卷包車(chē)間智能制造的思考

李 乾，涂科靜，呂獻(xiàn)周，程 亮，歐陽(yáng)哲，黃智友

（紅云紅河煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司會(huì)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(jìn)，面對(duì)全球智能制造體系的挑戰(zhàn)，各地陸續(xù)出臺(tái)的控?zé)熣叩纫蛩兀頍熓袌?chǎng)競(jìng)爭(zhēng)明顯加劇，國(guó)家局全力推進(jìn)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(jìn)行設(shè)備效率提升，并確保卷煙產(chǎn)品質(zhì)量。在設(shè)備自動(dòng)化、信息化、智能化融合背景下，卷接包裝設(shè)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(shè)備的潛力、提高設(shè)備凈效率、確保卷煙產(chǎn)品質(zhì)量成為智能制造至關(guān)重要的課題。

1 卷包車(chē)間智能制造思考

結(jié)合目前工作實(shí)際與相關(guān)的培訓(xùn)，從4 個(gè)方面對(duì)卷包車(chē)間的智能制造進(jìn)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(gè)品牌市場(chǎng)周期，關(guān)系到一個(gè)企業(yè)的聲譽(yù)[1]，根據(jù)近3 年紅云紅河集團(tuán)市場(chǎng)投訴反饋記錄、車(chē)間成品庫(kù)質(zhì)量追溯記錄、機(jī)組人員在裝箱機(jī)段自我追溯記錄，從設(shè)備質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)源、自檢關(guān)鍵時(shí)間段、操作人員質(zhì)量行為進(jìn)行分析，以“人與設(shè)備”兩個(gè)質(zhì)量管理要素為重點(diǎn)，深入開(kāi)展排查質(zhì)量隱患整改，強(qiáng)化人的質(zhì)量行為管控，加大監(jiān)督考核力度，推進(jìn)在線檢測(cè)設(shè)備更新升級(jí)，將設(shè)備各個(gè)剔除數(shù)據(jù)與改造安裝的檢測(cè)識(shí)別數(shù)據(jù)融入到“質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制預(yù)警”系統(tǒng)，通過(guò)各個(gè)傳感器對(duì)應(yīng)位置剔除數(shù)據(jù)的頻次與連續(xù)性對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行預(yù)判報(bào)警，提示操作人員與質(zhì)檢人員注意，主動(dòng)防范產(chǎn)品質(zhì)量事故發(fā)生，打破以往質(zhì)檢人員隨機(jī)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(duì)嚴(yán)重質(zhì)量缺陷風(fēng)險(xiǎn)、頻發(fā)的相同故障從設(shè)備工藝上進(jìn)行解決，強(qiáng)化操作人員質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，嚴(yán)控偶發(fā)質(zhì)量缺陷的卷煙產(chǎn)品流出包裝機(jī)組，進(jìn)而流入消費(fèi)市場(chǎng)，逐漸降低各種因?yàn)榉鋵?dǎo)致設(shè)備停機(jī)處理時(shí)間、物耗損失、人工處理成本，例如針對(duì)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(cè)漏報(bào)、自動(dòng)噴膠裝置的故障引發(fā)的大量連續(xù)的無(wú)膠液粘貼的煙條，目前已經(jīng)通過(guò)對(duì)條盒紙?jiān)谂c2×5 煙包匯合時(shí)候檢測(cè)膠液的有無(wú)進(jìn)行控制停機(jī)，在機(jī)臺(tái)就可完成缺陷產(chǎn)品處理；通過(guò)對(duì)YB65 小盒透明紙包裝機(jī)CT 推煙桿前的煙包頂部與底部進(jìn)行成像檢測(cè)，識(shí)別煙包嚴(yán)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(jìn)一步剔除偶發(fā)質(zhì)量缺陷的煙包流入下道工序；通過(guò)在卷煙機(jī)安裝煙支外觀質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)，能識(shí)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(shè)備高效運(yùn)行，及時(shí)控制設(shè)備停機(jī)，避免因?yàn)闊熤ё詸z不到位生產(chǎn)出大量的有缺陷的煙支流入包裝機(jī)工序（YJ17 額定生產(chǎn)能力7000 支/min），導(dǎo)致包裝機(jī)組進(jìn)行質(zhì)量追溯產(chǎn)生的機(jī)組停機(jī)時(shí)間變長(zhǎng)、包裝輔料（商標(biāo)紙、條盒紙、鋁箔紙等）消耗異常、煙支分揀成本增加、設(shè)備凈效率降低等。

1.2 技術(shù)攻關(guān)

通過(guò)包裝機(jī)組自帶的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)，利用MES 系統(tǒng)將各機(jī)組數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，能實(shí)時(shí)顯示出各機(jī)組的產(chǎn)量、輔料消耗、效率、自檢、設(shè)備效率等信息，但是不能實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)出各個(gè)機(jī)組的小包機(jī)剔除量、各個(gè)故障停機(jī)時(shí)間、各個(gè)故障頻次、維修時(shí)段與維修原因等，不能進(jìn)一步對(duì)機(jī)組相同故障頻次進(jìn)行分析、各種故障如何精準(zhǔn)的預(yù)判與維修進(jìn)行綜合討論。目前會(huì)以構(gòu)建智能制造體系為目標(biāo)，充分發(fā)揮工廠智能制造專(zhuān)項(xiàng)工作組引領(lǐng)帶動(dòng)作用，加大云計(jì)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(yīng)用，持續(xù)改善，確保數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性與真實(shí)性，拓展各類(lèi)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(jià)值，“一部手機(jī)管生產(chǎn)”APP 開(kāi)發(fā)應(yīng)用，初步實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、設(shè)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(shè)備網(wǎng)絡(luò)化、生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化、生產(chǎn)過(guò)程透明化、生產(chǎn)決策智能化的工廠打牢堅(jiān)定基礎(chǔ)，同時(shí)為科技項(xiàng)目、QC、設(shè)備改進(jìn)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(zhuān)業(yè)人才組成智能制造小組，邀請(qǐng)資深專(zhuān)家對(duì)智能制造成員進(jìn)行工業(yè)機(jī)器視覺(jué)、數(shù)據(jù)庫(kù)、編程、存儲(chǔ)過(guò)程基礎(chǔ)及應(yīng)用等課程進(jìn)行輔導(dǎo)培訓(xùn)，拓寬成員認(rèn)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(shí)根據(jù)部門(mén)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(shí)小組根據(jù)各個(gè)車(chē)間（部門(mén)）信息化、智能化工作需要，以問(wèn)題為導(dǎo)向，圍繞“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗”生產(chǎn)管理目標(biāo)，開(kāi)展信息化、智能化制造相關(guān)創(chuàng)新創(chuàng)效活動(dòng)及科技攻關(guān)，助力解決生產(chǎn)管理設(shè)計(jì)問(wèn)題，攻克實(shí)際工作的難點(diǎn)與痛點(diǎn)。目前卷包車(chē)間正嘗試將包裝機(jī)剔除各個(gè)信號(hào)與設(shè)備改進(jìn)的外加成像設(shè)備：小包外觀成像檢測(cè)剔除系統(tǒng)、煙包透明紙散包檢測(cè)系統(tǒng)、煙包頂部底部外觀成像檢測(cè)系統(tǒng)、YB25 干燥輸送通道煙包第三工位煙包頂部檢測(cè)系統(tǒng)及視頻檢測(cè)技術(shù)融合成GDX1 包裝機(jī)質(zhì)量控制系統(tǒng)，形成基于深度學(xué)習(xí)的質(zhì)量行為視頻檢測(cè)，利用數(shù)據(jù)的關(guān)系與操作工行為進(jìn)行關(guān)聯(lián)，將以往質(zhì)量追溯行為轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)量過(guò)程控制，嚴(yán)格督促操作人員按照工藝操作規(guī)程進(jìn)行故障處理與自檢。

1.3 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)

目前包裝機(jī)設(shè)備產(chǎn)量的統(tǒng)計(jì)，各個(gè)生產(chǎn)單位統(tǒng)計(jì)方式不同，部分卷煙廠通過(guò)計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)各個(gè)班組進(jìn)入煙條提升器的煙條數(shù)為依據(jù)，部分卷煙廠通過(guò)統(tǒng)計(jì)包裝機(jī)系統(tǒng)自帶的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)作為依據(jù)，同時(shí)手動(dòng)抄小包機(jī)剔除數(shù)據(jù)、成像剔除數(shù)據(jù)作為參考，因?yàn)楫a(chǎn)量統(tǒng)計(jì)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(wú)法精準(zhǔn)統(tǒng)計(jì)各個(gè)機(jī)臺(tái)最真實(shí)的產(chǎn)量，而產(chǎn)量是績(jī)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(shè)計(jì)一套更加精準(zhǔn)的產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)算法：利用各個(gè)機(jī)臺(tái)煙條提升器末端計(jì)數(shù)器統(tǒng)計(jì)由各個(gè)班組工作時(shí)間段內(nèi)煙條數(shù)TS、裝箱機(jī)反饋條數(shù)ZS、成品庫(kù)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(jī)組產(chǎn)量為T(mén)S-ZS-CS+DS±BS，裝箱機(jī)反饋條數(shù)包ZS 包括條包外觀成像識(shí)別剔除后、人工確認(rèn)后有缺陷的煙條，根據(jù)條盒鋼印進(jìn)行機(jī)組分類(lèi)，通過(guò)移動(dòng)終端選擇機(jī)組號(hào)，錄入數(shù)量，同時(shí)根據(jù)人工在裝箱機(jī)工段的質(zhì)量追溯，選擇機(jī)臺(tái)號(hào)、錄入追溯原因以及條數(shù)；成品庫(kù)追溯條數(shù)CS，通過(guò)成品庫(kù)移動(dòng)終端選擇班組、機(jī)臺(tái)號(hào)、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(duì)各個(gè)機(jī)組送來(lái)的打條的煙條以及質(zhì)量追溯分揀好的煙條進(jìn)行各個(gè)機(jī)組數(shù)據(jù)錄入，備注DS 為班組管理人員根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況進(jìn)行調(diào)整，比如某個(gè)機(jī)組設(shè)備轉(zhuǎn)牌號(hào)時(shí)候，條包機(jī)器內(nèi)殘留的條盒數(shù)或者為補(bǔ)齊某個(gè)成品庫(kù)缺少的煙條數(shù)等。移動(dòng)終端通過(guò)局域網(wǎng)連入現(xiàn)有質(zhì)量追溯云平臺(tái)，與品管科抽檢記錄、技術(shù)監(jiān)督科抽檢記錄、車(chē)間工藝質(zhì)量室巡檢記錄進(jìn)行融合，生產(chǎn)質(zhì)量追溯記錄，不用將各個(gè)班組的追溯記錄excel 以及各個(gè)部門(mén)檢查記錄的表格進(jìn)行匯總，同時(shí)也便于有關(guān)部門(mén)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)質(zhì)量情況進(jìn)行綜合和查詢(xún)。產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)與質(zhì)量記錄平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。

圖1 產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)與質(zhì)量記錄平臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.4 備件管理

現(xiàn)有的零件管理系統(tǒng)清楚記錄備件號(hào)、零件名、存在量、余量，需要結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備維修管理：計(jì)劃性維修、應(yīng)急維修、委外維修改造等；備件管理:緩沖庫(kù)備件預(yù)警清單、緩存庫(kù)入庫(kù)管理、緩存庫(kù)盤(pán)點(diǎn)管理等；備件統(tǒng)計(jì)報(bào)表：備件耗用統(tǒng)計(jì)、設(shè)備保養(yǎng)考核、維修項(xiàng)目執(zhí)行率等，才能綜合分析后提前計(jì)劃備件管理，無(wú)法提前對(duì)某個(gè)機(jī)臺(tái)更換零部件進(jìn)行預(yù)測(cè)，因此結(jié)合MES 系統(tǒng)與零件管理系統(tǒng)，通過(guò)每個(gè)機(jī)臺(tái)輪休輪保更換的零部件、設(shè)備月保維修、設(shè)備實(shí)際運(yùn)行時(shí)間、采購(gòu)周期、每日設(shè)備維修更換記錄以及預(yù)防維修計(jì)劃，采用滑容算法與MTBF 的思想[2]，結(jié)合當(dāng)前的零件失效概率以及更換周期的預(yù)測(cè)，提前生成采購(gòu)量的零件類(lèi)別、數(shù)量與需要提前采購(gòu)的周期，同時(shí)維修人員將維修需要的配件編號(hào)與圖片通過(guò)系統(tǒng)發(fā)送到備件室，提示備件工作人員及時(shí)查驗(yàn)存貨，及時(shí)進(jìn)行配件型號(hào)核對(duì)，避免維修等待時(shí)長(zhǎng)，通過(guò)配件的更換頻次可以開(kāi)展包裝與卷接設(shè)備機(jī)械故障診斷技術(shù)項(xiàng)目。

2 結(jié)束語(yǔ)

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(wèn)題，通過(guò)借鑒優(yōu)秀卷煙企業(yè)的先行探索經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工廠實(shí)際情況進(jìn)行合理的規(guī)劃，一定能在產(chǎn)品質(zhì)量、設(shè)備效率、綜合管理方面進(jìn)行提升。