卷包車間智能制造的思考

李 乾，涂科靜，呂獻周，程 亮，歐陽哲，黃智友

（紅云紅河煙草（集團）有限責任公司會澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

隨著“兩化融合”在煙草行業(yè)的深入推進，面對全球智能制造體系的挑戰(zhàn)，各地陸續(xù)出臺的控煙政策等因素，卷煙市場競爭明顯加劇，國家局全力推進煙草行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，傳統(tǒng)的卷煙制造工廠需要不斷進行設備效率提升，并確保卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。在設備自動化、信息化、智能化融合背景下，卷接包裝設備產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，如何充分利用海量數(shù)據(jù)挖掘現(xiàn)有設備的潛力、提高設備凈效率、確保卷煙產(chǎn)品質(zhì)量成為智能制造至關重要的課題。

1 卷包車間智能制造思考

結(jié)合目前工作實際與相關的培訓，從4 個方面對卷包車間的智能制造進行思考與敘述。

1.1 質(zhì)量控制

在卷煙產(chǎn)品逐漸同質(zhì)的背景下，卷煙質(zhì)量決定一個品牌市場周期，關系到一個企業(yè)的聲譽[1]，根據(jù)近3 年紅云紅河集團市場投訴反饋記錄、車間成品庫質(zhì)量追溯記錄、機組人員在裝箱機段自我追溯記錄，從設備質(zhì)量風險源、自檢關鍵時間段、操作人員質(zhì)量行為進行分析，以“人與設備”兩個質(zhì)量管理要素為重點，深入開展排查質(zhì)量隱患整改，強化人的質(zhì)量行為管控，加大監(jiān)督考核力度，推進在線檢測設備更新升級，將設備各個剔除數(shù)據(jù)與改造安裝的檢測識別數(shù)據(jù)融入到“質(zhì)量風險控制預警”系統(tǒng)，通過各個傳感器對應位置剔除數(shù)據(jù)的頻次與連續(xù)性對設備故障進行預判報警，提示操作人員與質(zhì)檢人員注意，主動防范產(chǎn)品質(zhì)量事故發(fā)生，打破以往質(zhì)檢人員隨機抽檢巡檢模式，提升缺陷產(chǎn)品被提前發(fā)現(xiàn)的概率，降低缺陷質(zhì)量產(chǎn)品追溯頻次。并針對嚴重質(zhì)量缺陷風險、頻發(fā)的相同故障從設備工藝上進行解決，強化操作人員質(zhì)量風險意識，嚴控偶發(fā)質(zhì)量缺陷的卷煙產(chǎn)品流出包裝機組，進而流入消費市場，逐漸降低各種因為翻箱導致設備停機處理時間、物耗損失、人工處理成本，例如針對條盒紙粘貼不良的故障，傳統(tǒng)的膠缸鎖緊位置脫離、膠液檢測漏報、自動噴膠裝置的故障引發(fā)的大量連續(xù)的無膠液粘貼的煙條，目前已經(jīng)通過對條盒紙在與2×5 煙包匯合時候檢測膠液的有無進行控制停機，在機臺就可完成缺陷產(chǎn)品處理；通過對YB65 小盒透明紙包裝機CT 推煙桿前的煙包頂部與底部進行成像檢測，識別煙包嚴重變形、露白、漏煙支、鋁箔紙折疊不良以及小包透明紙折疊不良的故障，進一步剔除偶發(fā)質(zhì)量缺陷的煙包流入下道工序；通過在卷煙機安裝煙支外觀質(zhì)量檢測系統(tǒng)，能識別剔除：煙支油污、接裝紙斜貼、煙支黃斑、煙支水松紙搭口不齊、煙支表面破損、煙支毛切等，提升卷接設備高效運行，及時控制設備停機，避免因為煙支自檢不到位生產(chǎn)出大量的有缺陷的煙支流入包裝機工序（YJ17 額定生產(chǎn)能力7000 支/min），導致包裝機組進行質(zhì)量追溯產(chǎn)生的機組停機時間變長、包裝輔料（商標紙、條盒紙、鋁箔紙等）消耗異常、煙支分揀成本增加、設備凈效率降低等。

1.2 技術(shù)攻關

通過包裝機組自帶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)，利用MES 系統(tǒng)將各機組數(shù)據(jù)進行匯總，能實時顯示出各機組的產(chǎn)量、輔料消耗、效率、自檢、設備效率等信息，但是不能實時統(tǒng)計出各個機組的小包機剔除量、各個故障停機時間、各個故障頻次、維修時段與維修原因等，不能進一步對機組相同故障頻次進行分析、各種故障如何精準的預判與維修進行綜合討論。目前會以構(gòu)建智能制造體系為目標，充分發(fā)揮工廠智能制造專項工作組引領帶動作用，加大云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等信息技術(shù)在生產(chǎn)管理的探索應用，持續(xù)改善，確保數(shù)據(jù)采集的準確性與真實性，拓展各類生產(chǎn)集控系統(tǒng)功能，打通數(shù)據(jù)堡壘[2]，提高數(shù)據(jù)精確度，挖掘數(shù)據(jù)價值，“一部手機管生產(chǎn)”APP 開發(fā)應用，初步實現(xiàn)生產(chǎn)、設備、質(zhì)量、輔料等數(shù)據(jù)資源互聯(lián)互通與可視透明，為構(gòu)建生產(chǎn)設備網(wǎng)絡化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)過程透明化、生產(chǎn)決策智能化的工廠打牢堅定基礎，同時為科技項目、QC、設備改進等課題提供可靠的數(shù)據(jù)支持。為此從工廠內(nèi)選拔各種專業(yè)人才組成智能制造小組，邀請資深專家對智能制造成員進行工業(yè)機器視覺、數(shù)據(jù)庫、編程、存儲過程基礎及應用等課程進行輔導培訓，拓寬成員認知深度，結(jié)合大師工作室、技師工作站，培養(yǎng)工廠智能制造主力人才，能及時根據(jù)部門需求增加功能，或者修改不合理的地方，完善系統(tǒng)功能，避免核心的東西掌握在第三方手里，在程序修改、故障處理、信息安全等方面提高自主能力。同時小組根據(jù)各個車間（部門）信息化、智能化工作需要，以問題為導向，圍繞“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗”生產(chǎn)管理目標，開展信息化、智能化制造相關創(chuàng)新創(chuàng)效活動及科技攻關，助力解決生產(chǎn)管理設計問題，攻克實際工作的難點與痛點。目前卷包車間正嘗試將包裝機剔除各個信號與設備改進的外加成像設備：小包外觀成像檢測剔除系統(tǒng)、煙包透明紙散包檢測系統(tǒng)、煙包頂部底部外觀成像檢測系統(tǒng)、YB25 干燥輸送通道煙包第三工位煙包頂部檢測系統(tǒng)及視頻檢測技術(shù)融合成GDX1 包裝機質(zhì)量控制系統(tǒng)，形成基于深度學習的質(zhì)量行為視頻檢測，利用數(shù)據(jù)的關系與操作工行為進行關聯(lián)，將以往質(zhì)量追溯行為轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量過程控制，嚴格督促操作人員按照工藝操作規(guī)程進行故障處理與自檢。

1.3 產(chǎn)量統(tǒng)計

目前包裝機設備產(chǎn)量的統(tǒng)計，各個生產(chǎn)單位統(tǒng)計方式不同，部分卷煙廠通過計數(shù)器統(tǒng)計各個班組進入煙條提升器的煙條數(shù)為依據(jù)，部分卷煙廠通過統(tǒng)計包裝機系統(tǒng)自帶的產(chǎn)量統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為依據(jù)，同時手動抄小包機剔除數(shù)據(jù)、成像剔除數(shù)據(jù)作為參考，因為產(chǎn)量統(tǒng)計涉及人工自檢、質(zhì)量追溯、質(zhì)量巡檢、人工透明紙打條、缺陷煙包或煙條的人工分揀等情況，無法精準統(tǒng)計各個機臺最真實的產(chǎn)量，而產(chǎn)量是績效構(gòu)成的重要部分，因此在現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支持下，可以設計一套更加精準的產(chǎn)量統(tǒng)計算法：利用各個機臺煙條提升器末端計數(shù)器統(tǒng)計由各個班組工作時間段內(nèi)煙條數(shù)TS、裝箱機反饋條數(shù)ZS、成品庫追溯條數(shù)CS、人工透明紙打條數(shù)量DS、備注條數(shù)BS 5 部分組成，其中機組產(chǎn)量為TS-ZS-CS+DS±BS，裝箱機反饋條數(shù)包ZS 包括條包外觀成像識別剔除后、人工確認后有缺陷的煙條，根據(jù)條盒鋼印進行機組分類，通過移動終端選擇機組號，錄入數(shù)量，同時根據(jù)人工在裝箱機工段的質(zhì)量追溯，選擇機臺號、錄入追溯原因以及條數(shù)；成品庫追溯條數(shù)CS，通過成品庫移動終端選擇班組、機臺號、錄入追溯條數(shù)以及缺陷原因；人工透明紙打條員工根據(jù)對各個機組送來的打條的煙條以及質(zhì)量追溯分揀好的煙條進行各個機組數(shù)據(jù)錄入，備注DS 為班組管理人員根據(jù)實際生產(chǎn)情況進行調(diào)整，比如某個機組設備轉(zhuǎn)牌號時候，條包機器內(nèi)殘留的條盒數(shù)或者為補齊某個成品庫缺少的煙條數(shù)等。移動終端通過局域網(wǎng)連入現(xiàn)有質(zhì)量追溯云平臺，與品管科抽檢記錄、技術(shù)監(jiān)督科抽檢記錄、車間工藝質(zhì)量室巡檢記錄進行融合，生產(chǎn)質(zhì)量追溯記錄，不用將各個班組的追溯記錄excel 以及各個部門檢查記錄的表格進行匯總，同時也便于有關部門對現(xiàn)場生產(chǎn)質(zhì)量情況進行綜合和查詢。產(chǎn)量統(tǒng)計與質(zhì)量記錄平臺結(jié)構(gòu)設計見圖1。

圖1 產(chǎn)量統(tǒng)計與質(zhì)量記錄平臺結(jié)構(gòu)設計

1.4 備件管理

現(xiàn)有的零件管理系統(tǒng)清楚記錄備件號、零件名、存在量、余量，需要結(jié)合現(xiàn)有的設備維修管理：計劃性維修、應急維修、委外維修改造等；備件管理:緩沖庫備件預警清單、緩存庫入庫管理、緩存庫盤點管理等；備件統(tǒng)計報表：備件耗用統(tǒng)計、設備保養(yǎng)考核、維修項目執(zhí)行率等，才能綜合分析后提前計劃備件管理，無法提前對某個機臺更換零部件進行預測，因此結(jié)合MES 系統(tǒng)與零件管理系統(tǒng)，通過每個機臺輪休輪保更換的零部件、設備月保維修、設備實際運行時間、采購周期、每日設備維修更換記錄以及預防維修計劃，采用滑容算法與MTBF 的思想[2]，結(jié)合當前的零件失效概率以及更換周期的預測，提前生成采購量的零件類別、數(shù)量與需要提前采購的周期，同時維修人員將維修需要的配件編號與圖片通過系統(tǒng)發(fā)送到備件室，提示備件工作人員及時查驗存貨，及時進行配件型號核對，避免維修等待時長，通過配件的更換頻次可以開展包裝與卷接設備機械故障診斷技術(shù)項目。

2 結(jié)束語

卷煙工業(yè)智能制造在技術(shù)創(chuàng)新與技術(shù)融合方面還有需要思考的問題，通過借鑒優(yōu)秀卷煙企業(yè)的先行探索經(jīng)驗，結(jié)合工廠實際情況進行合理的規(guī)劃，一定能在產(chǎn)品質(zhì)量、設備效率、綜合管理方面進行提升。