【www.zhangdahai.com--其他范文】
牛燕丽， 王乐军， 赵德华， 钱传林， 王林枝
(湖北中烟工业有限责任公司武汉卷烟厂， 湖北，武汉 430000)
烟草作为我国重要的经济作物，其发展直接影响国民经济整体发展，为了生产更多高质量、高品质的卷烟，陈得丽等[1]将AHP-模糊算法应用到卷烟制丝工作之中，利用算法在不同工段和工序等方面构建评价结构，根据各层级间指标权重建立表征函数，使用综合得分Sbatch模型评估卷烟烟丝质量，通过过程控制加强质量控制结果。袁海霞等[2]提出设计了一个柔性风选系统，在三级风选箱体的控制下，通过不同等级的风筛选烟叶、烟梗和烟丝，剔除烟丝中的杂质，提升烟丝质量。
但随着人们对烟丝质量和包装质量要求的不断提高，这些技术操作很难有效控制卷烟的整个生产过程。当烟丝质量不合格，且没有及时反馈不合格信息时，会影响卷烟包装质量。此次研究结合上述现有技术，设计了一个卷烟生产质量信息化管控系统，通过全过程的质量管控提高卷烟包装质量。
1.1 设计电压输出电路控制电平
为了排除外界干扰对信息化管控系统的影响，控制系统大多采用电池供电，但当输入信号为交流时，由于后期运算放大器反向偏置截止的影响，正负半波输出波形存在严重的失真问题。此外，A/D转换器不能有效地提取负半周信号，系统在工作过程中存在负峰值失真现象。对此，本次设计确定了零基线信号的电平，并通过施加直流偏置来重新设置电平范围[3],选择单片机STM32F103C8T6，设置A/D采集范围为0～3.3 V，交流信号零基线调整至1.5 V，参考电压输出电路如图1所示。
图1 参考电压输出电路
图1中，使用可控精密稳压源芯片TL431，已知其动态阻抗为0.2 Ω，适用于运放电路。当图2中的电阻R2与R4能够确定数值时，根据二者对3.3 V电压的反馈，控制电平。
1.2 完善滤波电路处理前端干扰
管控系统以信号采集为基础，此项工作是影响系统管控效果的重要环节之一。已知信号采集过程中出现的前级运放漂移会造成一定程度的偏差，影响有效信号的采集效率，因此在高通滤波能够稳定工作的前提下，设计低通滤波电路完善整体滤波电路，如图2所示。
图2 二阶低通滤波电路
图2中，当滤波器各个电容、各个电阻完全相等时，能够将截止频率控制在400 Hz，同时将增益扩大到2倍。该电路通过过滤的方式控制低频信号工作，经信号放大处理后，向其他端口传输信息[4]，强化系统处理信号的能力。
全过程质量控制涵盖卷烟的生产、形成和完成等过程稳态监控。通过对工艺标准化参数的有效控制，规范设备的生产。系统根据当月的生产计划选择卷烟生产车间和部门，然后将来自制丝车间、卷车室、质量技术部的数据发送到生产部。根据生成计划的内容，建立生产调度指令，控制设备对卷烟的生产。结合卷烟生产全过程，提出了卷烟生产线内外工艺要求。生产过程需要与制丝控制单元和线圈、连接、保证控制单元配合实现。控制体系要求质量管理单位对生产进度计划、工艺标准、工艺类型等进行调整，对已发布但未实施的工艺要求可动态回收,对于生产阶段的工艺标准，可以不断更新，通过2个单位的协调，保证卷烟生产全过程的标准化。
在卷烟生产的全过程中，每批加料的批次、牌号等相关操作保持不变，如当天的加料序号为1、2、3、4、5，批次为年/月/日，配方号为19、33，日常生产计划需要多次调整，需要对系统进行在线跟踪。本研究将生产批次重新定义,次数为1、2、3等,批次为月/日,品牌为配方编号P1、P2、P3等，设置工艺标准化参数，包括总量增加、数据变更、动态发布。在数量增加方面，直接增加新配方、新标准；
在数据变更方面，将现行标准设置为无效后，增加新的标准化参数,过期标准直接删除。根据以上内容，在系统的质量标准表中，增加“次数”字段，输入更完整的工艺标准化参数。在这个设计中，将“Times”的值设置为1，并且每天早上更新标准。
2.1 建立数据在线采集与显示模块
数据在线采集模块采用DAQmx VI函数，通过在LabVIEW中调用实现,因此该功能安装在设计的系统中，点击鼠标右键选择数据采集，再点击DAQ助手添加到程序框图中。DAQ助手初始化运行，根据设置的批次参数，生成任务对话框，选择采集信号后，点击模拟输入和生成电流，点击通信硬件的物理通道按键，设置数据采集卡的参数。已知接口产生的信号输入范围、采集方式、读取采样和采样率等参数选项，因此需要合理设置这些参数来控制数据采集结果。默认采集方式包括按需采样、定时采样、N次采样和连续采样。为了控制香烟的质量，需要更精确的数据，因此设置了连续采样模式，并通过操作面板上的“采样”键实现系统的连续采样。系统执行信号采样工作时，利用傅里叶变换公式，采集连续信号：
(1)
图3 数据处理模块面板
图3中，深色曲线表示正常信号,浅色曲线表示异常信号。点击“选择文件”按钮获取采集到的信号，选择要生成相应卷烟生产信息的文件批,选择文件后，点击生成按钮，得到生产信息曲线。曲线对应整个生产过程的实际时间点。根据上述界面显示实时生产数据,曲线波动范围小时，该阶段产品质量在标准化范围内；
当曲线波动幅度较大时，说明现阶段生产存在问题，需要进行系统管理和控制[6]。
2.2 设计生产质量动态评估过程
显示模块生成的曲线可以直接反映卷烟生产过程的质量，但不能给出实际数据来描述质量水平，因此结合有序加权算子C-OWA设计了卷烟生产质量的动态评价过程。假设生产质量A的决策数据集为(a1,a2,…,an)，数据集合中的各个参数按照从小到大的顺序排列，对应的评价结果用(k1,k2,…,kn)表示。加权决策数据，根据组合数的性质计算加权向量ωm+1，得到：
(2)
(3)
(4)
式中,i表示若干个数据。通过以上过程，设计了产品质量动态评价过程，实现了对图3所示数据的评价，根据评价结果确定产品质量，为系统的全过程信息管理和控制提供了参考标准。
2.3 构建自动监测与报警融合模型管控生产过程
基于动态评价结果，建立自动监测与报警融合模型，实现了卷烟生产质量的全过程信息管理与控制[7-8]。
在建立模型之前，首先建立模型的基本结构，如图4所示。
图4 自动监测与报警融合模型基本结构
根据图4可知，该模型按照“输入-处理-输出”过程对卷烟生产质量进行控制,同时在这一过程中发挥着数据识别技术、数据挖掘技术和决策功能的作用。系统通过对输入的产品质量评价结果进行处理，根据评价结果的级别反馈不同类型的报警内容，为各个环节提供有效的管理和控制数据。其中，利用数据识别技术快速提取存在质量问题的信号，依靠下列式(5)获得识别结果：
H=h(T,b,f)+r
(5)
式中,H表示识别结果,h(T,b,f)表示在时间T、误差b以及评价f影响下识别函数,r表示异变指标。利用式(5)控制模型的数据识别功能，实现对卷烟实时生产状态的自动监测[9]。数据挖掘技术依赖式(6)的聚类准则，对监测数据进行处理，为生成预警内容提供依据：
(6)
式中,W表示聚类准则,m表示数据簇的个数,i表示数量,λ表示数据集合中的点,qi表示数据簇的平均值。根据生产中存在质量问题的环节，为产出提供异常数据定位数据[10]。决策功能根据前两层获取的信息直接生成报警界面，统计车间、生产时间、工艺进度、准备阶段、问题数量和类型。在该模型的操作支持下，系统实现了卷烟生产质量全过程的信息管理和控制。
3.1 测试准备
为了进一步验证所设计系统的管控效果，将其设为实验组，将文献[1]方法和文献[2]方法的管控系统分别作为对照组A和对照组B，通过实际应用测试的方式比较不同系统应用下的卷烟生产质量。
选择某个卷烟生产质量未达到预期标准的车间，分别利用3种不同的系统管控卷烟生产全过程,该生产车间中已经存在能正常运作的卷烟生产设备，无需准备生产工具。选择一级分离腔体和真空离心分离腔体，用于分离卷烟标签与烟丝,选择电子秤称重单只卷烟的烟丝重量。实例测试共设置2个测试阶段，通过多组比较的方式，分析系统的管控效果。
3.2 卷烟包装质量
让车间执行卷烟生产任务，分别将不同的系统应用到管控工作当中，图5为生产结束后，随机抽取的3组卷烟成品。
(a) 实验组
根据图5显示的实际结果可知，2个对照组的香烟标签烟丝压紧不良，且起皱，烟丝未填充均匀，堆积在标签顶部，而实验组的香烟标签完好，在整体包装上，所设计系统的控制效果较好。
3.3 称取卷烟重量
拆除不同测试组的卷烟标签，获得3组烟丝。挑选3组烟丝中未成丝的烟梗，如图6所示。利用电子秤称重每一支卷烟的烟丝重量，已知该厂家生产的卷烟，要求单支重量在1.05～1.15 g之间，表1为3个测试组的卷烟烟丝称重结果。
表1 单支卷烟的烟丝重量称取结果 单位:g
利用表1整理电子秤的3组烟丝称重结果，实验组的单支卷烟烟丝重量，在厂家规定的1.05～1.15 g之间，而对照组A的单支卷烟烟丝重量大多数超过了1.15 g，对照组B则大部分不足1.05 g。根据图6显示的结果可知，实验组的烟梗尽管不够纤细，但成丝细腻，而2个对照组的烟梗过大、过长，说明其在烟丝制作过程中的管控效果不佳，所以图5中的(b)露出大量烟丝、(c)则缺少烟丝导致标签未被填满，影响了整个卷烟的包装质量。
(a) 实验组
本文通过数据在线采集与显示模块实时获取生产全过程信息，引入有序加权算子评价卷烟生产质量，联合自动监测与报警融合模型，将监测与预警融合，实现对各个生产环节的质量管控，为卷烟生产质量的提升提供了更加可靠的技术。
但此次设计的系统，没有对其耗能情况进行测试，所以应用该系统可能会增加能耗，从而增加生产成本。今后可以利用评估函数分析系统使用能耗，并调整部分系统硬件，将整体能耗控制在一个合理的范围内，节省生产成本。
猜你喜欢烟丝卷烟全过程全过程人民民主与全过程民主立法公民与法治(2023年2期)2023-03-31不同因素对烟丝填充值的影响研究南方农业(2022年13期)2022-08-03土建工程中全过程造价管理的有效应用建材发展导向(2021年7期)2021-07-16膨胀烟丝回潮系统的改进烟草科技(2020年3期)2020-05-19基于相似性原理的烟丝结构分布稳定性评价江西农业学报(2019年6期)2019-06-26结存烟丝返掺方式的选择消费导刊(2018年8期)2018-05-25让创新贯穿深化医改的全过程中国卫生(2016年3期)2016-11-12全过程造价管理模式下的工程造价控制探讨中国房地产业(2016年9期)2016-03-01卷烟包装痕迹分析中国质量与标准导报(2014年10期)2014-02-28我国卷烟需求预测研究述评中国烟草学报(2012年4期)2012-04-09本文来源：http://www.zhangdahai.com/shiyongfanwen/qitafanwen/2023/0917/655364.html
