CN103575327B - 一种烟支物理指标自动化检测分析装置 - Google Patents

Abstract

一种烟支物理指标自动化检测分析装置主要由一仪器适配装置连接一数据采集装置组成；仪器适配装置连接一物理指标检测设备和一设备注册装置，数据采集装置连接一数据分析模块和一工艺标准适配模块，数据分析模块连接工艺标准适配模块和一过程监控、分析模块。该装置在首次运用时通过设备注册装置完成设备注册；在发出烟支物检测请求时，由物理指标检测设备检测数据；设备仪器适配装置获取物理指标检测原始数据并传输到数据采集模块；数据采集模块根据预定的采集策略和异常处理机制进行数据采集；再由数据分析模块分别从数据采集装置、工艺标准适配模块获取质检结果数据和工艺检测标准，上报过程监控、分析模块进行过程监控和过程分析。<!--1-->

Description

一种烟支物理指标自动化检测分析装置

技术领域

本发明涉及烟草行业中，与烟支物理指标检测仪器适配的技术，尤其是指烟支物理指标采集技术、烟支物理指标分析技术。

背景技术

随着烟草工业的发展，卷烟制造过程对控制精度和质量稳定性要求越来越高，烟支物理指标专用检测仪器在生产质量参数控制过程得到了广泛运用，各设备厂商出现不同多种物理检测设备，如何将这些数据有效组织、科学利用是一个难点问题。在现实卷烟制造过程中，卷烟设备与质检设备有摆放的物理位置存在一定距离，如何把机台操作人员（也即卷烟生产人员，需不定时抽检卷烟质量情况）从重复繁杂的测试工作解脱出来，成为卷包车间提高生产效率的重大问题。现有机台操作人员通过以下两种方式查看物理指标检测结果：

1、查看打印检测结果并手工统计计算

即物理检测结果通过打印机打印出来，各项质量特性需手动统计计算，这种设备比较原始，但部分卷烟制造厂仍有使用。

2、基于上位机查看检测结果

这种物理指标检测设备带有上位机及特制的数据采集软件，数据采集软件将检测结果采集到上位机展示，操作人员通过上位机查看检测结果。

3、从质量管理软件查看检测结果

按照业务需求定制开发数据采集软件，采集的数据供质量管理软件分析展示，如MES的质量管理模块、SPC等。

以上查看物理指标检测结果方式相应存在的缺点是：

1、查看打印检测结果并手工统计计算

缺少一套适应现场操作人员就近查看不同物理指标检测设备检测结果的统一平台，操作人员往往需花较长时间在不同的检测现场等待检测结果。

2、基于上位机查看检测结果

现有数据采集方式比较原始，不同物理检验设备需要进行特定的接口和数据采集模块开发，开发工作量大。

3、从质量管理软件查看检测结果

缺少用于现场质量预警、质量分析功能。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种烟支物理指标自动化检测分析装置。该装置为卷烟制造现场操作人员提供一套物理指标自动化检测装置，实现物理指标检测结果统一展示、预警分析、过程分析平台。

为实现上述目的，本发明技术方案为：

一种烟支物理指标自动化检测分析装置，该装置主要由一仪器适配装置连接一数据采集装置组成；仪器适配装置连接一物理指标检测设备和一设备注册装置，数据采集装置连接一数据分析模块和一工艺标准适配模块，所述的数据分析模块连接工艺标准适配模块和一过程监控、分析模块。

进一步的，所述的仪器适配装置包括一连接物理指标检测设备的设备接口适配模块和一连接数据采集装置的标准元数据转换模块，还包括一连接设备接口适配模块和标准元数据转换模块的设备元数据获取模块。

进一步的，所述的数据采集装置包括一连接仪器适配装置的数据采集功能模块和一连接过程监控、分析模块的数据上报功能模块，还包括一连接数据采集功能模块和数据上报功能模块的数据加工功能模块。

进一步的，所述的过程监控、分析模块包括一过程监控层和一过程分析层。

进一步的，所述数据上报功能模块连接过程监控、分析模块的过程监控层。

进一步的，所述仪器适配装置的标准元数据转换模块连接数据采集装置的数据采集功能模块。

上述技术方案的有益之处在于：

本发明烟支物理指标自动化检测分析装置将仪器适配装置运用于系统中，能够主动识别常见的物理指标检验设备，而且这种自动适配能力可以动态配置；仪器适配装置为数据采集模块提供标准格式数据，使数据获取和数据加工完全分别开来。通过数据采集装置，结合预制定的数据采集策略和数据加工策略进行数据采集。本发明烟支物理指标自动化检测分析装置在首次运用在本发明平台前完成设备注册；质检人员向质检设备发出烟支物理指标检测请求，由物理指标检测设备检测设备检测数据；设备仪器适配装置通过其路由功能自动与物理检测设备建立数据获取通道并获取物理指标检测原始数据，再通过仪器适配装置的标准通讯通道传输到数据采集模块；数据采集模块根据预定的采集策略和异常处理机制进行数据采集；再由数据分析模块分别从数据采集装置、工艺标准适配模块获取质检结果数据和工艺检测标准，上报过程监控、分析模块进行过程监控和过程分析，为车间现场物流指标自动化检测提供自动化解决方案。本发明的优点如下：

1、本解决方案无需现场操作人员在测试现场等待测试结果，节约了操作人员的时间；无需使用打印机打印质检小票，节约打印成本；

2、能够自动适配仪器接口，不需要定制开发，节约了开发成本；

3、多质检设备采集数据实现集中加工、处理，结合数据数采策略功能优化处理流程，提高了系统性能。

附图说明

图1为本发明烟支物理指标自动化检测分析装置结构示意图。

图2为本发明仪器适配装置架构示意图。

图3为本发明数据采集装置系架构示意图。

具体实施方式

现结合附图和实施例说明本发明。

如图1所示的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，该装置主要由一仪器适配装置连接一数据采集装置组成；仪器适配装置连接一物理指标检测设备和一设备注册装置，数据采集装置连接一数据分析模块和一工艺标准适配模块，所述的数据分析模块连接工艺标准适配模块和一过程监控、分析模块。该装置在首次运用时通过设备注册装置完成设备注册；在质检人员向质检设备发出烟支物理指标检测请求时，由物理指标检测设备检测设备检测数据；设备仪器适配装置与物理检测设备建立数据获取通道并获取物理指标检测原始数据，再通过仪器适配装置的标准通讯通道传输到数据采集模块；数据采集模块根据预定的采集策略和异常处理机制进行数据采集；再由数据分析模块分别从数据采集装置、工艺标准适配模块获取质检结果数据和工艺检测标准，上报过程监控、分析模块进行过程监控和过程分析。

本发明物理指标检测是由物理指标检测设备完成的，物理指标检测设备为本发明综合解决方案方案提供基本的物理指标测试数据和检测设备状态数据。目前使用于烟支物理指标检测设备品类繁多、功能、型号、厂家各有不同，但主要通过串行接口、以太网接口、USB接口、并行接口方式对外传输数据。

设备注册装置主要完成物理指标检测设备在首次运用在本检测平台时进行设备基本信息注册，为仪器适配装置提供基本设备信息。设备注册整过过程是通过个性化的配置界面完成的。

数据流：

输入：输入设备名称、设备编号、设备接口类型；

根据设备类型不同数据输入项不同，常用的有3种接口

串口：波特率、数据位、奇偶校验、停止位；

通过Socket通讯：通讯地址、通讯类型、包头、包体（数据起始位）、尾、包长度；

数据库：数据库类型、数据库服务器地址；

输出：注册是否成功提示，如果成功输出设备配置文件。

业务流：

1、首先用户输入设备名称、编号、接口类型基础信息，系统根据设备类型自动要求输入不同信息参数。

用户在输入设备信息后，系统熟悉验证设备是否注册、设备是否存在，如果满足注册条件，系统保存注册文件，并返回注册成功信息。

如图2所示的仪器适配装置包括一连接物理指标检测设备的设备接口适配模块和一连接数据采集装置的标准元数据转换模块，还包括一连接设备接口适配模块和标准元数据转换模块的设备元数据获取模块。该仪器适配装置包括设备元数据获取、转换、发送三部分功能，实现从不同接口标准的物理指标检测设备获取物理指标检验原始数据，建立统一标准格式的数据传输通道，并向数据采集装置提供标准统一格式数据。

所述的设备接口适配模块实现了设备元数据获取模块与物理指标检测设备连接的路由方式。设备接口适配包括两个逻辑功能模块：接口服务模块、接口管理模块。

仪器适配装置构建的设备接口适配器连接到各个物理指标检测设备实体，依据检测设备底层提供的接口不同而采用不同的适配方式，常见的适配接口方式有：串口、TCP、DB等。根据接口方式的不同建立不同接口适配服务，所有接口适配服务由接口服务模块统一管理。接口服务模块获取设备注册信息，如设备编号、设备类型、接口参数等，实现自适应各种物理检测设备接口协议能力。

所述的设备元数据获取模块实现了通过设备接口适配模块从不同接口类型的物理检测设备中获取检测数据。设备元数据获取是在通讯管理逻辑功能模块管理下进行的，其实现步骤如下：首先驱动设备接口适配模块，并通过通讯管理模块建立数据获取通道；建立与目标设备保持通讯；获取设备元数据。

所述的设备元数据转换模块将不同的数据类型统一转换成XML文件格式。

如图3所示的数据采集装置包括一连接仪器适配装置的数据采集功能模块和一连接过程监控、分析模块的数据上报功能模块，还包括一连接数据采集功能模块和数据上报功能模块的数据加工功能模块。该数据采集装置包括数据采集、数据加工、数据上报三大功能。数据采集装置主要实现从仪器适配装置获取数据，通过预定的数据采集策略和异常处理策略进行数据加工处理，并通过一定方式将数据上报到过程监控层或保存到数据库中。

所述的数据采集功能模块实现与仪器适配装置通讯，通过仪器适配装置的标准元数据转换模块连接数据采集装置的数据采集功能模块，从仪器适配装置中获取标准格式的数据采集数据。

数据采集模式和采集策略是通过数据采集功能模块的数据采集策略服务逻辑模块进行管理的。数据获取方式有同步和异步两种模式，在同步模式下，由数据采集功能模块发出数据采集请求，仪器适配装置响应请求并将请求数据发送到数据采集功能模块；在异步模式下，由仪器适配装置格式化后的数据每发生一次变化，变化后的数据发送到数据采集功能模块。

所述的数据加工功能模块是从数据采集功能模块采集的数采数据一般都是物理指标检测设备的原始数据，比如一条同步过来的数据包括检测数据值长度、圆周，也包括设备的状态值，而且这些是原始的格式数据与生产信息（如班时、牌号、操作人员等）没有关联，因此这些数据需要数据加工模块对这些数据进行解析、归类等处理。

所述的数据上报功能模块是将经过加工处理过的物理指标检测信息，一部分以实时信息形式上报给过程监控、分析模块，及时地向用户呈现信息，这部分信息大多数是实时警告和烟支质量测试数据信息；另一部分信息，如数据统计数据、明细等由数据上报模块写入数据库，以备过程分析模块及其他外部系统使用。

所述的过程监控、分析模块包括一过程监控层和一过程分析层。上述数据上报功能模块连接过程监控、分析模块的过程监控层。

所述的过程监控层是通过内置的国标GB/T4091-2001规定的八项判异常标准，并支持用户自定义判异常准则，系统按设定的判异准则对采集的数据进行实时分析和监控的。当发生异常情况时，按事先设定的报警方式，立即将异常情况信息通知机台质检人员，从而达到实时控制生产过程质量的目的。过程监控主要以下方式实现的：

1、自动报警

现场数据与过程异常原因、纠正与改善措施相结合自动跟踪过程异常状态，自动发出异常报警。

用户可以针对不同的品质特征制度一个或多个报警设置，每个报警设置可以有一个或多个报警规则。报警设置可针对不同异常所违反的判读规则，并根据不同的品质特性的异常状况和异常状况的级别自由设置不同的报警方式和不同的相关通知对象；系统支持画面消息弹出框、企业内部邮件、现场声光报警等多种异常报警方式，另可和移动通信运营商合作建立手机短信的报警通知方式。

根据常规控制图的国标GB/T4091-2001统计质量控制手册其中规定的八种判异准则实时计算,实时预警。这八项判异准则具体内容为：

1)1个点落在A区以外

2)连续9点落在中心线同一侧

3)连续6点递增或递减

4)连续14点中相邻点交替上下

5)连续3点中有2点落在中心线同一侧B区以外

6)连续5点中有4点落在中心线同一侧的C区以外

7)连续15点落在中心线两侧的C区内

8)连续8点落在中心线两侧且无一在C区内。

采集的数据实时传入到服务器上，服务器根据八项判异准则实时计算，当某种判异符合事先设定的报警条件时，服务器会按事先设定的报警方式，把警报发给相关人员或者设备；相关人员或者设备再采取相关措施，从而达到实时控制生产过程质量的目的。流程中一旦产生异常情况，系统立即自动发出异常情况警报，立即将异常情况的发生位置、原因等信息通知相关人员。

2、过程状态提醒

自定义关键制程监控对象，可自由设置实时刷新频率，充分应用目视管理中颜色的易判断性，通过绿黄红三色清晰的标定过程的状态，提醒过程状态的变化；增加过程能力的实时显示，绿色表示过程正常，红色表示过程异常，黄色表示过程出现异常后已经得到了处理和改善。先进的图形引擎功能使数据点的查看更直观，鼠标移动时自动显示当前点的相关信息，新增的数据可即时描绘在控制图上。

3、数据钻取

通过监控界面，为管理者提供了一个可实时了解企业生产现场的品质状况管理信息平台，使生产的品质状况高度透明化。通过点击警示灯可以读取监控点的所有分析数据，系统自动链接到图形分析和报表统计模块，调用查看详细的数据分析以及控制图。

通过数据钻取，可以将现场数据与过程异常状态、异常原因分析、纠正改善措施相结合，使品质分析人员及时发现问题并将对制程异常处理的信息系统知识管理相关联；也为管理者提供了一个可实时了解企业生产现场的品质状况管理信息平台，使生产的品质状况高度透明化。

所述的过程分析层是通过图形分析和报表统计完成过程分析：

1、图形分析------应用控制图

控制图较直方图最大的特点是引入了时间序列或样本序列，通过观察样本点相关统计值是否在控制限内以判断过程是否受控，通过观察样本点排列是否随机从而及时发现异常。控制图较直方图在质量预防和过程控制能力方面大为改进。

系统提供了包括Xbar-R图、Xbar-S图、X-MR图、Pn图、P图、U图、C图运行图、直方图、缺陷排列图、原因排列图、措施排列图、散点图等十多种应用控制图和分析图。

通过使用控制图可以分析判断生产过程是否稳定，及时发现生产中异常情况并预防不合格品产生，检查生产设备和工艺装备的精度是否满足生产要求，最终实现对产品进行质量评定。

1）计算能力

系统提供了多达30种的统计与分析计算能力，包括平均值、最大值、最小值、极差、标准差、对称度、峰度、工序能力（Cp、Cpk）、工序性能（Pp、Ppk）、不良率、直通率、西格码水平（σ）等等，通过计算科学的评定质量问题的纠正及预防措施。

2）波动原因分析及措施

系统按5M1E对制程进行分层分析应用，寻找出影响过程能力与状态的要因，并对工序能力分析，判断比较过程改进的有效性，通过缺陷排列、缺陷与原因排列、缺陷与纠正措施排列图等多种问题分析工具全面对过程进行分析，不断减小过程波动，选择相对更关键的特性进行分析和控制，使这些关键特性受控并减小波动。

2、报表统计

在对产品的受控状态出现异常的情况后，本系统可以对缺陷进行同步的统计，工程技术人员在该统计数据的基础上发现缺陷的一个变化趋势，并根据自己的经验找到所对应的设备或者工艺的潜在隐患，就能够及时地排除该隐患，真正达到“预防问题发生”的目的。本系统针对过程异常、缺陷排列、人员考核、品质特性考核、产品品质考核、处理措施等信息统计汇总，用户给定数据的时间范围和品质特性范围，系统自动统计汇总多种参数，直接生成Excel报表。

Claims (8)

1.一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：该装置主要由一仪器适配装置连接一数据采集装置组成；仪器适配装置连接一物理指标检测设备和一设备注册装置，数据采集装置连接一数据分析模块和一工艺标准适配模块，所述的数据分析模块连接工艺标准适配模块和一过程监控、分析模块；该装置在首次运用时通过设备注册装置完成设备注册；在质检人员向质检设备发出烟支物理指标检测请求时，由物理指标检测设备检测设备检测数据；设备仪器适配装置与物理检测设备建立数据获取通道并获取物理指标检测原始数据，再通过仪器适配装置的标准通讯通道传输到数据采集模块；数据采集模块根据预定的采集策略和异常处理机制进行数据采集；再由数据分析模块分别从数据采集装置、工艺标准适配模块获取质检结果数据和工艺检测标准，上报过程监控、分析模块进行过程监控和过程分析。

2.如权利要求1所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述的仪器适配装置包括一连接物理指标检测设备的设备接口适配模块和一连接数据采集装置的标准元数据转换模块，还包括一连接设备接口适配模块和标准元数据转换模块的设备元数据获取模块。

3.如权利要求2所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述的数据采集装置包括一连接仪器适配装置的数据采集功能模块和一连接过程监控、分析模块的数据上报功能模块，还包括一连接数据采集功能模块和数据上报功能模块的数据加工功能模块。

4.如权利要求3所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述的过程监控、分析模块包括一过程监控层和一过程分析层。

5.如权利要求4所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述数据上报功能模块连接过程监控、分析模块的过程监控层。

6.如权利要求3所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述仪器适配装置的标准元数据转换模块连接数据采集装置的数据采集功能模块。

7.如权利要求4所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述仪器适配装置的标准元数据转换模块连接数据采集装置的数据采集功能模块。

8.如权利要求5所述的一种烟支物理指标自动化检测分析装置，其特征在于：所述仪器适配装置的标准元数据转换模块连接数据采集装置的数据采集功能模块。