制絲生產(chǎn)摻配加香單元小倉柜余量算法研究

韋 波，姚兆軍，王海峰，丁 斐

（1.廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠，廣西柳州 545026；2.北京航天拓撲高科技有限責(zé)任公司，北京 100176）

0 引言

在制絲生產(chǎn)過程中，摻配加香單元生產(chǎn)結(jié)束后，工單數(shù)據(jù)報工問題影響出絲率計算統(tǒng)計，出絲率的不準(zhǔn)確性，會導(dǎo)致人工無法判斷是生產(chǎn)控制問題還是數(shù)據(jù)問題導(dǎo)致，并且原生產(chǎn)模式，對于批次結(jié)束后，小倉柜剩有余量，退料處理后，沒有對退料數(shù)據(jù)進行存儲，無法追溯完整批次數(shù)據(jù)，針對此問題，研究討論解決方案。本設(shè)計著重解決工單報工數(shù)據(jù)和批次退料數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)：摻配加香單元生產(chǎn)過程中，監(jiān)控系統(tǒng)將翻入煙包信息存入數(shù)據(jù)庫，生產(chǎn)結(jié)束后，管理系統(tǒng)將批次每個道次皮帶秤累計量采集上來，并且將采集點累計量和煙包信息全部報工，但是并沒有考慮煙包重量在皮帶運輸過程損耗重量和批次出現(xiàn)退料重量，導(dǎo)致皮帶秤累計量和批次煙包總重量不準(zhǔn)確問題。摻配加香單元小倉柜余量算法，在翻箱單元結(jié)束信號出現(xiàn)時，對批次煙包信息進行計算，最終得到報工數(shù)據(jù)和計算后剩余重量數(shù)據(jù)，計算后余量重量大于20，再根據(jù)每個道次是否出現(xiàn)退料信號，判斷該道次是否退料，如果有退料信號，計算后剩余重量數(shù)據(jù)是退料數(shù)據(jù)，如果沒有退料信號，則該數(shù)據(jù)為誤差數(shù)據(jù)；計算后余量重量小于20，該計算后剩余重量數(shù)據(jù)為誤差數(shù)據(jù)。在此算法基礎(chǔ)下，工單報工數(shù)據(jù)問題得到解決，出絲率計算準(zhǔn)確性提高，退料數(shù)據(jù)也可以在數(shù)據(jù)庫中查詢。

1 開發(fā)技術(shù)概述

1.1 Visual Studio 開發(fā)工具

Microsoft Visual Studio（簡稱VS）是美國微軟公司的開發(fā)工具包系列產(chǎn)品。VS 是一個基本完整的開發(fā)工具集，是一種綜合性的軟件開發(fā)輔助工具，其通常包括編程語言編輯器、編譯器/解釋器、自動建立工具、調(diào)試器，包括了整個軟件生命周期中所需要的大部分工具，如UML 工具、代碼管控工具、集成開發(fā)環(huán)境（IDE）等。采用VS 作為開發(fā)工具，可以方便快捷地研發(fā)小倉庫余量服務(wù)。

1.2 Oracle 數(shù)據(jù)庫

Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是美國Oracle 公司（甲骨文）提供的以分布式數(shù)據(jù)庫為核心的一系列軟件產(chǎn)品，它是在數(shù)據(jù)庫領(lǐng)域一直處于領(lǐng)先地位的產(chǎn)品。Oracle 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)可移植性好、使用方便、功能強，適用于各類大、中、小微機環(huán)境，是一種高效率、可靠性好、適應(yīng)高吞吐量的數(shù)據(jù)庫方案，具備完整的數(shù)據(jù)管理功能，真正實現(xiàn)了分布式處理功能。

1.3 FactoryTalk Historian 數(shù)據(jù)庫

FactoryTalk Historian SE 幫助操作人員、生產(chǎn)主管、維護人員、支持人員和業(yè)務(wù)人員管理并改進工廠、車間或生產(chǎn)設(shè)備的性能，比傳統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)庫更容易實施和管理。安裝、組態(tài)和管理歷史數(shù)據(jù)采集僅需要很少的工程量，自動化的組態(tài)過程可以幫助識別和連接控制系統(tǒng)，而且能夠迅速地組態(tài)和開始數(shù)據(jù)采集。通過使用現(xiàn)成的接口，提供與其他控制系統(tǒng)方便的連接，允許在中控室中完成對每個分布式Historian 子系統(tǒng)的日常管理工作。可靠實時地訪問精確的信息是提高生產(chǎn)力和生產(chǎn)效率的重要組成部分，大大加快決策過程并幫助改進生產(chǎn)瓶頸。

2 小倉柜余量算法設(shè)計

2.1 設(shè)計思路

（1）建立臨時表、退料表和計算結(jié)果表，用于存儲相應(yīng)功能數(shù)據(jù)。

（2）設(shè)置2 個定時器工，分別獲取翻箱信號和退料信號：翻箱信號用于判斷翻箱是否結(jié)束，當(dāng)檢測翻箱信號為結(jié)束狀態(tài)，開始運行小倉柜余量相關(guān)工作；退料信號用于判斷是否退料，當(dāng)檢測退料時，開始運行退料相關(guān)工作。

小倉柜余量算法主要分為兩部分，一部分通過翻箱信號控制，另一部分通過退料信號控制，翻箱信號和退料信號同時運行，基于現(xiàn)有程序運行和生產(chǎn)模式控制，不會出現(xiàn)翻箱結(jié)束信號和退料信號同時出現(xiàn)的情況。當(dāng)翻箱結(jié)束獲取1～9#是否有摻配（道次分配，配方?jīng)Q定），如果有，則執(zhí)行：①獲取工單；②存入臨時表；③獲取皮帶稱累計值；④計算小倉柜余料算法。當(dāng)退料開始將臨時表數(shù)據(jù)保存到退料表中，并且將臨時表中數(shù)據(jù)刪除。

2.2 功能描述（圖1）

圖1 小倉柜余量算法設(shè)計

（1）翻箱信號。設(shè)置一個定時器，每分鐘執(zhí)行一次，當(dāng)翻箱信號結(jié)束，開始判斷道次是否摻配信號，獲批次使用道次號，用于獲取使用道次的皮帶秤累計量，然后獲取臨時表數(shù)據(jù)，用皮帶稱累計量逐次減去每箱重量，若遞減后大于等于0 為遞減整箱，小于0 為遞減非整箱。①整箱：將計算結(jié)果存入結(jié)果表，并且刪除臨時表中數(shù)據(jù)；②非整箱：將遞減遞減小于0 的數(shù)值的絕對值與20 比較，若小于20，則清除臨時表中數(shù)據(jù)，默認(rèn)煙絲全部走完；若大于20，則遞減小于0 的數(shù)值的絕對值作為余量數(shù)據(jù)繼續(xù)存留在臨時表中，整箱煙絲重量減去余量作為消耗數(shù)據(jù)存入結(jié)果表中。

（2）退料信號。設(shè)置一個定時器，每分鐘執(zhí)行一次，獲取每個道次退料信號，當(dāng)?shù)来纬霈F(xiàn)退料信號時，將臨時表數(shù)據(jù)保存到退料表中，并且將臨時表數(shù)據(jù)刪除。

2.3 小倉柜余量計算流程

小倉柜余量計算流程如圖2 所示。

圖2 小倉柜余量計算流程

3 實現(xiàn)功能

基于制絲車間報工現(xiàn)狀，實現(xiàn)精準(zhǔn)報工，減少誤差，并且對報工數(shù)據(jù)和退料數(shù)據(jù)可以追溯詳細信息。

（1）傳統(tǒng)報工模式。批次生產(chǎn)結(jié)束后，通過數(shù)據(jù)采集服務(wù)將生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集并且保存到Oracle 數(shù)據(jù)，報工時將采集數(shù)據(jù)報工給MES 系統(tǒng)，監(jiān)控系統(tǒng)獲取翻箱每個煙包信息，并且保存到Oracle 數(shù)據(jù)，一并報工給MES 系統(tǒng)，此時翻箱煙包數(shù)據(jù)總重量與采集皮帶秤重量相差太大。原因：①采集皮帶秤是消耗后重量，而煙包總重量是翻進去重量未考慮消耗；②有一些批次翻箱進小倉柜的煙包會出現(xiàn)退料情況，這種情況下采集皮帶秤重量已經(jīng)過濾掉退料重量，所以誤差比較明顯，并且傳統(tǒng)模式下小倉柜退料信息沒有保存數(shù)據(jù)，后期數(shù)據(jù)追溯數(shù)據(jù)時，無法得到完整的數(shù)據(jù)流向。

（2）現(xiàn)在報工模式。小倉庫余量計算結(jié)束后，正確的翻箱信息保存到計算結(jié)果表，報工時通過工單信息查詢計算結(jié)果表中數(shù)據(jù)，在將數(shù)據(jù)整合后報工，此時采集皮帶秤累積量值與翻箱總重量值誤差在范圍內(nèi)，報工給MES 系統(tǒng)后，MES 系統(tǒng)計算煙絲出絲率更準(zhǔn)確性。當(dāng)出現(xiàn)退料情況，退料服務(wù)將退料信息保存到退料計算表，方便后期數(shù)據(jù)追溯。

（3）實現(xiàn)功能。實現(xiàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性報工和退料數(shù)據(jù)追溯，通過后臺服務(wù)運行，不需要人員管理，并且在制絲管理系統(tǒng)可以查詢翻箱煙包數(shù)據(jù)和退料數(shù)據(jù)?？紤]數(shù)據(jù)并發(fā)問題，數(shù)據(jù)查詢采取緩存模式，減輕連接數(shù)據(jù)庫壓力，并且對查詢語句進行優(yōu)化處理，防止查詢時間過長導(dǎo)致程序運行時間延長。

4 項目衍生

當(dāng)前系統(tǒng)已經(jīng)明細計算小倉柜當(dāng)前剩余煙包信息，通過剩余煙包總重量加上翻入煙包信息重量再減去翻出煙包信息重量，可以大概計算當(dāng)前小倉柜有多少煙絲，可以方便中控室操作工對小倉庫里煙絲進行控制。

因皮帶秤誤差原因，工單上報MES 系統(tǒng)數(shù)據(jù)存在誤差，通過小倉柜余量算法精確減少誤差，通過生產(chǎn)過程中留入臨時表數(shù)據(jù)分析，設(shè)定固定值20，可以有效判斷當(dāng)前每個道次是否全部走完。保存每次小倉柜余量信息，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)分析，考慮每個批次、投產(chǎn)量、生產(chǎn)時間等因素，分析出每個誤差值，再次精準(zhǔn)報工數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語

構(gòu)建計算小倉柜余量算法服務(wù)，實現(xiàn)每批次工單精準(zhǔn)報工，保證數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，保障煙廠計算出絲率準(zhǔn)確性，退料數(shù)據(jù)追蹤。計算過程數(shù)據(jù)保存數(shù)據(jù)庫結(jié)果表和退料表，實現(xiàn)可查詢每批次實際摻配煙包信息和重量，信息的可再現(xiàn)提高了企業(yè)的信息化管理水平和生產(chǎn)效率。

小倉柜項目衍生也可以讓中控室操作工了解當(dāng)前小倉柜余量詳情，對生產(chǎn)控制和現(xiàn)場操作工溝通起到良好作用，更有效保障生產(chǎn)質(zhì)量。