制丝线防差错系统的研发.docx
- 文档编号:25294602
- 上传时间:2023-06-07
- 格式:DOCX
- 页数:39
- 大小:1.57MB
制丝线防差错系统的研发.docx
《制丝线防差错系统的研发.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《制丝线防差错系统的研发.docx(39页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
制丝线防差错系统的研发
红云红河集团2018年QC成果发布会
制丝线防差错系统的研发
(创新型)
会泽卷烟厂制丝车间奋进QC小组
2018年4月
前言
随着制丝生产线规模的增大,为适应烟丝物料分组加工、柔性控制的要求,制丝生产模式逐渐向多路径、多过程的方向转变,各种对顶式的贮存柜数量众多,且进出柜作业频繁,系统集成技术要求高且复杂程度也不断加大。
目前,我厂制丝线在批次化生产模式下,其控制系统普遍缺乏自动判断选柜是否正确的功能,单纯地依靠人工校验和判断,无法有效避免进出料错误的问题,甚至造成重大质量事故,而车间内的贮柜在进出料时,也需要现场操作工在每批次开始前,用记号笔在白板上进行相应批次号的标注,费时费力。
而且,制丝车间的所有香糖料罐在进出料时,都需要现场操作工通过电话或对讲机和中控进行沟通确认香糖料牌号,双方核对后才开始过料,耗时费力。
所以,为了满足当前的需求,我厂目前亟待探索一种新的方法来提高管理效率,杜绝误操作现象和降低劳动强度。
为此,我们奋进QC小组在借鉴相关资料后,试图研制一种高效便捷的防差错控制系统来满足实际生产需求。
一、小组概况
课题名称
制丝线防差错系统的研发
小组名称
奋进QC小组
成立时间
2013.3
小组注册号
HH4QC-17-13
课题注册编号
HH4QC-17-13-13
课题类型
创新型
活动时间
2017年3月1日——2017年12月30日
小组成员
8人
活动次数
20次
出勤率
100%
序号
姓名
性别
文化程度
职务/职称
小组分工
1
邱宇祥
男
本科
电修班长
组长、统筹规划tongchouguihua
2
田德兴
男
本科
副主任
组员、组织协调
3
张兴礼
男
本科
设备员
组员、配件调配
4
肖智斌
男
本科
电修人员
组员、分析材料
5
钱灏
男
本科
电修人员
组员、资料整理、发布
6
张程
男
本科
工艺员
组员、工艺知识顾问
7
崔家雄
男
本科
电修人员
组员、现场实施
8
彭艳萍
女
本科
资料管理员
组员、资料整理
制表人:
钱灏时间:
2017年3月5日
二、选择课题
1.问题的提出
1.1沟通不准确引起中控误操作
贮存柜和糖料罐进出料作业前,采用人工核对的方式,由中控操作人员和现场操作人员进行对讲机沟通确认,每日需要近百次的核对校验,操作人员的劳动强度和工作压力较大,且可靠性较差,一旦出现疏忽和误操作,不但影响批次生产时间,造成巨大的经济损失,甚至出现严重的质量事故。
具体如图2-1。
流程图2-1
制图:
崔家雄时间:
2017年3月20日
人工核对
人工核对
香糖料进出料流程图2-2
制图:
崔家雄时间:
2017年3月21日
沟通中采用的方式为对讲机,但对讲机沟通容易受到以下几方面的干扰:
(1)车间设备运行时,噪音干扰沟通,容易出现误听,导致操作错误;
(2)现场操作人员工作时,对讲机无法随身携带,导致沟通不及时,中控人员需跑到现场确认,耗时费力,影响生产效率;
(3)沟通时,对讲机信号容易受到干扰,杂音大,清晰度低,难以快速有效沟通。
小组成员对2016年8月—2017年2月因为中控操作员和现场的沟通问题造成的误操作情况进行了调查,如表1所示:
表1:
2016年8月—2017年2月中控室因沟通问题导致的误操作调查表
序号
时间
误操作次数(次/月)
1
2016年8月
3
2
2016年9月
5
3
2016年10月
4
4
2016年11月
3
5
2016年12月
3
6
2017年1月
4
7
2017年2月
2
平均
3.4
(注:
此处误操作次数包含出错后经发现改正未造成质量影响的情况)
制表:
肖智斌时间:
2017年4月2日
1.2手写糖香料信息效率低下
目前通过在白板上手写香糖料信息的防差错控制,原始的方式,即把手写的白板悬挂在糖料罐或贮柜旁边,以人眼观察的的方式进行核对,效率低下且容易出错。
如图2-4所示:
图2-4
制图:
崔家雄时间:
2017年4月5日
2.分析问题
通过小组成员对存在问题的分析认为:
我厂制丝生产线现有的防差错技术、措施和方法已经无法满足当前工作任务的需求,我们急需创新求实,采取措施摆脱现况。
3.提出课题
能否研发一种新的系统,能够实现双方同步实时沟通,不易受到外界噪音等多方面的干扰,将沟通的的有效性扩大,小组成员经过激烈的讨论,提出了相应的思路:
研发构思:
利用网络通讯,可有效避开车间噪音的干扰,通过网络进行数据传输,在确认前可以反复核对,同时需要现场操作工和中控人员双边确认后才能生效,而且操作人员的误操作要有预警反馈。
根据分析,小组初步确定课题为:
研发一种可以实现操作人员间的信息实时互通的控制,将沟通后的反馈信息通过屏幕显示出来,杜绝操作人员因沟通导致的误操作现象。
4.课题借鉴查新
小组通过行业资讯及国家知识产权局网站搜索,发现有类似设备产品,查询结果如表2-4所示。
来源
文献/专利名称
使用技术
解决问题
借鉴的经验/信息
行业内
《基于底层电控的卷烟制丝工艺质量安全“防差错”系统》
底层编写PLC程序来实现防差错功能。
质量事故、工艺质量安全。
1.人为操作失误、PLC控制程序丢失或缺陷会造成进、出柜工艺质量事故;
2.进、出柜进行批次牌号比对;
3.增加进柜确认按钮;
4.利用储丝柜的隔离开关进行进出柜确认;
5.杜绝工艺质量事故发生,特别是窜牌事故。
行业内
《基WinCC贮存柜生产防差错系统的开发》
WinCC上位系统平台编写C脚本程序。
避免制丝线贮存柜进出料错误。
1.贮柜比对信息显示在WinCC监控画面上;
2.杜绝了进出料错误的发生。
行业内
《滤棒防差错监控系统的设计》
基于WinCC平台,通过集成可编程控制器(PLC)、无线射频识别(RFID)、过程控制标准(OPC)等关键技术,开发覆盖整个滤棒应用环节管控一体化的滤棒防差错监控系统,实现全过程实时防差错。
实现了滤棒应用全过程的实时防
差错,消除了各种干扰(特别是人为因素)给生产一致性所带
来的重大风险。
1.差错截止率100%,防差错效果明显,完全杜绝。
行业外
《装配线自动化防差错技术应用》
通过采用不同的电器检测元件,编写相应的PLC程序,保证在错漏情况发生时,能够报警或停机。
防止错漏装配,保证装配质量。
1.各检测元件均正常的情况下,能保证零缺陷,杜绝质量缺陷。
表2-4
制表:
崔家雄时间:
2017年4月9日
借鉴查新的结论:
目前行业内外虽然有类似的系统,但是都不能满足本厂实际生产需求,我们借鉴相关经验后,仍需再创新。
5.选定课题
通过以上分析,小组成员一致同意此次活动的课题为:
制丝线防差错系统的研发
三、设定目标及目标可行性分析
1.设定目标
小组把目标定为:
研发一种制丝线防差错系统,能够将因为中控和现场的沟通不畅而导致的误操作次数由现在的3.4次/月控制在1次/月以下。
表3-1
制表:
崔家雄时间:
2017年4月12日
2.目标可行性分析
1.借鉴对比
通过之前搜寻的防差错系统研发的相关文献/专利,我们发现他们都能完全杜绝工艺质量事故。
行业内也能通过在底层PLC及WinCC平台上编写相应的比对程序杜绝工艺质量事故,所以我们通过努力应该也能达到。
2.双边确认
行业内以往经验告诉我们,PLC控制程序丢失或缺陷偶尔会造成进、出柜工艺质量事故,这也启示WinCC平台会不会也偶尔会造成类似工艺质量事故,我们应该从另外一个角度出发,开发一个只以厂部下达的调度计划为准的防差错系统,脱离车间底层PLC或车间WinCC的依赖,把这种车间内部的系统故障(PLC故障或WinCC故障)也做为防差错的一部分。
而这种想法是可行的,厂部MES的生产调度或纸质调度单都能下发到每一个MES终端或操作人员,相应的人员都能获取调度计划,这样通过一种防差错方式,中控操作人员和现场操作人员能够形成一个相互监督的关系。
3.网络传输方式
目前信息化水平完全可以通过有线或无线的方式将信息进行快速地传递,人们可以用手持设备来获取和确认信息,不必通过按钮或点击设备操作屏来完成,大大增加了灵活性,同时,可以保证我们信息的实时性,通过网络传输信息,减少了中间因沟通问题带来的不确定性因素,例如车间的噪音干扰,发音不准等问题,使信息的呈现更准确清晰。
4.废除手写方式
各种各样的显示设备提供了多样的显示信息,我们不必还像之前手写信息,完全可以在确认信息通过之后让它自己显示信息,大大减少了重复的劳动。
综上结论:
小组可以实现设定的目标。
四、提出方案并确立最佳方案
(一)总体方案的提出及选择
经过小组讨论分析后,提出3种总方案,如图4-1所示:
图4-1总体方案树图
方案一:
基于底层PLC防差错系统
设计思路
在PLC程序中建立数据块,根据不同的储柜号设置对应的批次号、牌号、进柜时间等数据。
当前工单的批次等信息传递到PLC程序中的另一个数据块,在PLC中编写防差错功能程序,两个数据块的批次信息相比对。
储柜进料:
当前进料工单的批次与储柜批次进行比对,如果一致则允许进料,如不一致,则禁止进柜并做报警信息提示。
储柜出料:
当前出料工单的批次与储柜批次进行比对,如果一致则允许出料,如不一致,则禁止出柜并做报警信息提示。
糖香料进出料与储柜进出料类似。
相应的批次及牌号信息只能在现场工艺段的监控终端上看到。
模拟实验
以车间叶片处理段做基于底层PLC防差错的模拟试验,预混柜进出料及储叶柜进料防差错功能都符合思路。
但同时也带来相应的负面效果,就是批次间耗时较为严重,以叶片进柜为例,从预混柜出料到储叶柜,要等到这批次完全进叶柜了才能开始下一个批次的工单,不然上一批次路途上的叶片由于防差错功能就不能进柜了,基本上每个批次都要等15分钟左右才能下新一个批次的工单。
方案二:
基于WinCC平台防差错系统
设计思路
在PLC程序中建立数据块,根据不同的储柜号设置对应的批次号、牌号、进柜时间等数据。
WinCC中设置对应的过程变量,用全局脚本VBS编写防差错功能。
储柜进料:
当前进料工单的批次与储柜批次进行比对,如果一致则允许进料,如不一致,则禁止进柜并做报警信息提示。
储柜出料:
当前出料工单的批次与储柜批次进行比对,如果一致则允许出料,如不一致,则禁止出柜并做报警信息提示。
糖香料进出料与储柜进出料类似。
相应的批次及牌号信息只能在现场工艺段的监控终端上看到。
模拟实验
以车间叶片处理段做基于底层PLC防差错的模拟试验,预混柜进出料及储叶柜进料防差错功能都符合思路。
但同时也带来相应的负面效果,就是批次间耗时较为严重,以叶片进柜为例,从预混柜出料到储叶柜,要等到这批次完全进叶柜了才能开始下一个批次的工单,不然上一批次路途上的叶片由于防差错功能就不能进柜了,基本上每个批次都要等15分钟左右才能下新一个批次的工单。
方案三:
基于应用层软件防差错系统
设计思路
厂部MES生产调度能够下发到车间中控及现场操作人员,他们都能分别获取到生产调度计划。
中控操作工依据MES调度单用车间生产管理系统生成工单,当中控工选取储柜时触发一个信息,此信息传递到现场操作工最为方便使用的设备上,现场操作工将此信息与MES终端的调度单相核对,并到现场储柜确认无误后,在设备上确认通过。
该方式不与储柜批次强行联锁。
糖香料进出料与储柜进出料方式类似。
流程1:
厂部MES下达调度计划(调度单),信息存储于MES数据库,现场MES终端及中控MES终端从MES数据库读取调度信息,现场操作工及中控操作工都能分别获取到生产调度计划,无论是直接查看MES系统还是查看打印出来的调度单,调度信息都来源于MES数据库。
流程2:
中控操作工依据调度单在制丝车间生产管理系统中生成工单,工单包括工艺参数、进柜号、出柜号等信息,这些信息存储于制丝车间生产管理系统数据库。
当某一批次要开始生产时,中控操作工下达任务后,WinCC监控软件就从制丝车间生产管理系统数据库读取信息,接着执行工单后WinCC监控软件把信息传递给底层PLC控制程序,但进、出柜,进、出罐信息不参与传递。
流程3:
中控操作工在WinCC控制面板上选择进柜号或出柜号后组合启动设备进行生产,在选择进柜号或出柜号的时候会触发信息,此触发信息存储于制丝车间生产管理系统数据库。
流程4:
现场操作工使用的最为方便的设备(如平板或手机之类)从制丝车间生产管理系统数据库读取触发信息,现场操作工通过触发信息获知中控操作工所做操作的信息(包含进或出柜操作、储柜号),然后现场操作工和之前他从MES终端获知的调度信息相比对,同时现场查看设备状况正常,如信息一致、设备状况正常,则确认通过,如信息不一致、设备状况异常,则确认不通过。
确认信息存储于制丝车间生产管理系统数据库。
流程5:
WinCC监控软件读取确认信息,若确认通过,信息显示系统数据库从制丝车间生产管理系统数据库获取批次号、牌号等信息,并将这些信息传递到现场显示设备上;若确认不通过,WinCC监控软件将作出预警告知中控操作人员,中控操作人员重新核实并重新操作,直至确认通过。
制表人:
崔家雄时间:
2017年4月18日
总体方案比选表
序号
优点
缺点
选择结果
方案一
信息传递简单,程序易编写
完全依赖底层PLC,PLC故障的话就失效了;批次间间隔时间相应延长;只有现场人员参与核对,无相互监督机制;现场人员查看信息不方便。
不采用
方案二
信息传递简单,程序易编写
完全依赖底层PLC及WinCC,PLC或WinCC故障的话就失效了;批次间间隔时间相应延长;只有现场人员参与核对,无相互监督机制;现场人员查看信息不方便。
不采用
方案三
(1)该方式不把批次信息与工单相连锁,防差错的同时还能用之前的生产模式,节省批次间时间。
(2)信息源来自MES数据库,不受车间层面信息所左右,进出柜信息完全以厂部调度为准。
现场与中控相互监督制约,车间生产管理系统生成工单的操作也能在防差错的范围内,完全杜绝车间层面进出柜、进出罐质量事故。
(3)现场操作人员能用手持设备进行信息察看及确认操作,在现场察看设备状况的同时能看到显示信息设备上的信息。
信息传递方式复杂
采用
经过小组讨论,结合实际生产的需求,综合考虑选用方案三,即:
基于应用层软件防差错系统。
图4-3:
方案分解展开树图
制图人:
崔家雄时间:
2017年4月22日
(二)分方案分解比选
1.防差错系统
1.1信号来源选择
图4-2
方案
选择标准
1.能提供62个储柜、13个料罐的触发信号;
2.维护时便捷,方法简单;
3.能根据选柜、选罐快速灵活地生成触发信号;
项目
方案分析
分析结果
结论
Wincc脚本信号
Wincc脚本信号可以通过鼠标点击画面中的储柜及料罐进行触发生成,然后通过 ODBC的方式访问数据库,将信号储存于数据库中的表中。
1.能触发生成62个储柜、13个料罐的信号;
2.维护时便捷,方法简单;
3.由于是图形化界面,直观方便,选中触发信号,不选中消除信号,能根据生产要求快速灵活地生成触发信号;
特点:
能触发生成选柜及选罐信号,维护便捷,操作直观,能快速灵活地响应生产要求。
采用
工单生成信号
工单生成信号可以在生成工单时预先选择储柜及料罐,下达工单后触发生成,然后通过 ODBC的方式访问数据库,将信号储存于数据库中的表中。
1.能触发生成62个储柜、13个料罐的信号;
2.维护难度大,专业性强,高度依赖程序开发人员;
3.通过预先选择储柜及料罐,不能根据生产要求快速灵活地生成触发信号;
特点:
能触发生成选柜及选罐信号,维护难度大,不能快速灵活地响应生产要求。
不采用
1.2数据接口选择
方案
选择标准
1.能从中控数据库中获取获取储柜状态数据接口:
根据柜号获取生产批次号、品牌、数量、进柜时间、出柜时间、重量、班次等数据;
2.能从中控数据库中获取料罐状态数据接口:
根据罐号获取生产批次号、品牌、数量、进罐时间、出罐时间、重量、班次等数据;
3.与各种平台兼容性好;
项目
方案分析
分析结果
结论
Servelet
Servlet运行于支持Java的应用服务器中。
Servlet可以响应任何类型的请求,但绝大多数情况下Servlet只用来扩展基于HTTP协议的Web服务器。
1.能从中控数据库获取储柜、料罐的状态数据;
2.与各种平台兼容性较为局限;
特点:
能获取到相应的数据,兼容性局限。
不采用
WebService
Webservice是一种服务导向架构的技术,通过标准的Web协议提供服务,不同平台的应用服务可以互操作,能使得运行在不同机器上的不同应用无须借助附加的、专门的第三方软件或硬件,就可相互交换数据或集成。
1.能从中控数据库获取储柜、料罐的状态数据;
2.与各种平台兼容性较为好;
特点:
能获取到相应的数据,兼容性好。
采用
1.3设计模式选择
方案
选择标准
1.使用方便,在操控生产线的同时能随时查看防差错的信息;
2.维护方便;
项目
方案分析
分析结果
结论
集成在Wincc组态中
在Wincc中组态控件,将防差错系统的思路通过编程语言制作一个控件,然后在Wincc中组态该控件。
1.Wincc控件能够与监控画面同时在一个屏幕上显示,便于操作人员查看防差错信息;
2.Wincc控件属于Wincc项目的一部分,便于项目的维护;
3.集成费用低;
特点:
操作人员能够随时查看防差错信息,维护方便,费用低。
采用
单独开发应用程序
根据防差错系统的思路,直接开发一个能在Windows7系统上运行的应用程序。
1.单独的防差错应用程序不能与监控画面同时在一个屏幕上显示,操作人员需要来回切换画面才能查看防差错信息;
2.维护难度大,专业性强,高度依赖程序开发人员;
3.开发成本高;
特点:
操作人员需要来回切换画面才能查看防差错信息,维护难度大,费用高。
不采用
1.4报警连锁选择
方案
选择标准
1.当储柜、料罐对比不一致时,能够有防差错报警信息;
2.不影响设备控制,能够减少生产时间,在有防差错报警时仍能进行生产启动;
项目
方案分析
分析结果
结论
与生产启动连锁
当有防差错报警时,操作人员无法点击启动按钮,需要将此报警完全消除确认无误后才能点击启动按钮。
1.当信息对比不一致时,能够产生防差错报警信息;
2.当有防差错报警时,操作人员与现场人员要重新核对比对后,还要重新按流程执行后才能启动设备,无形中耽误的时间较多;
特点:
能够产生防差错报警信息,对生产时间有一定的增加。
不采用
与生产启动不连锁
当有防差错报警时,操作人员仍然能点击启动按钮。
1.当信息对比不一致时,能够产生防差错报警信息;
2.当有防差错报警时,操作人员与现场人员不用重新按流程执行,只需用对讲机进行沟通即可,能节省较多时间;
特点:
能够产生防差错报警信息,不会对生产时间有所增加。
采用
1.5预警反馈选择
方案
选择标准
不影响中控操作人员查看监控信息或操作其它操作。
项目
方案分析
分析结果
结论
弹框式提醒
触发预警,程序弹出一个包含预警信息的消息框。
预警效果特别醒目,但弹出时会影响中控操作人员查看监控信息或操作其它操作。
不采用
嵌入式提醒
在整个监控界面的某一处不影响中控操作人员的地方嵌入一个控件进行提醒。
预警效果一般,不会影响中控操作人员查看监控信息或操作其它操作。
采用
2.信息显示系统
2.1显示设备选择
方案
选择标准
1.亮度高,能够在20米以上距离看清内容;
2.室内视角大于150度;
3.屏幕大小可以根据需要做扩展;
项目
方案分析
分析结果
结论
LED显示屏
LED显示屏是由发光二极管排列组成的。
采用低电压扫描驱动。
1.亮度高,在20米以上距离都能看清显示内容;
2.室内视角大于160度;
3.LED显示屏是由数个显示矩阵组成,可以根据所需要的屏幕大小自由进行扩展;
特点:
亮度高,视角大,扩展方便。
采用
液晶显示屏
液晶显示器,由一定数量的彩色或黑白像素组成,放置于光源或者反射面前方。
1.亮度低,超过10米以上就很难看清显示屏上的内容;
2.最大室内视角为80度;
3.屏幕扩展困难;
特点:
亮度低,视角小,扩展不方便。
不采用
2.2数据传输介质选择
方案
选择标准
1.数据丢包率为0%;
项目
方案分析
分析结果
结论
有线传输
利用屏蔽双绞线及光纤等有形媒质将信息传送到现场的显示屏上。
受干扰较小,可靠性强。
1.通过PING实验验证,数据丢包率为0%;
特点:
受干扰较小,可靠性强,数据丢包率为0%。
采用
无线传输
利用电磁波信号及信号中断器等将信息传送到现场的显示屏上。
信息传递受环境干扰较大。
1.通过PING实验验证,数据丢包率普遍为15%;
特点:
受干扰大,可靠性不稳定,数据丢包率为15%。
不采用
2.3信息刷新时间选择
方案
选择标准
1.能实时将所需要的信息传递到显示屏上;
2.信息发送计算机不能死机;
实验过程
时间
62块显示屏刷新总时间
计算机死机次数
1秒
1分钟2秒
3
6秒
6分钟12秒
0
10秒
10分钟20秒
0
可以看出,信息刷新时间过短,能实时将所需要的信息传递到显示屏上,但换来的是计算机频繁死机,信息刷新时间过长,计算机不会死机,相当于每隔10多分钟同一个显示屏才会更新信息,这样实时性较差。
综合考虑,用6秒较为合适。
结论
信息刷新时间:
6秒
3.现场确认系统
3.1确认设备选择
方案
选择标准
1.现场操作人员确认信息方便;
2.信息表现形式简捷明了;
项目
方案分析
分析结果
结论
手持遥控器
根据遥控器的识别码组合成确认信息,操作人员根据组合按相应的按钮进行确认操作。
1.现场操作人员确认信息麻烦;
2.信息表现形式简捷明了,但要熟记组合代码;
特点:
确认信息麻烦,需要操作人员记组合代码。
不采用
移动平板
操作人员通过图形化的确认界面进行确认操作,操作简单,直接触屏操作即可。
1.现场操作人员确认信息方便;
2.信息表现形式图形化,操作简单;
特点:
确认信息方便,操作简单便捷。
采用
3.2数据传输介质选择
方案
选择标准
1.现场操作人员便于拿着确认设备到现场查看并做确认操作;
项目
方案分析
分析结果
结论
有线传输
利用屏蔽双绞线及光纤等有形媒质将信息传送到现场的确认设备上。
有线传输方式只适合固定的确认设备,不适合移动式的确认设备;
不采用
无线传输
利用电磁波信号及信号中断器等将信息传送到现场的确认设备上。
无线传输方式适合移动式的确认
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 丝线 差错 系统 研发