制丝线混丝掺配工序换柜模式的优化及应用分析

钱子兵 吕杨

摘要：制丝线混丝掺配段配方更换较为频繁，增大了操作工误及设置参数的概率；由于柜机模式和MES系统运行不顺畅，导致混丝掺配段数据清洗存在失败的风险；生产报表查询效率低，导致操作人员存在离岗查报表的情况。对此，项目组成员需要对掺配工序换柜模式和MES系统的应用进行优化，本文以此展开分析探讨。

关键词：掺配工序；换柜模式；MES系统；优化

引言

制丝线混丝掺配工序换柜模式和MES系统的优化提升了我厂制丝车间掺配工序膨胀丝、梗丝的掺配比例合格率，保障了制丝在线过程质量的稳定性，提高了制丝质量控制水平和制丝产品质量保障能力。

1 掺配段管理操作模式的优化

根据前期研究内容及实验结果的分析，对生产过程中的操作和管理模式进行了如下优化：（1）生产红梅（黄）时，使用两台电子秤同时进行掺配，保证掺配过程中的梗丝流量；（2）梗丝进行换柜时，使用双柜同出，并将换柜对应线路的电子秤流量比例设为占总比例的10%以提高合格率；（3）生产红塔山（硬新势力）时使用双柜同出的膨胀丝掺配模式，并将两柜频率设置正常出柜频率的55%；（4）在换柜过程中，膨胀丝使用双柜同出，并且把补偿柜流量设定为正常流量频率的60%。

2 掺配控制模式的优化

根据掺配优化需求，对控制程序及控制模式进行以下修改：在参合配方中增加梗丝掺配的多路线选择并更改相应程序，使得梗丝掺配可单线或双线进行掺配生产；在参合配方中增加梗丝掺配的多柜选择并更改相应程序，使得梗丝掺配可单独出柜或双柜出柜进行掺配生产；在参合配方中增加膨胀丝掺配的多柜选择并更改相应程序，使得膨胀丝丝掺配可单独出柜或双柜出柜进行掺配生产；在设备控制参数中完善梗丝柜及膨胀丝柜参数设定，满足相应实验设计的最佳控制要求。

3 掺配相关电子秤的优化

根据试验设计方案，为电子秤增加和安装纠偏装置：

根据图纸制作导轮、辊筒安装板。根据图纸制作导轮和辊筒。购买轴承、孔用弹性挡圈。装配新型自动纠偏导轮组件。拆除旧的自动纠偏导轮组件，并安装新型自动纠偏导轮组件。针对此项改造，项目组成员已经申请实用新型专利。

4 MES系统的优化及应用

4.1 参数管控模式优化

（1）在WINCC界面增加参合配方现场确认按钮：进入WINCC图形编辑器，进入CX_ZS1_1_Blend_1.PDL，在叶主线的参合配方设置界面，增加“当前配方现场确认”按钮。为确保操作人员不会越权操作，将“当前配方现场确认”的操作权限设置为相应工序的现场操作工可以操作该按钮。（2）将“现场配方确认”条件增加到组合启动控制条件中。在控制程序中增加限制条件，只有现场操作工将“现场配方确认”置于“1”后，集控操作工才能进行整段工序的“组合启动”操作。其中DB8.DBX802.0为关联到掺配段“现场配方确认”按钮的变量，当该变量收到一个上升沿信号后，将“现场配方确认”的标记点DB8.DBX702.0置为1，并将该标记点联入掺配段组合启动的限制条件中，“现场配方确认”按钮未置为“1”时，组合启动操作不会被接通。（3）修订岗位操作手册，现场操作手册。

4.2 MES清洗模式优化

构建工序“重新清洗”按钮。“重新清洗”按钮，即将数据库表中该批次的工单的相应的清洗标签的字段置为0。调用MES系统中的C/S服务进行每3分钟一次的循环，去获取清洗标签中为0的工单重新进行清洗计算，最终重新生成清洗结果记录表和判定结果数据表。为保障数据安全，重新清洗批次的权限仅配置给车间质量管理员。如遇因数据清洗异常造成的掺配比例合格率为“-1000”的情况，集控操作人员可以联系车间质量管理员，若车间质量管理员确认为数据清洗异常造成的合格率低的批次，车间质量管理员可以执行“重新清洗”操作。

4.3 掺配段非稳态预警功能的构建

基于MES系统具有数据实时清洗功能，结合MES系统“过程关注标准（按牌号）”、“制丝过程实时监控”和“制丝质量异常信息”功能，开发“制丝中控系统MES指标非稳态占比预警”功能。“过程关注标准（按牌号）”界面以下拉菜单方式来选择产品路径，内容包括了该路径工序所有的关键工艺点数据，并设置了可编辑的一、二、三级预警，通过设置“非稳态点数”来制定预警规则。预警规则由车间制定，电工组专人负责维护。预警点数需要根据具体指标在批内原始/有效数据内的总点数，及鉴定判定报表中非稳态占比考核的评价标准计算得出。例如某指标有效总点数300个，鉴定判定报表中非稳态占比考核的评价标准＞10%，即可知非稳态点数达30个将被考核，可将一级、二级、三级预警点数设置为10、15、25。“制丝过程实时监控”界面以制丝生产工序为界面内部模块切换，每一个关键生产工序包含了所有关键工艺点数据指标的变动情况，并采用直观的图形方式表示，工作人员能简单明了地发现数据异常情况，经MES系统过程关注标准中预警点数设置完成后，当达到一级、二级、三级预警点数后，实现制丝生产过程数据实时非稳态监控。在“MES系统制丝质量异常信息”界面中生成批次生成过程中产生的非稳态占比超限信息。

在中控系统上位WINCC界面实现指标非稳态占比中控预警功能。三级预警功能：黄色为一级预警；紫色为二级预警；红色为三级预警。步骤一：基于MES系统和中控系统的标准化接口，将MES系统中制丝车间“指标非稳态占比预警”功能的数据传输到中控服务器。步骤二：底层PLC新建数据块接收存储“指标非稳态占比预警”数据，制丝车间各工段PLC新建接收数据块为DB3002。步骤三：上位WINCC监控系统中，建立与底层PLC变量连接，进行图形编辑，增加“MES指标非稳态占比预警”功能和工艺报警复位按钮。实际生产过程中，通过MES系统实时清洗功能，结合项目组配置的指标非稳态预警点数，当达到预警点数后，制丝中控系统上位监控WINCC界面开始预警，提醒中控操作人员进行应急处置。上位WINCC监控系统中实现了MES指标非稳态预警及工艺报警复位功能。

4.4 开发报表自动定时查阅软件

目前，制丝车间中控室有一块4×4的监控大屏，通常用于各条生产线的状态监控，基于此，项目组成员提出：自主开发一个生产执行系统报表的自动定时查阅软件，以减少掺配段操作人员离岗查询报表的时间。为开发出一个行之有效的制丝生产线生产报表定时查询系统，小组成员通过会议讨论，对开发系统的环境进行了选择：

序号	项目	配置说明
1	硬件环境	CPU：基本配置1.5Ghz；硬盘：足够的硬盘空间；内存：基本配置256M
2	软件环境	Windows XP及以上系统
3	编程语言	语言：C#
4	主要功能和技术特点	启动该软件后，点击“开始”操作，软件将自动打开“生产执行系统”。不需要进行任何手工录入数据，软件自动按预设的用户名、密码，登录进入该系统中，并自动查看预先设定好的报表。软件按预先设定的时间，查看刷新报表，最新出现的报表能在该刷新周期内展示在电脑桌面上。软件设置了“暂停”、“退出”功能，可以暂停软件运行、结束软件运行。

表2 系统环境及功能说明

4.5 应用测试结果

混丝掺配段“现场配方确认”功能运行稳定，操作人员根据操作手册要求，当集控操作人员获取参合配方之后，机台操作人员对掺配比例、进出柜信息进行核对确认后，电机“现场配方确认”按钮，确保配方的正确性。在MES系统中的“人工录入”→“批次鉴定、判定报表”路径下，如遇清洗异常时，车间质量管理员可以对该批次进行“重新清洗操作”。将膨胀丝/梗丝掺配的一级预警、二级预警、三级预警进行报警点配置，配置点数分别为20个、60个、72个。生产报表查询软件启动运行之后，操作工查询报表的时间均值从原来的103.5秒下降到了改进后的4.0秒，效果良好。

图5 改进后操作工报表查询时间下降情况

5 结语

本次优化从开始到实施完成，使项目组成员的业务技能水平得到了进一步的提升，增强了项目组成员解决问题的能力和信心，并且，切实为保障车间质量水平贡献了自己的力量。

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