专利名称：一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及烟草生产过程中的控制设备技术领域，特别是涉及一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统。
背景技术：
卷烟制造工艺主要由制丝和卷接包两部分组成，其中制丝工艺过程工序最多，工艺流程最长，而且制丝加工是一个复杂的物理和化学变化过程，其生产过程中含水率和温度的变化以及加料(香)比例和各类掺配品比例的变化，都会影响其感官质量。在以往的质量管理中常采用抽样检验，用过程质量特性值的检验结果来衡量整批产品的质量和过程加工质量，其局限性是显而易见的。而SPC (Statistical Process Control,统计过程控制)技术则强调从整个过程、体系出发来评价质量和解决问题，这也与新版《卷烟工艺规范》所强调的由控制指标向控制参数转变、由结果控制向过程控制转变，以提高加工精度思想是一致的。烟草制丝属流程工业，从国外的行业内状况可看出，目前工业流程自动化已经从对单一生产设备、单一生产流程的控制，发展到对整个生产线的先进控制和优化控制。烟草设备多发性机械异常，烟草制丝生产线上所用的设备，根据其结构特点可划分为以下几类I、滚筒类设备如滚筒式回潮机、加料机、加香机、薄板式烘丝机等,主要由机架、滚筒、传动系统、管路系统、热风系统、电气系统等组成。2、振动槽体类设备如振动输送机(有簧板式、摇杆式)、隧道式回潮机、隧道式烘丝机等。这类设备的物料输送部分均为偏心连杆平衡式振动输送机，由机架、槽体、簧板(或摇杆)、平衡体、偏心连杆机构和电机组成。3、输送带类设备如带式输送机、提升机、喂料机、往复带式布料机、贮柜等。此类设备的物料输送部分由驱动装置、张紧装置、清扫装置、输送带托辊和机架构成。5、物料风送、除尘系统及设备排汽系统物料风送除尘、设备排汽系统是制丝生产线正常运行不可缺少的部分。由以上说明可以看出，烟草制丝工艺过程工序设备非常多，而目前烟草行业使用的SPC系统仅对生产过程与结果进行控制，导致设备维护人员不能及时清楚了解各设备的运行状况，无法指导设备维护人员保养和维护设备，也无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常。此外，现有的SPC系统中采用CPK的形式对工艺质量指标的判定和考核，由于CPK考核只能做到结果的判定，在制丝的加工过程中更多的起到考核的作用，对于生产质量和设备能力的评判没有全过程的评价，对于设备、工艺配套等未涵盖，所以也无法全面地对工艺质量指标进行判定和考核。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统，用于解决现有技术中无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常，同时也无法全面地对工艺质量指标进行判断和考核的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，包括如下步骤SI，识别主机设备在生产中的工艺质量指标，并为主机设备配置与所述工艺质量指标相关的设备参数和工艺参数；S2，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数，将采集的工艺参数和设备参数存储在历史数据库中，并通过关系数据库实现表单化；S3，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备进行设备和工艺分 析；所述设备和工艺分析包括S3-1，对主机设备的工艺性能进行的设备工艺性能分析；S3-2，根据主机设备的输入值、实际值和输出值进行的主机设备闭环回路分析；S3-3，对影响主机设备性能的外部输入进行的外部输入分析；所述外部输入包括工艺配套及来料；S3-4，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析的同种设备对比分析，通过同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能；S4，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行设备和工艺打分。可选地，在步骤S3-1中，所述设备工艺性能分析包括如下步骤a:对闭环类设备S3_l_al,建立一直角二维坐标系,将X轴定义为输入、将Y轴定义为输出，输入为主机设备的设备参数，输出为主机设备的出口的工艺质量指标；在该直角二维坐标系中划分至少一个异常区域和至少一个非异常区域，并对应每个异常区域存储对应的异常描述和异常解决方案；S3-l_a2，根据输出值和输入值的比值获取输出输入比值；S3-l-a3，根据输出输入比值在直角二维坐标系中的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标若批量的落入点在一个异常区域，判断主机设备没有以正常的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备存在异常，根据预设在系统内部的异常原因和分析解决方案，并查看对应该异常区域的相关解决方案；若落入点在一个非异常区域，判断主机设备以预设的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备性不存在异常，以正常的状态进行生产；b :对开环类设备S3-l_bl，获取主机设备的输出值和影响该输出值的所有输入因子；S3-l_b2，根据烟丝批次总的数量和有波动的烟丝批次数量的比值同步计算每一个输入因子对输出值的影响率，按各个影响率的大小对所有输入因子进行排序；S3-l_b3，在主机设备出现异常时，根据输入因子的影响率排序，判断异常的原因，同时给出对应该异常的解决方案。可选地，在步骤S3-2中，所述主机设备闭环回路分析包括如下步骤S3-2-1，根据获取的设定值、实际值和输出值获得设定值曲线、实际值曲线以及输出值曲线；
S3-2-2，获取影响所述设定值的若干分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若干分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因；S3-2-3，根据闭环的实际值和输出值，建立直角二维坐标系，在该直角二维坐标系中划分一个异常区域和一个非异常区域，并对应异常区域存储对应的异常解决方案。可选地，所述主机设备闭环回路分析还包括根据可在线查看的xml格式的传感器维修手册的方法查看异常的解决方案。可选地，在步骤S4中，所述设备和工艺打分包括根据设备工艺性能分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第一级打分；根据主机设备闭环回路分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第二级打分；根据外部输入分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第三级打分；根据同种设备对比分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第四级打分；通过采用CPK与第一级打分、第二级打分、第三级打分及第四级打分相加权之后计算总分的方式对主机设备的质量和性能以及烟 草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核。本发明还提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，包括参数采集模块，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数；设备性能分析模块，与参数采集模块相连，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备的工艺性能进行分析；闭环回路分析模块，根据主机设备的设定值、实际值和输出值进行主机设备闭环回路分析；外部输入分析模块，对影响主机设备性能的外部输入进行分析；所述外部输入分析模块包括对外部来料进行分析的来料分析单元和对外部工艺配套进行分析的工艺配套分析单元；对比分析模块，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能；打分模块，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行打分。可选地，所述设备性能分析模块包括对比显示单元，对比显示主机设备的实际值曲线和设定值曲线；九宫格分析单元，划分异常格区域和非异常格区域，根据主机设备中输出和输入的比值在九宫格的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标；故障分析诊断单元，为每个异常格区域存储对应的异常描述和异常解决方案。可选地，所述闭环回路分析模块包括闭环曲线显示单元，用于显示设定值曲线、实际值曲线或以及输出值曲线；具体指标分解单元，用于获取影响所述设定值的分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因；传感器分析单元，设有可在线查看的xml格式的与主机设备相连的各传感器的传感器维修手册，通过该传感器维修手册获得传感器异常的解决方案。可选地，所述对比分析模块包括同种设备对比单元，用于将同一生产线上至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能；异线分析对比单元，用于将不同生产线的至少两个相同主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过不同生产线的同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能。
可选地，所述打分模块包括对工段中的主机设备进行打分的工段打分单元和对烟草制丝的批次进行打分的批次打分单元。如上所述，本发明的一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统，具有以下有益效果I、本发明能够快速定位引起质量异常的设备、工艺等原因，以解决原统计过程控制系统中只能观察过程和最终质量，但无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常的问题。2、本发明可以使设备维护人员及时清楚了解设备的运行状况，以指导设备维护人员保养和维护设备。3、本发明通过采用CPK与设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析和同种设备对比分析中工段、批次的具体得分相加权的方式计算总分的形式对主机设备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核，取代了现有的SPC系统 中仅通过CPK的形式对工艺质量指标的判定和考核，本发明可以全方位的对设备能力、工艺指标完成情况、来料以及工艺配套等影响因素进行评价。3、本发明实用性强，诊断精确直观，可广泛应用于烟草制丝生产过程质量分析和设备运行情况的分析诊断，对于烟草制丝工艺生产过程的均质化生产有较强的支撑作用。
图I显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的整体流程图。图2显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的设备工艺性能分析的流程图。图3显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的主机设备闭环回路分析的流程图。图4显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统的结构示意图。图5显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统的打分模块的示意图。
具体实施例方式以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式
加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。烟草制丝工艺过程工序设备非常多，而目前烟草行业使用的SPC系统仅对生产过程与结果进行控制，导致设备维护人员不能及时清楚了解各设备的运行状况，无法指导设备维护人员保养和维护设备，也无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常。此外，现有的SPC系统中采用CPK的形式对工艺质量指标的判定和考核，由于CPK考核只能做到结果的判定，且覆盖度很低，对于设备、工艺配套等未涵盖，所以也无法全面地对工艺质量指标进行判定和考核。有鉴于此，本发明提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统，用于解决现有技术中无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常，同时也无法全面地对工艺质量指标进行判断和考核的问题。以下将详细阐述本发明的一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本发明的一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统。首先，本发明提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，本发明的诊断分析方法是以烟草制丝各工序的设备为研究对象，围绕各工序的设备的质量特性点和设备运行参数进行模型构建或者将关键工序的质量特性点与设备性能参数结合形成关键的传递函数，对烟草制丝各工序关键的主机设备的运行状况进行监视和诊断。 同时需要说明的是，本发明中的异常诊断发明是建立在对烟草制丝进行过程控制的SPC系统的基础上进行的。所谓SPC (Statistical Process Control)即统计过程控制，是利用统计方法对过程中的各个阶段进行控制，确定生产过程在管制的状态下，以降低产品品质的变异，从而达到改进与保证质量的目的。请参阅图1，显示为本实施例中的一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的步骤流程图。如图I所示，所述方法包括以下步骤SI，识别主机设备在生产中的工艺质量指标，并为主机设备配置与所述工艺质量指标相关的设备参数和工艺参数。所述设备参数包括设备主要闭环回路的设定值、实际值、输出值、设备闭环回路的分解参数、传感器内部参数等，所述工艺参数包括工艺数据，如温度、水分、流量、环境含水率等等。S2，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数，将采集的工艺参数和设备参数存储在历史数据库中，并通过关系数据库实现表单化。S3，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备进行设备和工艺分析，所述设备和工艺分析包括四部分S3-1,设备工艺性能分析。S3-2，主机设备闭环回路分析。S3-3，外部输入分析。S3-4，同种设备对比分析。以下详细说明上述四种分析。一所述设备工艺性能分析是对主机设备的工艺性能进行的分析，请参阅图2，显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的设备工艺性能分析的流程图，如图2所示，所述设备工艺性能分析包括如下步骤a:对闭环类设备。S3_l_al,建立一直角二维坐标系,将X轴定义为输入、将Y轴定义为输出，输入为主机设备的设备参数，输出为主机设备的出口的工艺质量指标；在该直角二维坐标系中划分至少一个异常区域和至少一个非异常区域，并对应每个异常区域存储对应的异常描述和异常解决方案。S3-l_a2，根据输出值和输入值的比值获取输出输入比值。S3-l_a3，根据输出输入比值在直角二维坐标系中的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标若批量的落入点在一个异常区域，判断主机设备没有以正常的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备存在异常，根据预设在系统内部的异常原因和分析解决方案，并查看对应该该异常区域的相关解决方案；若落入点在一个非异常区域，判断主机设备以预设的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备性不存在异常，以正常的状态进行生产。b :对开环类设备具体地，在本实施例中，所述开环类设备包括松散回潮筒。S3-l-bI，获取主机设备的输出值和影响该输出值的所有输入因子。S3-l_b2，根据烟丝批次总的数量和有波动的烟丝批次数量的比值同步计算每一个输入因子对输出值的影响率，按各个影响率的大小对所有输入因子进行排序。S3-l_b3，在主机设备出现异常时，根据输入因子的影响率排序，判断异常的原因，同时给出对应该异常的解决方案。二所述主机设备闭环回路分析是根据主机设备的输入值、实际值和输出值进行的分析，请参阅图3，显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法的主机设备闭环回路分析的流程图。如图3所示，所述主机设备闭环回路分析包括如下步骤S3-2-1，根据获取的设定值、实际值和输出值获得设定值曲线、实际值曲线以及输出值曲线。S3-2-2，获取影响所述设定值的若干分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若干分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因。S3-2-3，根据闭环的实际值和输出值，建立直角二维坐标系，在该直角二维坐标系中划分一个异常区域和一个非异常区域，并对应异常区域存储对应的异常解决方案。此外，所述主机设备闭环回路分析还包括根据可在线查看的xml格式的传感器维修手册的方法查看异常的解决方案。三外部输入分析是对影响主机设备性能的外部输入进行的分析，所述外部输入包括工艺配套及来料。四在同种设备对比分析中，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析的，通过同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能。S4，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行设备和工艺打分。在S4中，所述设备和工艺打分具体包括根据设备工艺性能分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第一级打分；根据主机设备闭环回路分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第二级打分；根据外部输入分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第三级打分；根据同种设备对比分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第四级打分；通过采用CPK与第一级打分、第二级打分、第三级打分及第四级打分相加权之后计算总分的方式对主机设备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核。
为实现上述方法，本发明提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统。请参阅图4，显示为本发明的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统的结构示意图。如图4所示，所述系统包括参数采集模块I、设备性能分析模块2、闭环回路分析模块3、外部输入分析模块4、对比分析模块5以及打分模块6。以下将详细说明各功能模块的组成及具体实现的功能。参数采集模块1，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数。所述设备参数包括设备主要闭环回路的设定值、实际值、输出值、设备闭环回路的分解参数、传感器内部参数等，所述工艺参数包括工艺数据，如温度、水分、流量、环境含水率等等。所述主机设备包括松散回潮筒、加料机、隧道式回潮机、薄板式烘丝机、气流式烘丝机和掺配加香系统。具体地，所述松散回潮机的输入值为各个设备子闭环数据输出值为烟片丝出口温度；所述加料机的输入值为加料前电子秤流量，输出值为加料瞬时流量；所述隧道式回潮机的输入值为施加蒸汽压力，输出值为烟丝/烟片出口温度；所述薄板式烘丝机的输入值为筒壁温度，输出值为烟丝出口水分；所述气流式烘丝机的输入值为工艺气体温度，输出值·为烟丝出口水分；所述掺配加香机的输入值为电子秤流量，输出值为掺配流量和加香流量。通过采集与主机设备相连的控制器中的参数并将该参数引入至制丝中控系统中完成为主机设备配置设备参数和工艺参数。在本实施例中，还包括一关系数据库和一历史数据库，用于将采集的工艺参数和设备参数存储在历史数据库中，并通过关系数据库实现表单化。同时，在本实施例中，所述工控环境为PLC，例如西门子PLC ;所述编译环境为VISUI0STUDI0 2008编译的操作环境。设备性能分析模块2，与参数采集模块I相连，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备的工艺性能进行分析。所述设备性能分析模块2包括对比显示单元，对比显示主机设备的实际值曲线和设定值曲线；九宫格分析单元，划分异常格区域和非异常格区域，根据主机设备中输出和输入的比值在九宫格的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标；故障分析诊断单元，为每个异常格区域存储对应的异常描述和异常解决方案。具体地，所述设备性能分析模块2可实现对闭环类设备和开环类设备的性能分析。对闭环类设备在本实施例中，所述闭环类设备包括HT隧道式回潮机、薄板式烘丝机、气流式烘丝机、加料机、加香机。建立一直角二维坐标系，将X轴定义为输入、将Y轴定义为输出，输入为主机设备的设备参数，输出为主机设备的出口的工艺质量指标；在该直角二维坐标系中划分九个格区域，形成九宫格分析单元，所述九宫格分析单元中包括至少一个异常格区域和至少一个非异常格区域，在本实施例中，设定落入九宫格中心的格区域为非异常区域，其余8个为异常格区域，对应每个异常区域存储对应的异常描述和异常解决方案(故障分析诊断单元的一部分)。对开环类设备，具体地，在本实施例中，所述开环类设备包括松散回潮筒。获取松散回潮筒的输出值和影响该输出值的所有输入因子；根据合格烟丝批次数量和有波动的烟丝批次数量的比值同步计算每一个输入因子对输出值的影响率，按各个影响率的大小对所有输入因子进行排序。例如，对于松散回潮筒其输出值为出口的烟片温度，输入值为工艺循环风温度、新风温度、工艺循环施加蒸汽流量、负压，四个输入因子均对出口烟片温度有影响，通过建立海量数据指标的相关性分析，以多烟丝批次数据来支撑输入因子对出口的影响率。具体地，比如总共有2000批烟丝批次保存在数据库中，其中对出口烟片温度的波动有1900批是工艺循环风温度引起的，1400批是由于新风温度引起的，500批是由于工艺循环施加蒸汽流量引起的，有O批是由于负压引起的。那么工艺循环风温度、新风温度、工艺循环施加蒸汽流量和负压对出口烟片温度的影响率分别为1900/2000，1400/2000，500/2000，0/2000。而1900批由于工艺循环风温度引起的，具 体分解到各类末端因子，例如1900批中1700批由于工艺循环风温度控制隔膜阀EP控制器失控，100批是由于工艺循环风内部管道有污垢堵塞管道，100批是由于蒸汽来料工艺不正常，操作人员看到相应分解的末端因子可以进行简单的故障排除。在松散回潮筒出现异常时，根据输入因子的影响率排序，判断异常的原因。例如，根据上述对工艺循环风温度、新风温度、工艺循环施加蒸汽流量和负压对出口烟片温度的影响率的计算和排名，在松散回潮筒的出口烟片温度出现异常时，首先查看是否是由工艺循环风温度带来的影响，若不是，按顺序依次查看其它输入因子。闭环回路分析模块3，根据主机设备的设定值、实际值和输出值进行主机设备闭环回路分析。具体地，所述闭环回路分析模块3包括闭环曲线显示单元，用于显示设定值曲线、实际值曲线或以及输出值曲线。根据相关闭环的实际值和PID的输出值,建立直角二维坐标系，在该直角二维坐标系中划分一个异常区域和一个非异常区域，并对应异常区域存储对应的异常解决方案，形成一闭环散点图。具体指标分解单元，用于获取影响所述设定值的分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因。例如在薄板式烘丝机内有4个闭环，在针对薄板式烘丝机的闭环回路分析中，我们会放入4个闭环的设定值、实际值、输出值，然后在4个闭环散点图中，把实际值和输出值做比，找出薄板式烘丝机的闭环回路是否工作在一个正常范围之内。传感器分析单元，设有可在线查看的xml格式的与主机设备相连的各传感器的传感器维修手册，通过该传感器维修手册获得传感器异常的解决方案。例如，温度仪、蒸汽压力仪、蒸汽流量计、风速仪、压差传感器等维修的方法或故障异常的原因的解决方案。外部输入分析模块4，对影响主机设备性能的外部输入进行分析；所述外部输入分析模块4包括对外部来料进行分析的来料分析单元和对外部工艺配套进行分析的工艺配套分析单元。来料分析单元进行的分析包括前级设备的流量、水分、温度的分析，具体分析历史曲线，平均值和标准偏差，工艺配套分析单元进行的分析则包括工艺蒸汽的流量和温度，也是分析历史曲线、平均值和标准偏差。对比分析模块5，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能。
具体地，所述对比分析模块5包括同种设备对比单元和异线分析对比单元。同种设备对比单元，用于将同一生产线上至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能。异线分析对比单元，用于将不同生产线的至少两个相同主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过不同生产线的同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能。通过同种设备的输入或输出之间的差异，设备维护人员可以直观了解性能较差或存在问题的主机设备，清楚了解主机设备的运行状况，使技术人员及时对性能较差或存在问题的主机设备做进一步分析检查。所以本实施例可以很好地指导设备维护人员保养和维护主机设备。由上可见，通过本发明的诊断分析系统，设备维护人员还可以清楚了解各设备的 运行状况，本发明的诊断分析系统可以指导设备维护人员保养和维护设备，指导设备维护人员对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常。打分模块6，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行打分。如图5所示，所述打分模块6包括对工段中的主机设备进行打分的工段打分单元和对烟草制丝的批次进行打分的批次打分单元。在本实施例，工段打分单元包括对工段中的多个主机设备进行打分，批次打分单元包括切片段打分、加料段打分、切丝段打分以及烘丝段打分。具体地，工段打分单元和批次打分单元根据设备工艺性能分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第一级打分、根据主机设备闭环回路分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第二级打分、根据外部输入分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第三级打分、根据同种设备对比分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第四级打分。通过第一级打分，在设备工艺性能分析过程中，为主机设备、烟草制丝的工段和批次进行一个评价；通过第二级打分，在主机设备闭环回路分析过程中，为主机设备、烟草制丝的工段和批次进行一个评价，第二级打分至少包括，在闭环控制回路中的主机设备存在异常时在主机设备、烟草制丝的工段和批次的评分中会扣去相应的分值。通过第三级打分，针对外部输入分析过程中，为主机设备、烟草制丝的工段和批次进行一个评价；通过第四级打分，针对同种设备对比分析过程中，为主机设备、烟草制丝的工段和批次进行一个评价。最后打分模块6通过采用CPK与第一级打分、第二级打分、第三级打分及第四级打分相加权之后计算总分的方式对主机设备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核。本发明通过采用CPK与设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析和同种设备对比分析中设备、工段、批次的具体得分相加权的方式计算总分的形式对主机设备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核，取代了现有的SPC系统中仅通过CPK的形式对工艺质量指标的判定和考核，本发明可以全方位的对设备能力、工艺指标完成情况、来料以及工艺配套等影响因素进行评价。从上面的描述可以知道，本发明的质量控制与诊断分析方法是基于设备分析之中，对每个产生工艺质量指标的主机设备设计一套个性化的分析子系统，每个主机设备的分析子系统由上述四个单独的分析模块(设备性能分析模块2、闭环回路分析模块3、外部输入分析模块4、对比分析模块5)组成，通过对四个分析模块的串联形成了设备评分(打分模块6)，而设备评分则包含了工段得分和批次得分。综上所述，本发明的一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统，具有以下有益效果I、本发明能够快速定位引起质量异常的设备、工艺等原因，以解决原统计过程控制系统中只能观察过程和最终质量，但无法对各种原因所造成的烟丝质量波动进行快速诊断以及时排除异常的问题。2、本发明可以使设备维护人员及时清楚了解设备的运行状况，以指导设备维护人员保养和维护设备。3、本发明通过采用CPK与设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析和同种设备对比分析中工段、批次的具体得分相加权的方式计算总分的形式对主机设 备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核，取代了现有的SPC系统中仅通过CPK的形式对工艺质量指标的判定和考核，本发明可以全方位的对设备能力、工艺指标完成情况、来料以及工艺配套等影响因素进行评价。3、本发明实用性强，诊断精确直观，可广泛应用于烟草制丝生产过程质量分析和设备运行情况的分析诊断，对于烟草制丝工艺生产过程的均质化生产有较强的支撑作用。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，其特征在于，包括如下步骤 SI，识别主机设备在生产中的工艺质量指标，并为主机设备配置与所述工艺质量指标相关的设备参数和工艺参数； S2，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数，将采集的工艺参数和设备参数存储在历史数据库中，并通过关系数据库实现表单化； S3，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备进行设备和工艺分析；所述设备和工艺分析包括 S3-1，对主机设备的工艺性能进行的设备工艺性能分析； S3-2，根据主机设备的输入值、实际值和输出值进行的主机设备闭环回路分析； S3-3，对影响主机设备性能的外部输入进行的外部输入分析；所述外部输入包括工艺配套及来料； S3-4，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析的同种设备对比分析，通过同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能； S4，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行设备和工艺打分。
2.根据权利要求I所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，其特征在于，在步骤S3-1中，所述设备工艺性能分析包括如下步骤 a :对闭环类设备 S3-l_al,建立一直角二维坐标系,将X轴定义为输入、将Y轴定义为输出，输入为主机设备的设备参数，输出为主机设备的出口的工艺质量指标；在该直角二维坐标系中划分至少一个异常区域和至少一个非异常区域，并对应每个异常区域存储对应的异常描述和异常解决方案； S3-l-a2，根据输出值和输入值的比值获取输出输入比值； S3-l-a3，根据输出输入比值在直角二维坐标系中的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标若批量的落入点在一个异常区域，判断主机设备没有以正常的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备存在异常，根据预设在系统内部的异常原因和分析解决方案，并查看对应该该异常区域的相关解决方案；若落入点在一个非异常区域，判断主机设备以预设的状态完成相应的工艺质量指标，主机设备性不存在异常，以正常的状态进行生产；b :对开环类设备 S3-l-bI，获取主机设备的输出值和影响该输出值的所有输入因子； S3-l-b2，根据烟丝批次总的数量和有波动的烟丝批次数量的比值同步计算每一个输入因子对输出值的影响率，按各个影响率的大小对所有输入因子进行排序； S3-l-b3，在主机设备出现异常时，根据输入因子的影响率排序，判断异常的原因，同时给出对应该异常的解决方案。
3.根据权利要求I所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，其特征在于，在步骤S3-2中，所述主机设备闭环回路分析包括如下步骤 S3-2-1，根据获取的设定值、实际值和输出值获得设定值曲线、实际值曲线以及输出值曲线；S3-2-2，获取影响所述设定值的若干分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若干分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因； S3-2-3，根据闭环的实际值和输出值，建立直角二维坐标系，在该直角二维坐标系中划分一个异常区域和一个非异常区域，并对应异常区域存储对应的异常解决方案。
4.根据权利要求3所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，其特征在于，所述主机设备闭环回路分析还包括根据可在线查看的xml格式的传感器维修手册的方法查看异常的解决方案。
5.根据权利要求I所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法，其特征在于，在步骤S4中，所述设备和工艺打分包括 根据设备工艺性能分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第一级打分； 根据主机设备闭环回路分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第二级打分； 根据外部输入分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第三级打分； 根据同种设备对比分析的结果对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行第四级打分； 通过采用CPK与第一级打分、第二级打分、第三级打分及第四级打分相加权之后计算总分的方式对主机设备的质量和性能以及烟草制丝中的工艺质量指标进行判定和考核。
6.一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，其特征在于，包括 参数采集模块，在烟草制丝过程中采集主机设备的工艺参数和设备参数； 设备性能分析模块，与参数采集模块相连，根据采集的主机设备的工艺参数和设备参数对主机设备的工艺性能进行分析； 闭环回路分析模块，根据主机设备的设定值、实际值和输出值进行主机设备闭环回路分析； 外部输入分析模块，对影响主机设备性能的外部输入进行分析；所述外部输入分析模块包括对外部来料进行分析的来料分析单元和对外部工艺配套进行分析的工艺配套分析单元； 对比分析模块，将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能； 打分模块，根据设备工艺性能分析、主机设备闭环回路分析、外部输入分析以及同种设备对比分析对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行打分。
7.根据权利要求6所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，其特征在于，所述设备性能分析模块包括 对比显示单元，对比显示主机设备的实际值曲线和设定值曲线； 九宫格分析单元，划分异常格区域和非异常格区域，根据主机设备中输出和输入的比值在九宫格的落入点，判断主机设备是否以正常的状态完成相应的工艺质量指标； 故障分析诊断单元，为每个异常格区域存储对应的异常描述和异常解决方案。
8.根据权利要求6所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，其特征在于，所述闭环回路分析模块包括 闭环曲线显示单元，用于显示设定值曲线、实际值曲线或以及输出值曲线； 具体指标分解单元，用于获取影响所述设定值的分解变量与常量，在设定值曲线与实际值曲线超过预设偏差范围时，根据所述设定值的若分解变量与常量，判断主机设备闭环回路中设定值和实际值出现偏差的原因； 传感器分析单元，设有可在线查看的xml格式的与主机设备相连的各传感器的传感器维修手册，通过该传感器维修手册获得传感器异常的解决方案。
9.根据权利要求6所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，其特征在于，所述对比分析模块包括 同种设备对比单元，用于将同一生产线上至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过同种设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性能； 异线分析对比单元，用于将不同生产线的至少两个相同主机设备的输入或输出进行对比分析，并通过不同生产线的同种主机设备的输入或输出的差异大小判断主机设备的性倉泛。
10.根据权利要求6所述的烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析系统，其特征在于，所述打分模块包括对工段中的主机设备进行打分的工段打分单元和对烟草制丝的批次进行打分的批次打分单元。
全文摘要
本发明提供一种烟草制丝过程中的质量控制与诊断分析方法及系统，所述系统包括采集主机设备的工艺参数和设备参数的参数采集模块；对主机设备的工艺性能进行分析的设备性能分析模块；对主机设备闭环回路分析的闭环回路分析模块；对影响主机设备性能的外部输入进行分析的外部输入分析模块；将至少两个相同的主机设备的输入或输出进行对比分析的对比分析模块；对工段中的主机设备和烟草制丝的批次进行打分的打分模块。本发明能够快速定位引起质量异常的设备、工艺等原因，使设备维护人员及时清楚了解设备的运行状况，同时本发明可以全方位的对设备能力、工艺指标完成情况、来料以及工艺配套等影响因素进行评价。
文档编号G01M99/00GK102919995SQ20121043145
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者周永森, 凌卫民, 戴志渊, 邢伟标, 施隽明, 陈佳炜, 杨光锐, 黄国樑, 樊盛炯, 潘琍, 林祖帅 申请人:上海烟草集团有限责任公司, 北京达特烟草成套设备技术开发有限责任公司