一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置製造方法
2023-05-28 18:54:56
一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置製造方法
【專利摘要】一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置主要由一儀器適配裝置連接一數據採集裝置組成；儀器適配裝置連接一物理指標檢測設備和一設備註冊裝置，數據採集裝置連接一數據分析模塊和一工藝標準適配模塊，數據分析模塊連接工藝標準適配模塊和一過程監控、分析模塊。該裝置在首次運用時通過設備註冊裝置完成設備註冊；在發出煙支物檢測請求時，由物理指標檢測設備檢測設備檢測數據；設備儀器適配裝置獲取物理指標檢測原始數據並傳輸到數據採集模塊；數據採集模塊根據預定的採集策略和異常處理機制進行數據採集；再由數據分析模塊分別從數據採集裝置、工藝標準適配模塊獲取質檢結果數據和工藝檢測標準，上報過程監控、分析模塊進行過程監控和過程分析。
【專利說明】一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及菸草行業中，與煙支物理指標檢測儀器適配的技術，尤其是指煙支物理指標採集技術、煙支物理指標分析技術。
【背景技術】
[0002]隨著菸草工業的發展，捲菸製造過程對控制精度和質量穩定性要求越來越高，煙支物理指標專用檢測儀器在生產質量參數控制過程得到了廣泛運用，各設備廠商出現不同多種物理檢測設備，如何將這些數據有效組織、科學利用是一個難點問題。在現實捲菸製造過程中，捲菸設備與質檢設備有擺放的物理位置存在一定距離，如何把機臺操作人員(也即捲菸生產人員，需不定時抽檢捲菸質量情況)從重複繁雜的測試工作解脫出來，成為卷包車間提高生產效率的重大問題。現有機臺操作人員通過以下兩種方式查看物理指標檢測結果:
[0003]1、查看列印檢測結果並手工統計計算
[0004]即物理檢測結果通過印表機列印出來，各項質量特性需手動統計計算，這種設備比較原始，但部分捲菸製造廠仍有使用。
[0005]2、基於上位機查看檢測結果
[0006]這種物理指標檢測設備帶有上位機及特製的數據採集軟體，數據採集軟體將檢測結果採集到上位機展示，操作人員通過上位機查看檢測結果。
[0007]3、從質量管理軟體查看檢測結果
[0008]按照業務需求定製開發數據採集軟體，採集的數據供質量管理軟體分析展示，如MES的質量管理模塊、SPC等。
[0009]以上查看物理指標檢測結果方式相應存在的缺點是:
[0010]1、查看列印檢測結果並手工統計計算
[0011]缺少一套適應現場操作人員就近查看不同物理指標檢測設備檢測結果的統一平臺，操作人員往往需花較長時間在不同的檢測現場等待檢測結果。
[0012]2、基於上位機查看檢測結果
[0013]現有數據採集方式比較原始，不同物理檢驗設備需要進行特定的接口和數據採集模塊開發，開發工作量大。
[0014]3、從質量管理軟體查看檢測結果
[0015]缺少用於現場質量預警、質量分析功能。
【發明內容】
[0016]針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置。該裝置為捲菸製造現場操作人員提供一套物理指標自動化檢測裝置，實現物理指標檢測結果統一展示、預警分析、過程分析平臺。
[0017]為實現上述目的，本發明技術方案為:[0018]一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，該裝置主要由一儀器適配裝置連接一數據採集裝置組成；儀器適配裝置連接一物理指標檢測設備和一設備註冊裝置，數據採集裝置連接一數據分析模塊和一工藝標準適配模塊，所述的數據分析模塊連接工藝標準適配模塊和一過程監控、分析模塊。
[0019]進一步的，所述的儀器適配裝置包括一連接物理指標檢測設備的設備接口適配模塊和一連接數據採集裝置的標準元數據轉換模塊，還包括一連接設備接口適配模塊和標準元數據轉換模塊的設備元數據獲取模塊。
[0020]進一步的，所述的數據採集裝置包括一連接儀器適配裝置的數據採集功能模塊和一連接過程監控、分析模塊的數據上報功能模塊，還包括一連接數據採集功能模塊和數據上報功能模塊的數據加工功能模塊。
[0021]進一步的，所述的過程監控、分析模塊包括一過程監控層和一過程分析層。
[0022]進一步的，所述數據上報功能模塊連接過程監控、分析模塊的過程監控層。
[0023]進一步的，所述儀器適配裝置的標準元數據轉換模塊連接數據採集裝置的數據採集功能模塊。
[0024]上述技術方案的有益之處在於:
[0025]本發明煙支物理指標自動化檢測分析裝置將儀器適配裝置運用於系統中，能夠主動識別常見的物理指標檢驗設備，而且這種自動適配能力可以動態配置；儀器適配裝置為數據採集模塊提供標準格式數據，使數據獲取和數據加工完全分別開來。通過數據採集裝置，結合預製定的數據採集策略和數據加工策略進行數據採集。本發明煙支物理指標自動化檢測分析裝置在首次運用在本發明平臺前完成設備註冊；質檢人員向質檢設備發出煙支物理指標檢測請求，由物理指標檢測設備檢測設備檢測數據；設備儀器適配裝置通過其路由功能自動與物理檢測設備建立數據獲取通道並獲取物理指標檢測原始數據，再通過儀器適配裝置的標準通訊通道傳輸到數據採集模塊；數據採集模塊根據預定的採集策略和異常處理機制進行數據採集；再由數據分析模塊分別從數據採集裝置、工藝標準適配模塊獲取質檢結果數據和工藝檢測標準，上報過程監控、分析模塊進行過程監控和過程分析，為車間現場物流指標自動化檢測提供自動化解決方案。本發明的優點如下:
[0026]1、本解決方案無需現場操作人員在測試現場等待測試結果，節約了操作人員的時間；無需使用印表機列印質檢小票，節約列印成本；
[0027]2、能夠自動適配儀器接口，不需要定製開發，節約了開發成本；
[0028]3、多質檢設備採集數據實現集中加工、處理，結合數據數採策略功能優化處理流程，提高了系統性能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明煙支物理指標自動化檢測分析裝置結構示意圖。
[0030]圖2為本發明儀器適配裝置架構示意圖。
[0031]圖3為本發明數據採集裝置系架構示意圖。
【具體實施方式】
[0032]現結合附圖和實施例說明本發明。[0033]如圖1所示的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，該裝置主要由一儀器適配裝置連接一數據採集裝置組成；儀器適配裝置連接一物理指標檢測設備和一設備註冊裝置，數據採集裝置連接一數據分析模塊和一工藝標準適配模塊，所述的數據分析模塊連接工藝標準適配模塊和一過程監控、分析模塊。該裝置在首次運用時通過設備註冊裝置完成設備註冊；在質檢人員向質檢設備發出煙支物理指標檢測請求時，由物理指標檢測設備檢測設備檢測數據；設備儀器適配裝置與物理檢測設備建立數據獲取通道並獲取物理指標檢測原始數據，再通過儀器適配裝置的標準通訊通道傳輸到數據採集模塊；數據採集模塊根據預定的採集策略和異常處理機制進行數據採集；再由數據分析模塊分別從數據採集裝置、工藝標準適配模塊獲取質檢結果數據和工藝檢測標準，上報過程監控、分析模塊進行過程監控和過程分析。
[0034]本發明物理指標檢測是由物理指標檢測設備完成的，物理指標檢測設備為本發明綜合解決方案方案提供基本的物理指標測試數據和檢測設備狀態數據。目前使用於煙支物理指標檢測設備品類繁多、功能、型號、廠家各有不同，但主要通過串行接口、乙太網接口、USB接口、並行接口方式對外傳輸數據。
[0035]設備註冊裝置主要完成物理指標檢測設備在首次運用在本檢測平臺時進行設備基本信息註冊，為儀器適配裝置提供基本設備信息。設備註冊整過過程是通過個性化的配置界面完成的。
[0036]數據流:
[0037]輸入:輸入設備名稱、設備編號、設備接口類型；
[0038]根據設備類型不同數據輸入項不同，常用的有3種接口
[0039]串口:波特率、數據位、奇偶校驗、停止位；
[0040]通過Socket通訊:通訊地址、通訊類型、包頭、包體(數據起始位)、尾、包長度；
[0041]資料庫:資料庫類型、資料庫伺服器地址；
[0042]輸出:註冊是否成功提示，如果成功輸出設備配置文件。
[0043]業務流:
[0044]1、首先用戶輸入設備名稱、編號、接口類型基礎信息，系統根據設備類型自動要求輸入不同信息參數。
[0045]用戶在輸入設備信息後，系統熟悉驗證設備是否註冊、設備是否存在，如果滿足註冊條件，系統保存註冊文件，並返回註冊成功信息。
[0046]如圖2所示的儀器適配裝置包括一連接物理指標檢測設備的設備接口適配模塊和一連接數據採集裝置的標準元數據轉換模塊，還包括一連接設備接口適配模塊和標準元數據轉換模塊的設備元數據獲取模塊。該儀器適配裝置包括設備元數據獲取、轉換、發送三部分功能，實現從不同接口標準的物理指標檢測設備獲取物理指標檢驗原始數據，建立統一標準格式的數據傳輸通道，並向數據採集裝置提供標準統一格式數據。
[0047]所述的設備接口適配模塊實現了設備元數據獲取模塊與物理指標檢測設備連接的路由方式。設備接口適配包括兩個邏輯功能模塊:接口服務模塊、接口管理模塊。
[0048]儀器適配裝置構建的設備接口適配器連接到各個物理指標檢測設備實體，依據檢測設備底層提供的接口不同而採用不同的適配方式，常見的適配接口方式有:串口、TCP、DB等。根據接口方式的不同建立不同接口適配服務，所有接口適配服務由接口服務模塊統一管理。接口服務模塊獲取設備註冊信息，如設備編號、設備類型、接口參數等，實現自適應各種物理檢測設備接口協議能力。
[0049]所述的設備元數據獲取模塊實現了通過設備接口適配模塊從不同接口類型的物理檢測設備中獲取檢測數據。設備元數據獲取是在通訊管理邏輯功能模塊管理下進行的，其實現步驟如下:首先驅動設備接口適配模塊，並通過通訊管理模塊建立數據獲取通道；建立與目標設備保持通訊；獲取設備元數據。
[0050]所述的設備元數據轉換模塊將不同的數據類型統一轉換成XML文件格式。
[0051]如圖3所示的數據採集裝置包括一連接儀器適配裝置的數據採集功能模塊和一連接過程監控、分析模塊的數據上報功能模塊，還包括一連接數據採集功能模塊和數據上報功能模塊的數據加工功能模塊。該數據採集裝置包括數據採集、數據加工、數據上報三大功能。數據採集裝置主要實現從儀器適配裝置獲取數據，通過預定的數據採集策略和異常處理策略進行數據加工處理，並通過一定方式將數據上報到過程監控層或保存到資料庫中。
[0052]所述的數據採集功能模塊實現與儀器適配裝置通訊，通過儀器適配裝置的標準元數據轉換模塊連接數據採集裝置的數據採集功能模塊，從儀器適配裝置中獲取標準格式的數據採集數據。
[0053]數據採集模式和採集策略是通過數據採集功能模塊的數據採集策略服務邏輯模塊進行管理的。數據獲取方式有同步和異步兩種模式，在同步模式下，由數據採集功能模塊發出數據採集請求，儀器適配裝置響應請求並將請求數據發送到數據採集功能模塊；在異步模式下，由儀器適配裝置格式化後的數據每發生一次變化，變化後的數據發送到數據採集功能模塊。
[0054]所述的數據加工功能模塊是從數據採集功能模塊採集的數採數據一般都是物理指標檢測設備的原始數據，比如一條同步過來的數據包括檢測數據值長度、圓周，也包括設備的狀態值，而且這些是原始的格式數據與生產信息(如班時、牌號、操作人員等)沒有關聯，因此這些數據需要數據加工模塊對這些數據進行解析、歸類等處理。
[0055]所述的數據上報功能模塊是將經過加工處理過的物理指標檢測信息，一部分以實時信息形式上報給過程監控、分析模塊，及時地向用戶呈現信息，這部分信息大多數是實時警告和煙支質量測試數據信息；另一部分信息，如數據統計數據、明細等由數據上報模塊寫入資料庫，以備過程分析模塊及其他外部系統使用。
[0056]所述的過程監控、分析模塊包括一過程監控層和一過程分析層。上述數據上報功能模塊連接過程監控、分析模塊的過程監控層。
[0057]所述的過程監控層是通過內置的國標GB/T4091-2001規定的八項判異常標準，並支持用戶自定義判異常準則，系統按設定的判異準則對採集的數據進行實時分析和監控的。當發生異常情況時，按事先設定的報警方式，立即將異常情況信息通知機臺質檢人員，從而達到實時控制生產過程質量的目的。過程監控主要以下方式實現的:
[0058]1、自動報警
[0059]現場數據與過程異常原因、糾正與改善措施相結合自動跟蹤過程異常狀態，自動發出異常報警。
[0060]用戶可以針對不同的品質特徵制度一個或多個報警設置，每個報警設置可以有一個或多個報警規則。報警設置可針對不同異常所違反的判讀規則，並根據不同的品質特性的異常狀況和異常狀況的級別自由設置不同的報警方式和不同的相關通知對象；系統支持畫面消息彈出框、企業內部郵件、現場聲光報警等多種異常報警方式，另可和移動通信運營商合作建立手機簡訊的報警通知方式。
[0061]根據常規控制圖的國標GB/T4091-2001統計質量控制手冊其中規定的八種判異準則實時計算，實時預警。這八項判異準則具體內容為:
[0062]I) I個點落在A區以外
[0063]2)連續9點落在中心線同一側
[0064]3)連續6點遞增或遞減
[0065]4)連續14點中相鄰點交替上下
[0066]5)連續3點中有2點落在中心線同一側B區以外
[0067]6)連續5點中有4點落在中心線同一側的C區以外
[0068]7)連續15點落在中心線兩側的C區內
[0069]8)連續8點落在中心線兩側且無一在C區內。
[0070]採集的數據實時傳入到伺服器上，伺服器根據八項判異準則實時計算，當某種判異符合事先設定的報警條件時，伺服器會按事先設定的報警方式，把警報發給相關人員或者設備；相關人員或者設備再採取相關措施，從而達到實時控制生產過程質量的目的。流程中一旦產生異常情況，系統立即自動發出異常情況警報，立即將異常情況的發生位置、原因等信息通知相關人員。
[0071]2、過程狀態提醒
[0072]自定義關鍵製程監控對象，可自由設置實時刷新頻率，充分應用目視管理中顏色的易判斷性，通過綠黃紅三色清晰的標定過程的狀態，提醒過程狀態的變化；增加過程能力的實時顯示，綠色表示過程正常，紅色表示過程異常，黃色表示過程出現異常後已經得到了處理和改善。先進的圖形引擎功能使數據點的查看更直觀，滑鼠移動時自動顯示當前點的相關信息，新增的數據可即時描繪在控制圖上。
[0073]3、數據鑽取
[0074]通過監控界面，為管理者提供了一個可實時了解企業生產現場的品質狀況管理信息平臺，使生產的品質狀況高度透明化。通過點擊警示燈可以讀取監控點的所有分析數據，系統自動連結到圖形分析和報表統計模塊，調用查看詳細的數據分析以及控制圖。
[0075]通過數據鑽取，可以將現場數據與過程異常狀態、異常原因分析、糾正改善措施相結合，使品質分析人員及時發現問題並將對製程異常處理的信息系統知識管理相關聯；也為管理者提供了一個可實時了解企業生產現場的品質狀況管理信息平臺，使生產的品質狀況高度透明化。
[0076]所述的過程分析層是通過圖形分析和報表統計完成過程分析:
[0077]1、圖形分析------應用控制圖
[0078]控制圖較直方圖最大的特點是引入了時間序列或樣本序列，通過觀察樣本點相關統計值是否在控制限內以判斷過程是否受控，通過觀察樣本點排列是否隨機從而及時發現異常。控制圖較直方圖在質量預防和過程控制能力方面大為改進。
[0079]系統提供了包括Xbar-R圖、Xbar-S圖、X-MR圖、Pn圖、P圖、U圖、C圖運行圖、直方圖、缺陷排列圖、原因排列圖、措施排列圖、散點圖等十多種應用控制圖和分析圖。
[0080]通過使用控制圖可以分析判斷生產過程是否穩定，及時發現生產中異常情況並預防不合格品產生，檢查生產設備和工藝裝備的精度是否滿足生產要求，最終實現對產品進行質量評定。
[0081]I)計算能力
[0082]系統提供了多達30種的統計與分析計算能力，包括平均值、最大值、最小值、極差、標準差、對稱度、峰度、工序能力(Cp、Cpk)、工序性能(Pp、Ppk)、不良率、直通率、西格碼水平(σ )等等，通過計算科學的評定質量問題的糾正及預防措施。
[0083]2)波動原因分析及措施
[0084]系統按5Μ1Ε對製程進行分層分析應用，尋找出影響過程能力與狀態的要因，並對工序能力分析，判斷比較過程改進的有效性，通過缺陷排列、缺陷與原因排列、缺陷與糾正措施排列圖等多種問題分析工具全面對過程進行分析，不斷減小過程波動，選擇相對更關鍵的特性進行分析和控制，使這些關鍵特性受控並減小波動。
[0085]2、報表統計
[0086]在對產品的受控狀態出現異常的情況後，本系統可以對缺陷進行同步的統計，工程技術人員在該統計數據的基礎上發現缺陷的一個變化趨勢，並根據自己的經驗找到所對應的設備或者工藝的潛在隱患，就能夠及時地排除該隱患，真正達到「預防問題發生」的目的。本系統針對過程異常、缺陷排列、人員考核、品質特性考核、產品品質考核、處理措施等信息統計匯總，用戶給定數據的時間範圍和品質特性範圍，系統自動統計匯總多種參數，直接生成Excel報表。
【權利要求】
1.一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:該裝置主要由一儀器適配裝置連接一數據採集裝置組成；儀器適配裝置連接一物理指標檢測設備和一設備註冊裝置，數據採集裝置連接一數據分析模塊和一工藝標準適配模塊，所述的數據分析模塊連接工藝標準適配模塊和一過程監控、分析模塊。
2.如權利要求1所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述的儀器適配裝置包括一連接物理指標檢測設備的設備接口適配模塊和一連接數據採集裝置的標準元數據轉換模塊，還包括一連接設備接口適配模塊和標準元數據轉換模塊的設備元數據獲取模塊。
3.如權利要求1或2所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述的數據採集裝置包括一連接儀器適配裝置的數據採集功能模塊和一連接過程監控、分析模塊的數據上報功能模塊，還包括一連接數據採集功能模塊和數據上報功能模塊的數據加工功能模塊。
4.如權利要求1或2所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述的過程監控、分析模塊包括一過程監控層和一過程分析層。
5.如權利要求3所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述數據上報功能模塊連接過程監控、分析模塊的過程監控層。
6.如權利要求3所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述儀器適配裝置的標準元數據轉換模塊連接數據採集裝置的數據採集功能模塊。
7.如權利要求4所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述儀器適配裝置的標準元數據轉換模塊連接數據採集裝置的數據採集功能模塊。
8.如權利要求5所述的一種煙支物理指標自動化檢測分析裝置，其特徵在於:所述儀器適配裝置的標準元數據轉換模塊連接數據採集裝置的數據採集功能模塊。
【文檔編號】G01D21/02GK103575327SQ201210277936
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年8月7日 優先權日:2012年8月7日
【發明者】嚴祥輝, 江東熠, 陳永祺, 林德民, 梁宇彤, 羅小蕾, 李福東, 張粦雁, 伊恆偉, 許平湖, 王曄, 林啟寬, 黃雯華 申請人:廈門菸草工業有限責任公司