近年來(lái)，上海煙草集團(tuán)天津卷煙廠扎實(shí)推進(jìn)數(shù)字化賦能與設(shè)備精益管理深度融合，以關(guān)鍵工藝環(huán)節(jié)、設(shè)備管理模式創(chuàng)新為突破口，積極推進(jìn)數(shù)據(jù)信息技術(shù)在設(shè)備運(yùn)行控制、狀態(tài)檢測(cè)中的應(yīng)用，不斷提升設(shè)備精益管理水平。

天津卷煙廠設(shè)備健康管理平臺(tái)。

立足狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

構(gòu)建設(shè)備健康管理模式

現(xiàn)代卷煙生產(chǎn)設(shè)備不斷向連續(xù)化、高速化、精細(xì)化和智能化方向發(fā)展，精度高、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜，相應(yīng)地也導(dǎo)致設(shè)備故障表現(xiàn)出越來(lái)越大的隨機(jī)性，潛在的故障風(fēng)險(xiǎn)不僅會(huì)對(duì)設(shè)備效能產(chǎn)生影響，還會(huì)直接影響產(chǎn)品質(zhì)量。

天津卷煙廠積極探索狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)在卷包設(shè)備上的應(yīng)用，預(yù)測(cè)設(shè)備潛在故障風(fēng)險(xiǎn)，從而有效減少故障停機(jī)時(shí)間。

據(jù)天津卷煙廠工程設(shè)備科項(xiàng)目負(fù)責(zé)人孫夢(mèng)迪介紹，從2017年10月在第一臺(tái)ZB47包裝機(jī)組完成試裝以來(lái)，他們目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在9組ZJ112-ZB47卷包機(jī)組上的落地應(yīng)用。

“我們?cè)诿拷M包裝機(jī)的推進(jìn)器、傳動(dòng)箱、主油箱等關(guān)鍵部位安裝了14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在卷煙機(jī)風(fēng)機(jī)、刀頭傳動(dòng)、蜘蛛手、上膠傳動(dòng)等關(guān)鍵部位安裝了12個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，通過(guò)加速度傳感器、光學(xué)傳感器，收集設(shè)備實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和波形數(shù)據(jù)。”孫夢(mèng)迪說(shuō)。

通過(guò)傳感器采集設(shè)備運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)速、振動(dòng)、溫升、油液清潔度等各類關(guān)鍵數(shù)據(jù)，結(jié)合設(shè)備專家、數(shù)據(jù)分析專家的經(jīng)驗(yàn)和實(shí)踐應(yīng)用數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累，他們建立了設(shè)備關(guān)鍵點(diǎn)位預(yù)警閾值，判斷設(shè)備健康狀況，進(jìn)而達(dá)到預(yù)測(cè)設(shè)備潛在故障風(fēng)險(xiǎn)的目的。

為了讓狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從“有用”變成“好用”，讓數(shù)據(jù)分析成為設(shè)備“體檢”的診斷利器，提高設(shè)備狀態(tài)、維修情況可視化管理水平，天津卷煙廠設(shè)計(jì)研發(fā)了設(shè)備健康管理平臺(tái)。

設(shè)備健康管理平臺(tái)包括監(jiān)控平臺(tái)、工作平臺(tái)、故障預(yù)警、數(shù)據(jù)看板、工具平臺(tái)五個(gè)模塊，維修人員、設(shè)備管理人員可以通過(guò)各類終端設(shè)備的IE網(wǎng)頁(yè)登錄，直觀地查看整個(gè)卷包設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、預(yù)警統(tǒng)計(jì)、待執(zhí)行工單以及歷史故障分布情況，點(diǎn)擊界面信息區(qū)域可以逐層展開(kāi)信息對(duì)應(yīng)的具體內(nèi)容，大幅提高了設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的反饋及時(shí)性、操作便捷性。

以數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)為核心，設(shè)備健康管理平臺(tái)的數(shù)據(jù)看板模塊可以集成化發(fā)揮數(shù)據(jù)診斷作用。該模塊一方面為各級(jí)使用人員提供了全面、直觀的監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)預(yù)警狀態(tài)展示，以及與之對(duì)應(yīng)的歷史數(shù)據(jù)比對(duì)信息；另一方面提供了同機(jī)型、同測(cè)點(diǎn)的橫向?qū)?biāo)功能，進(jìn)一步保證了預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

工作平臺(tái)、工具平臺(tái)兩個(gè)模塊的主要作用是保證狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的執(zhí)行落地。在監(jiān)測(cè)點(diǎn)位發(fā)生故障預(yù)警后，工作平臺(tái)自動(dòng)生成工單，并由維修人員記錄維修過(guò)程，在實(shí)現(xiàn)預(yù)警信息快速響應(yīng)的同時(shí)，推動(dòng)預(yù)警信息處置、設(shè)備維修經(jīng)驗(yàn)逐步積累；維修完成后，可以在工具平臺(tái)模塊內(nèi)依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)維修時(shí)間節(jié)點(diǎn)，對(duì)比維修前后測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，驗(yàn)證本次維修的實(shí)際效果，最終依托整個(gè)平臺(tái)的持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，更加高效、精準(zhǔn)地完成“預(yù)警—維修—跟蹤”的閉環(huán)管理，切實(shí)提升設(shè)備管控力和保障力。

2021年，卷包狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)累計(jì)執(zhí)行閉環(huán)工單174條，輔助排除了70次故障隱患，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位對(duì)應(yīng)的設(shè)備部件故障停機(jī)時(shí)長(zhǎng)較系統(tǒng)應(yīng)用前縮短87.26%，真正實(shí)現(xiàn)了設(shè)備健康狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的落地應(yīng)用與管理，為智能維護(hù)技術(shù)推廣應(yīng)用、設(shè)備管理精益化積累了經(jīng)驗(yàn)。

智能單機(jī)監(jiān)測(cè)圖。

聚焦智能單機(jī)

提升智能化管控水平

為進(jìn)一步提升卷煙生產(chǎn)的智能化管控水平，天津卷煙廠在制絲生產(chǎn)方面制定了智能單機(jī)、智能生產(chǎn)線、智能車間總體發(fā)展規(guī)劃，以智能單機(jī)作為初期工程，選擇梗絲加料機(jī)作為實(shí)踐對(duì)象，在設(shè)備智能建設(shè)中展開(kāi)了有益探索。

梗絲加料機(jī)作為梗線生產(chǎn)的主要設(shè)備，出口水分的穩(wěn)定性至關(guān)重要，而在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中受來(lái)料水分波動(dòng)大、季節(jié)性環(huán)境變化等因素影響，出口水分標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.14%~0.22%，且控制結(jié)果不穩(wěn)定。

為此，工廠成立項(xiàng)目組，經(jīng)過(guò)反復(fù)論證，決定采用建模控制的辦法，控制梗絲加料機(jī)加水流量，以保障梗絲加料機(jī)物料出口含水率滿足工藝需求。

項(xiàng)目組核心成員張羽向記者詳細(xì)介紹了加水建模控制系統(tǒng)的原理。該控制系統(tǒng)基于歷史生產(chǎn)數(shù)據(jù)，通過(guò)建立不同卷煙品牌物料吸水特性、來(lái)料水分、物料流量、出口水分設(shè)定值與加水流量之間的關(guān)系，讓控制系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前生產(chǎn)情況，智能地找到最佳加水流量，減少對(duì)反饋調(diào)節(jié)的依賴，縮短實(shí)際出口水分到達(dá)出口水分設(shè)定值的時(shí)間。

具體實(shí)施時(shí)，加水建模控制系統(tǒng)將回潮過(guò)程分為料頭、過(guò)渡過(guò)程和穩(wěn)態(tài)生產(chǎn)三個(gè)階段，不同階段采用相應(yīng)模型控制加水流量，且適時(shí)引入出口水分的反饋調(diào)節(jié)，消除建模誤差。此外，通過(guò)統(tǒng)計(jì)當(dāng)前批次有效生產(chǎn)數(shù)據(jù)，反推標(biāo)準(zhǔn)加水量，將上一批次物料在線建模結(jié)果與同品牌歷史值進(jìn)行變權(quán)值迭代運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)模型在線自學(xué)習(xí)，以適應(yīng)季節(jié)和環(huán)境溫濕度的變化。

經(jīng)過(guò)一年的試驗(yàn)使用，應(yīng)用加水建模控制后，產(chǎn)品工藝指標(biāo)自適應(yīng)控制的穩(wěn)定性和有效性得到了充分驗(yàn)證，梗絲加料機(jī)水分標(biāo)準(zhǔn)偏差控制在0.1%~0.14%，CPK（過(guò)程能力指數(shù)）提升184%，特別是來(lái)料水分出現(xiàn)趨勢(shì)波動(dòng)的情況下效果良好，智能單機(jī)自適應(yīng)水平高，指標(biāo)穩(wěn)定性好。

此外，項(xiàng)目組還圍繞設(shè)備智能預(yù)熱、智能自檢、智能預(yù)警進(jìn)行了攻關(guān)。截至2021年年底，項(xiàng)目組實(shí)現(xiàn)了梗絲加料機(jī)包括智能預(yù)熱、基于歷史數(shù)據(jù)的加水建模控制、智能自檢、智能預(yù)警在內(nèi)所有功能的運(yùn)行，工藝指標(biāo)顯著提升，設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控能力有效加強(qiáng)，為今后的智能化探索勾勒出清晰的路線圖。