卷包车间智能制造的思考

李 乾，涂科静，吕献周，程 亮，欧阳哲，黄智友

（红云红河烟草（集团）有限责任公司会泽卷烟厂，云南曲靖 654200）

0 引言

随着“两化融合”在烟草行业的深入推进，面对全球智能制造体系的挑战，各地陆续出台的控烟政策等因素，卷烟市场竞争明显加剧，国家局全力推进烟草行业高质量发展，传统的卷烟制造工厂需要不断进行设备效率提升，并确保卷烟产品质量。在设备自动化、信息化、智能化融合背景下，卷接包装设备产生大量数据，如何充分利用海量数据挖掘现有设备的潜力、提高设备净效率、确保卷烟产品质量成为智能制造至关重要的课题。

1 卷包车间智能制造思考

结合目前工作实际与相关的培训，从4 个方面对卷包车间的智能制造进行思考与叙述。

1.1 质量控制

在卷烟产品逐渐同质的背景下，卷烟质量决定一个品牌市场周期，关系到一个企业的声誉[1]，根据近3 年红云红河集团市场投诉反馈记录、车间成品库质量追溯记录、机组人员在装箱机段自我追溯记录，从设备质量风险源、自检关键时间段、操作人员质量行为进行分析，以“人与设备”两个质量管理要素为重点，深入开展排查质量隐患整改，强化人的质量行为管控，加大监督考核力度，推进在线检测设备更新升级，将设备各个剔除数据与改造安装的检测识别数据融入到“质量风险控制预警”系统，通过各个传感器对应位置剔除数据的频次与连续性对设备故障进行预判报警，提示操作人员与质检人员注意，主动防范产品质量事故发生，打破以往质检人员随机抽检巡检模式，提升缺陷产品被提前发现的概率，降低缺陷质量产品追溯频次。并针对严重质量缺陷风险、频发的相同故障从设备工艺上进行解决，强化操作人员质量风险意识，严控偶发质量缺陷的卷烟产品流出包装机组，进而流入消费市场，逐渐降低各种因为翻箱导致设备停机处理时间、物耗损失、人工处理成本，例如针对条盒纸粘贴不良的故障，传统的胶缸锁紧位置脱离、胶液检测漏报、自动喷胶装置的故障引发的大量连续的无胶液粘贴的烟条，目前已经通过对条盒纸在与2×5 烟包汇合时候检测胶液的有无进行控制停机，在机台就可完成缺陷产品处理；通过对YB65 小盒透明纸包装机CT 推烟杆前的烟包顶部与底部进行成像检测，识别烟包严重变形、露白、漏烟支、铝箔纸折叠不良以及小包透明纸折叠不良的故障，进一步剔除偶发质量缺陷的烟包流入下道工序；通过在卷烟机安装烟支外观质量检测系统，能识别剔除：烟支油污、接装纸斜贴、烟支黄斑、烟支水松纸搭口不齐、烟支表面破损、烟支毛切等，提升卷接设备高效运行，及时控制设备停机，避免因为烟支自检不到位生产出大量的有缺陷的烟支流入包装机工序（YJ17 额定生产能力7000 支/min），导致包装机组进行质量追溯产生的机组停机时间变长、包装辅料（商标纸、条盒纸、铝箔纸等）消耗异常、烟支分拣成本增加、设备净效率降低等。

1.2 技术攻关

通过包装机组自带的数据统计系统，利用MES 系统将各机组数据进行汇总，能实时显示出各机组的产量、辅料消耗、效率、自检、设备效率等信息，但是不能实时统计出各个机组的小包机剔除量、各个故障停机时间、各个故障频次、维修时段与维修原因等，不能进一步对机组相同故障频次进行分析、各种故障如何精准的预判与维修进行综合讨论。目前会以构建智能制造体系为目标，充分发挥工厂智能制造专项工作组引领带动作用，加大云计算、大数据、物联网等信息技术在生产管理的探索应用，持续改善，确保数据采集的准确性与真实性，拓展各类生产集控系统功能，打通数据堡垒[2]，提高数据精确度，挖掘数据价值，“一部手机管生产”APP 开发应用，初步实现生产、设备、质量、辅料等数据资源互联互通与可视透明，为构建生产设备网络化、生产数据可视化、生产过程透明化、生产决策智能化的工厂打牢坚定基础，同时为科技项目、QC、设备改进等课题提供可靠的数据支持。为此从工厂内选拔各种专业人才组成智能制造小组，邀请资深专家对智能制造成员进行工业机器视觉、数据库、编程、存储过程基础及应用等课程进行辅导培训，拓宽成员认知深度，结合大师工作室、技师工作站，培养工厂智能制造主力人才，能及时根据部门需求增加功能，或者修改不合理的地方，完善系统功能，避免核心的东西掌握在第三方手里，在程序修改、故障处理、信息安全等方面提高自主能力。同时小组根据各个车间（部门）信息化、智能化工作需要，以问题为导向，围绕“优质、高效、低耗”生产管理目标，开展信息化、智能化制造相关创新创效活动及科技攻关，助力解决生产管理设计问题，攻克实际工作的难点与痛点。目前卷包车间正尝试将包装机剔除各个信号与设备改进的外加成像设备：小包外观成像检测剔除系统、烟包透明纸散包检测系统、烟包顶部底部外观成像检测系统、YB25 干燥输送通道烟包第三工位烟包顶部检测系统及视频检测技术融合成GDX1 包装机质量控制系统，形成基于深度学习的质量行为视频检测，利用数据的关系与操作工行为进行关联，将以往质量追溯行为转变为质量过程控制，严格督促操作人员按照工艺操作规程进行故障处理与自检。

1.3 产量统计

目前包装机设备产量的统计，各个生产单位统计方式不同，部分卷烟厂通过计数器统计各个班组进入烟条提升器的烟条数为依据，部分卷烟厂通过统计包装机系统自带的产量统计数据作为依据，同时手动抄小包机剔除数据、成像剔除数据作为参考，因为产量统计涉及人工自检、质量追溯、质量巡检、人工透明纸打条、缺陷烟包或烟条的人工分拣等情况，无法精准统计各个机台最真实的产量，而产量是绩效构成的重要部分，因此在现有物联网技术支持下，可以设计一套更加精准的产量统计算法：利用各个机台烟条提升器末端计数器统计由各个班组工作时间段内烟条数TS、装箱机反馈条数ZS、成品库追溯条数CS、人工透明纸打条数量DS、备注条数BS 5 部分组成，其中机组产量为TS-ZS-CS+DS±BS，装箱机反馈条数包ZS 包括条包外观成像识别剔除后、人工确认后有缺陷的烟条，根据条盒钢印进行机组分类，通过移动终端选择机组号，录入数量，同时根据人工在装箱机工段的质量追溯，选择机台号、录入追溯原因以及条数；成品库追溯条数CS，通过成品库移动终端选择班组、机台号、录入追溯条数以及缺陷原因；人工透明纸打条员工根据对各个机组送来的打条的烟条以及质量追溯分拣好的烟条进行各个机组数据录入，备注DS 为班组管理人员根据实际生产情况进行调整，比如某个机组设备转牌号时候，条包机器内残留的条盒数或者为补齐某个成品库缺少的烟条数等。移动终端通过局域网连入现有质量追溯云平台，与品管科抽检记录、技术监督科抽检记录、车间工艺质量室巡检记录进行融合，生产质量追溯记录，不用将各个班组的追溯记录excel 以及各个部门检查记录的表格进行汇总，同时也便于有关部门对现场生产质量情况进行综合和查询。产量统计与质量记录平台结构设计见图1。

图1 产量统计与质量记录平台结构设计

1.4 备件管理

现有的零件管理系统清楚记录备件号、零件名、存在量、余量，需要结合现有的设备维修管理：计划性维修、应急维修、委外维修改造等；备件管理:缓冲库备件预警清单、缓存库入库管理、缓存库盘点管理等；备件统计报表：备件耗用统计、设备保养考核、维修项目执行率等，才能综合分析后提前计划备件管理，无法提前对某个机台更换零部件进行预测，因此结合MES 系统与零件管理系统，通过每个机台轮休轮保更换的零部件、设备月保维修、设备实际运行时间、采购周期、每日设备维修更换记录以及预防维修计划，采用滑容算法与MTBF 的思想[2]，结合当前的零件失效概率以及更换周期的预测，提前生成采购量的零件类别、数量与需要提前采购的周期，同时维修人员将维修需要的配件编号与图片通过系统发送到备件室，提示备件工作人员及时查验存货，及时进行配件型号核对，避免维修等待时长，通过配件的更换频次可以开展包装与卷接设备机械故障诊断技术项目。

2 结束语

卷烟工业智能制造在技术创新与技术融合方面还有需要思考的问题，通过借鉴优秀卷烟企业的先行探索经验，结合工厂实际情况进行合理的规划，一定能在产品质量、设备效率、综合管理方面进行提升。