质量控制是MES的重要组成部分。在质量管理领域,MES系统将底层工业控制涉及到的工序级生产计划、现场质量数据采集、生产过程质量管理、统计分析等这些功能进行了有效融合。质量是企业永恒的主题,是企业实现可持续发展、在未来竞争中取得胜利的法宝,是提高效益的重要途径。本文以以滤嘴棒生产为重点,对MES系统进行研究。卷烟生产过程中,滤嘴棒生产作为重要环节之一,其生产效率及成品质量直接影响着产品的质量。因此基于MES的滤嘴棒在线质量管理的建设显得尤为重要。
一、基于MES滤嘴棒在线质量管理的系统需求
卷烟厂拥有配套的打叶复烤、制丝、干冰膨胀、卷包设备、自动化物流管理系统。卷烟厂历来重视香烟的质量,视质量为生命。而滤嘴棒作为香烟的重要组成部分,其质量的好坏关乎吸烟者在吸烟时的口感,以及是否能起到过滤焦油小滴、减少尼古丁吸人量的作用,所以滤嘴棒质量的好坏直接影响着整支香烟质量。因此,对滤嘴棒的质量管控就显得尤为重要。而滤嘴棒的工序的质量控制对于最终成品的质量形成有决定作用。目前滤棒的质量问题主要集中在滤棒的吸阻、硬度、圆周和长度上。这几个问题又是滤嘴棒6个生产环节中“丝束开松、增塑、卷制成型、滤棒切割”4个工艺阶段的量化指标。因此,滤嘴棒的在线质量控制主要针对这4个工艺阶段进行监测,主要监测参数为:辊压力、辊比率、增塑剂供给情况和供给量、滤棒各部位温度、直径和胶温、滤棒长度和进刀频率。通过MES系统分析滤嘴棒生产制造现场收集到的实时有效数据,及时控制每道工序的加工质量,对其进行实时监控、预测、诊断和在线调试,将质量缺陷消除于萌芽状态,降低企业质量成本。据此,要实现对它的质量管控,存在以下需求:
1.实时、动态性需求
目前在大多数烟草企业中,质量管理大多是通过质量计划下达、序后生产检验和质量统计报表等形式进行的静态质量管理和控制,控制效果和效益受到很大限制。MES环境下卷烟质量在线管理需要能够实时采集制造过程中的数据,及时掌握质量的状态并反映制造过程中的问题,实现对生产质量的动态控制。
2.可视化需求
海量的质量数据枯燥又难以理解,数据背后包含的信息难以表达。MES系统可借助信息技术,把质量信息以人们惯于接受的表格、图形、图像等可视化方式,将质量及其内在的联系直观表现出来,为质量管理者提供依据。
3.交互性的需求
传统的系统中,管理者是被动地接受单方面信息,用户难以交互的方式管理质量数据。
因此,企业必须借助于MES环境下卷烟质量在线管理满足企业对滤嘴棒质量管理的实时动态性、可视化和交互性的需求。
二、MES环境下卷烟质量在线质量管理流程
1.信息可视化模型
基于MES环境下卷烟质量在线管理中应用的在线管控,即信息可视化。信息可视化是指利用计算机支撑的、交互的、对抽象数据的可视表示,来增强人们对这些抽象信息的认知。信息可视化模型如图2所示。
图2 信息可视化模型
模型主要由原始数据、数据表、可视化结构和视图4个模块组成。原始数据通过数据转换映射为数据表;之后,数据表通过可视化映射转换为可视化结构,这一过程是信息可视化的核心;最后,通过视图转换设置图形参数,把可视化结构转换为视图,从而用户可以从特定的角度查看数据库中的数据信息可视化结果,来服务于特定的任务。可视化质量管理中要解决的主要问题就是质量数据的映射、变换及交互控制。
2.卷烟厂对滤嘴棒质量的管控流程
根据卷烟厂的滤嘴棒生产工艺及流程,再结合MES思想,讨论了基于MES的滤嘴棒在线质量管理流程。
三、MES环境下卷烟质量在线管理设计
根据以上对可视化信息模型的分析,结合滤嘴棒质量管理的流程,提出系统的功能模型。
质量管理过程是一个持续循环改进的过程,在质量管理过程中质量标准是质量改进的对象,同时为整个质量管理的过程提供对比的标准;质量控制是质量管理的执行部分;质量检验是检查质量控制的效果;质量分析是基于检验的处理,是对质量标准的改进。循环改进促使产品质量不断得到改进和提升。
a.质量控制功能模块应用。质量控制分为制造过程质量控制和辅助过程质量控制两个方面。在制造过程质量控制中,主要对物理指标进行自动采集,并绘制控制图,以及通过人工检验外观指标,并将检验后的数据录入系统。从底层车间层自动采集到的数据绘制成控制图,出现异常时,系统自动报警。
在辅助过程质量控制中,分别对工艺执行情况、设备工业参数、生产运作环境进行监控,以及原材料的确认和对测量装置进行检查。当设备工艺参数超限时,将建议其修改相应工艺参数。若设备参数出现异常时将立即启动报警装置。同样对于生产运作环境的监控亦是如此。而当对生产所需的原料、辅料进行确认时,一旦出现异常,系统将提示做出复检请求,从而避免了在原辅料进行生产时出现相关的质量问题。质控功能模块不是单一的模块,当这些质控环节无法进行处理时,系统会及时通知相关模块进行有效处理,以便最大程度地保证整体生产质量。
b.质量检验功能模块应用。在MES环境下,过程检验是质量检验的侧重点。在生产过程中,对质量管理点进行检验,对生产过程进行抽检、对不合格品进行处理。质量管理点的检验是选择生产过程中的关键点作为数据采集点,将采集到的信息与作业规范进行比对,做出相应判断。同时,在生产过程中对各个阶段进行抽检,并将抽检结果录入系统,以便随时查阅调用,并就质检情况汇总成质量报告。当质检时发现不合格产品,将其信息及时录人系统,并对其判定级别,发出复检请求,进行再次质量检验。
c.质量分析功能模块应用。在此模块中,着重对质量因素进行分析,其中包括产品质量分析和工艺状况分析。
在对产品质量进行分析时,将采集到的产品质量的相应指标信息进行汇总,通过相应的数理统计,进行分析,从中寻找存在的问题,并根据发现的问题,及时反馈并加以改进。在对产品工艺状况进行分析时,要时刻关注工艺状况信息,对观测到的信息进行综合分析,并不断改进,以最大程度地保证产品质量。
四、MES环境下卷烟质量在线管理实现关键技术
1.采用模型驱动技术
实现基于生产模型的生产控制,提供了灵活的建模工具,并通过模型驱动的办法来管理整个生产过程。
2.通过模型驱动技术
加强质量控制。根据工单、班次及牌号的变化,自动生成质量检验请求,并通过KPI数据反馈及自动采集检验设备数据形成质量数据分析及评价。
3.实现生产动态数据的监视
通过监控画面直显示滤嘴棒生产过程实际情况。
4.利用数字测量设备
通过与无线发射器相连,发送数字信号,与计算机相连,将传送的数据定时通过企业内部网上传到企业服务器,完成从生产现场的数据采集工作。
5.利用实时数据库技术
实现了实时数据的海量存储和应用;采集了生产过程中的多个质量监控点,实现了生产动态数据的实时采集、监视与统计分析,使生产管理更科学,组织更灵活,决策更及时。
五、改进结果分析
通过在卷烟厂实施MES环境下卷烟质量在线管理,使卷烟厂滤嘴棒的质量以及香烟整支质量有了明显提高。结果是改进后滤嘴棒的质量得分有了很大的提高,吸阻和硬度直接影响着整支香烟的质量,三者成线性关系,吸阻和硬度越大,香烟质量越大,改进后,吸阻和硬度的数据较改进前均有下降,此时不仅香烟的合格率大大提高,同时一年的丝束消耗也降低了4%,为卷烟厂带来了客观的经济效益。同时对圆周和长度在改进前后的结果进行对比分析后发现,改进后的圆周与长度平均值更加集中于技术标准的均值,且方差更小,直观地反映出两者在改进后更高的合格率,从而保证了滤嘴棒的质量。
小结
企业的质量管理是一个非常繁琐而又非常重要的工作。质量管理水平的好坏直接影响到企业的生存发展。将MES环境下卷烟质量在线管理不断地完善以适应企业的日常生产和业务需求,可以极大地提升企业竞争力。卷烟厂基于MES的滤嘴棒在线管理的实施,通过信息流集成和控制集成,对生产全过程进行实时的质量监控,从而实现闭环质量控制,提升了MES环境下卷烟质量在线管理能力和,提高了滤嘴棒的质量,并获得了良好的经济效益。通过对这些问题的探索与实践,相信MES环境下卷烟质量在线管理是实现精细化、均质化、规范化的信息化最佳解决方案。
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