(fā)出的光照射到黑白相間的條形碼上時(shí)，反射光照射到光電轉(zhuǎn)換器上，并轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)輸出到放大整形電路，最后經(jīng)譯碼器譯成數(shù)字、字符信息，便完成了條形碼辨讀的全過(guò)程[4]。

由上述分析可知，在條碼掃描過(guò)程中只要條碼有一定的區(qū)域完整有效，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)條碼信息的識(shí)別，若由于某個(gè)陣點(diǎn)損壞、導(dǎo)致條碼線條缺失，則不能實(shí)現(xiàn)條碼信息的有效識(shí)別。因此，可以通過(guò)改進(jìn)條碼打印方式，由原有的橫向打印變更為豎向打印，使損壞的個(gè)別陣點(diǎn)均勻缺失在條碼各線條上，而避免損壞的陣點(diǎn)導(dǎo)致條碼某個(gè)線條的整體缺失，進(jìn)而影響條碼信息的識(shí)別。

2.1.1 模擬測(cè)試

通過(guò)上面的分析，理論上可以通過(guò)改變模板內(nèi)容實(shí)現(xiàn)方向改變。為驗(yàn)證方案是否可行，查閱相關(guān)打碼機(jī)說(shuō)明書(shū)資料，并在當(dāng)前模式下修改內(nèi)部模板內(nèi)條碼方向，用當(dāng)前標(biāo)簽紙進(jìn)行了測(cè)試。事實(shí)證明，該方案可行，可以實(shí)現(xiàn)條形碼的橫向打印模式。

2.1.2 標(biāo)簽紙及碳帶的材料要求

根據(jù)測(cè)試結(jié)果，只需要將原有一號(hào)工程碼轉(zhuǎn)向即可，條碼幾何尺寸保持不變，因此只需定制尺寸條碼尺寸為105×75 mm 的標(biāo)簽紙（縱向粘貼）及寬度為75 mm 的碳帶即可，另外標(biāo)簽紙最大卷直徑不能超過(guò)350 mm。

2.1.3 一號(hào)工程碼模板調(diào)整

利用打碼機(jī)圖標(biāo)管理軟件（CT52），將打碼機(jī)當(dāng)前所使用的條碼方向旋轉(zhuǎn)90°，并保存、下載至打碼機(jī)，同時(shí)對(duì)標(biāo)簽紙進(jìn)給量及退回量位置進(jìn)行微調(diào)（圖1、圖2）。

圖1 條碼模板旋轉(zhuǎn)前

圖2 條碼模板旋轉(zhuǎn)后

2.1.4 安裝調(diào)試

為了更好地實(shí)現(xiàn)豎向打印，根據(jù)條碼尺寸制作了專(zhuān)用敷貼板，能夠?qū)崿F(xiàn)更好的條碼敷貼效果，同時(shí)將打碼機(jī)懸掛支架、窄軌敷貼板，掃描儀側(cè)裝架后，將5#打碼機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向調(diào)整，并在調(diào)整后煙箱條碼的粘貼位置，對(duì)打碼機(jī)左右位置進(jìn)行了精確調(diào)整，最后順利實(shí)現(xiàn)了條碼的打印方式變更。

2.2 打印參數(shù)的優(yōu)化

在一號(hào)工程碼條碼打印過(guò)程中，打印貼標(biāo)機(jī)參數(shù)設(shè)置不合理或打印頭壓緊力過(guò)大，均會(huì)造成打印頭的急劇磨損，導(dǎo)致打印頭更換頻繁，通過(guò)對(duì)打印貼標(biāo)機(jī)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，發(fā)現(xiàn)打印濃度、打印速度以及打印頭壓緊力的大小對(duì)打印頭的壽命影響最大。為找到最優(yōu)參數(shù)，設(shè)計(jì)了DOE（Design Of Experiment，試驗(yàn)設(shè)計(jì)）試驗(yàn)（表2）[5]。

表2 DOE 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

按照DOE 試驗(yàn)設(shè)計(jì)順序，在車(chē)間現(xiàn)有的6 組打碼機(jī)上進(jìn)行了試驗(yàn)，并將試驗(yàn)結(jié)果列入表格，通過(guò)Minitab 軟件分析后，模型有效但存在彎曲趨勢(shì)，因此在原有11 組試驗(yàn)的基礎(chǔ)上又增加了6 個(gè)軸點(diǎn)，再次進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)分析后繪制了圖3。

圖3 打碼量與參數(shù)的曲面

通過(guò)試驗(yàn)分析，可以看出打印濃度設(shè)定值和打印頭壓縮量之間存在一定的交互作用。為了找出最優(yōu)值，經(jīng)過(guò)前面的試驗(yàn)分析后，再次進(jìn)行了響應(yīng)優(yōu)化（圖4），最終得出當(dāng)打印濃度為103%、打印速度為180 mm/s、打印頭壓縮量為1.5 mm 時(shí)，打印頭壽命最長(zhǎng)，可打印84 610 個(gè)條碼。

圖4 參數(shù)優(yōu)化響應(yīng)曲線

3 改進(jìn)效果

為便于統(tǒng)計(jì)改進(jìn)后打印頭在線打碼量情況，以改進(jìn)的5#打碼機(jī)為驗(yàn)證對(duì)象，按照優(yōu)化后的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，并采用豎向打印方式，更換新打印頭后，在線打碼量達(dá)到95 423 個(gè)時(shí)，其中一個(gè)陣點(diǎn)損壞，由于為豎向打印方式并不影響條碼的打印質(zhì)量，直至最后打印的條碼模糊無(wú)法別識(shí)別，共計(jì)打印條碼168 542 個(gè)，與改進(jìn)前的打印量相比打印頭壽命提升了約3 倍，大大減少了打印頭的消耗量，經(jīng)濟(jì)效益顯著。