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智能质量管理平台助推维达两化融合进程

来源:巨灵鸟软件  作者:进销存软件  发布:2017/4/4  浏览次数:2703

一、企业简介

    维达纸业(中国)有限公司(以下称维达)是由维达投资集团有限公司(维达国际,股票代码:H3331)独资成立的公司。公司主要生产高档生活用纸(原纸、小包装面纸、盒装面纸、卷筒卫生纸、湿纸巾、餐纸、抹手纸、擦手纸)等高档系列产品的生产经营。

    维达集团是一家集研究、开发、生产、销售为一体的现代化生活用纸大型企业,是中国生活用纸委员会副主任委员单位,是中国卫生用纸行业产品最多、销售量最大的企业之一。在生产规模、产品质量、市场占有率、经济效益等方面一直处于国内生活用纸行业的领先地位。维达纸业(中国)有限公司一直在新技术方面不断创新,2014年维达通过了国家高新技术企业评定,同时公司拥有省级的工程技术中心和企业技术中心,在智能制造改造和物联网项目研发项目方面,有多个项目获得了省、市的项目重点技持。维达纸业(中国)有限公司拥有员工1985人,大专以上的科技人员有639人,研究人员有464人。

二、企业信息化应用总体现状

    维达纸业(中国)有限公司在2012年开始立项建设智能工厂,集团营运总裁王波女士担任项目总负责人,经过近5年的探索和创新,公司在智能工厂建设方面已经获得了较大的成果和突破,同时在造纸智能制造方面找到了更适合于维达智能工厂建设的方向。

    维达建设的智能工厂是应用信息化平台把人、机、流程不断进行连接,目前维达智能工厂平台包含生产管理系统(以下简称MES)、仓库管理系统(以下简称WMS)、能管中心(以下简称EMS)和设备管理系统(以下简称EAM),目前进度如下:

    1、维达MES目前已经完成了基本平台的搭建,基于GE的IFIX平台,并已完成以下内容的开发。

    1)数据监控平台(完成开发):已经完成了所有生产线上的设备数据和生产数据的监控开发。

    2)质检管理系统(完成开发):目前已经完成了QC的开发并投入使用。

    3)半成品库存管理系统(完成开发):半成品管理系统主要包含原纸和盘纸管理系统。

4)人资生产管理系统(在开发):此系统主要是从生产角度方面对每个岗位进行生产数据或者设备数据的记录,并得出每个员工的能力变化等方面数据,为人资部门管理提供现场数据。

    5)线边库管理系统(在开发):主是包含辅料的进仓、分配和使用整个跟踪过程进行跟踪。

    6)生产看板及KPI(部分投入使用):主要涉及生产岗位的KPI看板,目前已经部分投入使用。

    2、成品管理的WMS一期项目已经在2015年全部投入使用,经过几年的使用,已经获得了相当大的成功,目前WMS二期项目在2016年开始筹建,计划2017年年底投入使用,二期项目主要有以下的特点:

    1)仓库主体使用智能立体仓库,从成品入库到储存再到出库,使用全自动、智能的现代化设备有管理手段;

    2)WMS向前延伸到生产,向后扩展到物流跟踪;

    3)WMS、MES相结合,形成成品质量追踪。

    3、能源管控中心EMS,已经投入使用,目前生产线上90%的用能单位都已经纳入到EMS管理系统中,具有能源使用报表、分析、历史对比等功能,满足了生产的要求。

    4、设备管理系统EAM一期项目在2016年已经投入使用,二期优化项目在2017年可以完成。

    5、质量管理平台成功推出并投入使用后,突显了以下的绩效:

    1)工人工作量降低约60%;

    2)验核员的基本检测能力的培训周期从半年缩短到三天;

    3)从检验开始到出检验报表结果的时间周期从6小时,缩短到1小时,另外,对于关键不合格值能做到了1分钟内自动通知到管理者制手里;

    4)由于发现质量问题的及时性提高,大幅降低了质量问题。

三、参评信息化项目详细情况介绍

    1.项目背景介绍

    面对市场越来越激烈的竞争,如何减少生产成本是企业十分关心的问题,企业可以通过减少人员达到减少生产成本的目的。基于以上传统操作的缺点,为了提升企业生产效率、促进企业两化融合,本公司与广州博依特智能信息科技有限公司联合开发维达质量管理系统平台。

    若制定的标准过高,将造成质量过剩,令产品成本升高;若所制定的标准过低,则不能满足用户对质量日渐提高的要求,降低了产品的市场价值;若不了解品质与制造过程和与原材料的关系,所制定的产品质量标准不符合企业自身特点,实施起来就有困难。因此,分析归纳实际生产过程的数据及进行必要的实验室试验在制定产品质量标准。

生产线末端的产成品检验、分级、分类与管理,一般都是通过对纸的物性参数进行必要频数的抽样检测,再根据检测结果将产品划分为合格与不合格,最后按品级分别归类入仓存放。这一过程中公正、准确与快速高效最重要,但对不合格品和不合率的管理也必须重视。

    不合格品率影响着成本,最好的品质管理人员应充分把握产品的质量参数与使用功能和效果之间的相关性,最终目标是使得产成品既能满足用户对质量的需求,又能尽量减少不合格品的数量,降低不合格率。用户对纸的质量的需求有三个基本点:稳定、可用和成本优势,希望降低纸的制造成本,杜绝浪费,以得到价位上的竞争优势。因此,品质管理员不恰当地定等,或出于“宁错杀一百,不放过一个”的怕负责任的心态,过于严苛的界定品级,或者疏于监控,造成漏检、错检,都会造成不必要的浪费,抬高不合格品率或投诉率,令成本上升。

    维达品质保证科负责公司产品质量监督、生产流程监督、原材料质量监督等,主要管理公司产品的宏观质量问题。品质保证科包括质量控制(QC)及质量分析(QA)两部分,QC包括生产来料检验、过程质量检验、库存检验等,在生产过程中,质检员需要花费大量时间做质量检验,导致了质检员没有足够的时间做质量分析。

    维达的质量检测操作地方主要包含两个现场,分别是质检实验室定检以及生产现场巡检,在2015年以前,检验操作主要有以下的传统操作方式:

    (1)检验过程主要是以全手动操作设备为主,缺点:检验人员不能同时操作多项工作。

    (2)数据采集主要是通过纸质记录然后输入到电脑,缺点:数据从记录再到输入到电脑,这一个过程是没有增值的过程,浪费时间。

    (3)报表分析主要是用人工进行分析,缺点:质量分析人的大部分时间花在了浅层数据的分析上,不利于质检人员专业化。

(4)质量标准主要是靠检验人员记忆或者把标准抄写下来,缺点:浪费时间。

    (5)质量报告主要是靠邮件或者电话等通讯,质量反馈滞后。

    根据以上特点,有必要推动智能质量管理系统平台项目。

    2.项目目标与实施原则

    本项目主要是通过开发一套质量管控软件,把人、设备、流程、产品有机串连,达到适合于维达的管理模式,并在质量管控、质量追踪、操作流程等方面达到现代化水平。

    2.1 项目目标

    维达的智能质量管理系统平台要实现两个目标,分别为质量在线检测和实时查询维护。

    在线检测模块的主要使用对象为操作人员,主要目标包括:

    (1)数据自动完成,例如轴号自动生成、检验指标标准的根据不同纸种显示不同内容;

    (2)技术指标检测数据自动读取,本系统通过RS232通信标准自动采集检验仪器的检验数据,包括白度、厚度、柔软度、抗张强度等;

    (3)操作标准强制执行,根据设定的操作标准,要求操作人员按照标准操作,例如柔软度需要检测三到五次,当操作人员检测次数少于三次或大于五次时,系统产生提示信息;

    (4)保存操作过程数据,每次质量检测的过程数据都会保存到数据库,管理人员可以根据操作过程数据判断操作人员的操作行为;

    (5)复检功能,当第一次检测不合格时,系统会汇总不合格指标,并且可以进行第二次检测,当第二次不合格时不能再进行检测。

    查询与维护模块的主要使用对象为管理人员,其主要目标包括:

    (1)检测结果查询,可从时间、机台、班组、原纸品号等维度进行查询。查询结果可以进行修改、删除、导出等;

    (2)标准维护,维护每个纸种的质量指标标准,可进行新增、修改、删除等操作;

    (3)操作数据查询,可从时间、轴号、设备、人员、是否复检等维度进行查询;

    (4)用户维护,管理系统用户,可新增、删除、修改用户。用户分管理员和操作人员两种类型。

    2.2 实施方法

    本公司智能质量管理系统平台包含实验室定检系统、后加工巡检系统和准备做的全集团质量分析系统。

实验室定检使用的设备主要是测试物理指标的仪器如拉力仪等,使用工作站把现场的仪表数据读取,然后通过数据简单处理并汇总后再发给数据采集层进行汇总处理;生产巡检使用的设备主要是平板电脑,现场质检员以平板电脑上的软件为操作平台,进行现场的检验操作,然后检验的结果通过WIFI方式向数据采集层传递。

    实验室定检系统软件结构包括在线检测模块、查询与维护模块,两个模块根据需求不同,采用不同的架构。在线检测模块为C/S架构,基于C#编程语言开发,采用.NET4.0框架,数据库为SQL SERVER2008 R2。查询与维护模块为B/S架构,基于ASP.NET、HTML、JAVASCRIPT的等语言开发,数据库为SQL SERVER 2008 R2。

    质检中心服务器通过Modbus协议经网络各个采集设备进行通讯,数据采集通讯采用Modbus通讯,将实验室的质检的设备:白度仪、柔软度仪、横向拉力仪、纵向拉力仪数据采集至质检工作站中,质检工作站与公司的局域网相连接实现远程访问的功能。

    后加工巡检中质检员通过对生产车间中的卫卷、面巾的成品随机抽查,输入产品的名称或者工艺卡号,自动导入对应品种的检测依据和标准,然后依据导入的标准进行抽样的质量检查,来判定当时班次生产成品的质量好坏。检测步骤如下:

    (1)质检员进入车间随机抽查取样

    (2)质检员进入抽样查验系统,填写工艺卡号,自动导入参照标准

    (3)质检员依照成导入的品标准进行检查,同时填写质量检测结果

    (4)判断产品合格与否,保存检测结果

    (5)是否打印检测结果单

    3.项目实施与应用情况详细介绍

    智能质量管理系统平台服务于本集团全国所有的生产基地,设计主要分三层架构,分别为操作层、数据采集层和数据处理层:

    操作层主要是质检员进行纸页的检验操作,实验室定检使用的设备主要是测试物理指标的仪器如拉力仪等,使用工作站把现场的仪表数据读取,然后通过数据简单处理并汇总后再发给数据采集层进行汇总处理;生产现场检验使用的设备主要是平板电脑,现场质检员以平板电脑上的软件为操作平台,进行现场的检验操作,然后检验的结果通过WIFI方式向数据采集层传递。

    数据处理层主要是QA系统,QA系统主要有几个任务,一是对调用数据库的数据进行智能分析,二是当前的检验出判断结果,,三是负责质量追踪体系。

质量管理系统架构

图1 质量管理系统架构

    在整个项目过程中,较为突出的问题主要是两个,硬件方面主要是要解决现场的WIFI问题,由于使用的移动终端有大量的数据进行传递,所以需要建立起现场的网络。二是技术开发问题,由于传统的检验办法是靠检验员的个人能力或经验进行数据分析并做出最终结论,如果要实现智能分析,需要建立不同的数据分析模型,这些模型根据历史数据和各个关键阀值进行数据处理、对比、分析,并最终给出判断结果给予参考。

关于现场网络问题无非投入的问题,维达有约4万平米的生产区,在这么大的空间建立起WIFI网络,是一个相当大的工程,但我们还是顺利推进了。

    智能分析模型方面,我们与广州博依特智能信息科技有限公司进行了合作,由维达提出需要,广州博依特智能信息科技有限公司安排调研、分析、建模和测试,经过一年的开发,QA系统最终实现了我们所需要的功能。

    接下来对集团智能质量管理系统平台中实验室定检和现场巡检进行详细介绍:

    3.1 实验室定检

    全集团实验室定检系统分为以下三个层面:

    (1)数据采集层

    质检系统数据采集基于RS232 协议自主开发的质检采集软件,通过RS232驱动接口,与现场设备进行通讯,实时采集各个的各个设备参数:白度值、厚度值、柔软度值、横向张力值、纵向张力值等。

    (2)数据应用层

    现场数据存储通过关系数据库完成、负责存储来自数据采集接口机的生产现场实时数据,形成历史数据仓库。其具快速的读写性能以及用于真正的实时数据的“低至秒级”的分辨率。该功能能够实现更好的响应性。

    (3)人机交互层

 维达集团每个分公司的质检中心现场安装数据采集工作站以及质检系统软件用于工人的操作,在集团或者各分公司内部的局域网可以通过Web方式浏览到各分公司的质检系统。

维达实验室定检系统架构图(分公司质检系统架构图)

图2 维达实验室定检系统架构图(分公司质检系统架构图)

维达实验室定检系统架构图(集团系统架构图)

图3 维达实验室定检系统架构图(集团系统架构图)

    以下为集团定检系统的实施方案与具体内容介绍

    3.1.1 基本信息

    质量检测系统基本信息包括原纸品种、原纸品号、机台、班组、轴号等信息,其中轴号根据相关信息自动生成。幅宽默认为3400,断头数默认为0。

  3.1.2 技术指标

    技术指标包括自动采集和手工录入两部分。切换到技术指标界面时,可以看到相应纸种的检测标准。例如白度值(%)(>=83<=90),厚度值(mm/12层)(>=1.2)等。

    监测方式:

    (1)选择好参数后点击开始按钮即可开始检测;

    (2)开始检查后,操作人员需要到设备上进行操作,有检测结果后,数据通过RS232通信协议自动读取到系统上。如果选择的是“全检”,有检测项目没有做完的时候会提醒操作人员。

    (3)当操作人员没有按照设定的操作标准操作的时候,系统会出现相关的提示,要操作人员按照标准进行操作,技术指标中有部分数据是经过计算得出的,包括平均值、纵向湿强保留率。

    3.1.3 外观指标

    外观指标主要包括洞眼、尘埃点、白色浆点组成。每个指标的总数自动累加得到。填写外观指标数据,并保存数据,如果有不合格项,则会出现不合格项汇总窗口。出现不合格汇总界面时,可点击复检按钮进行再次检测,也可以关闭不进行再次检测。复检完毕点击保存则完成质量检测。

不合格汇总窗口

图4 不合格汇总窗口

    打印

    打印功能可实现检测结果在线打印,根据轴号查找相应的检测结果,打印界面。

    3.1.4 查询与维护

    查询与维护模块的使用对象主要为管理人员,主要包含检测结果查询、标准维护、操作数据查询、用户维护等功能。查询与维护模块可通过浏览器进行访问,不需要安装额外插件。

    (1)检测结果查询

    检测结果查询功能包括检测结果查询,可从时间、机台、班组、原纸品号等维度进行查询。查询结果可以进行修改、删除、导出等。

检测结果查询界面

图5 检测结果查询界面

(2)标准维护

    标准维护主要包括标准新增、标准删除、标准的修改等操作。点击每个标准,在右侧都可以看到这个标准的详细信息,其中上下限状态中未启用表示不显示该标准,启用但不参考表示显示该标准,但不进行是否合格判断,启用并且参考表示显示该标准并且进行是否合格判断。

    (3)操作数据查询

    在操作数据查询界面,可以查询到操作人员操作过程仪器产生的过程数据,可从时间、轴号、设备、人员、是否复检等维度进行查询。查询结果可以导出。

    (4)用户维护

    用户维护模块主要管理系统用户及权限,包括新增用户、删除用户、修改用户等操作。用户权限分操作人员和管理人员。

    3.2 现场巡检

    后加工巡检中质检员通过对生产车间中的卫卷、面巾的成品随机抽查,输入产品的名称或者工艺卡号,自动导入对应品种的检测依据和标准,然后依据导入的标准进行抽样的质量检查,来判定当时班次生产成品的质量好坏。检测步骤如下:

    (1)质检员进入车间随机抽查取样

    (2)质检员进入抽样查验系统,填写工艺卡号,自动导入参照标准

    (3)质检员依照导入的成品标准进行检查,同时填写质量检测结果

    (4)判断产品合格与否,保存检测结果

    (5)是否打印检测结果单

    生产现场检验使用的设备主要是平板电脑,现场质检员以平板电脑上的软件为操作平台,进行现场的检验操作,然后检验的结果通过WIFI方式向数据采集层传递。

巡检操作主页

图6 巡检操作主页

    巡检操作主页见图,质检人员填写基本生产信息,根据填写的工艺卡号显示标准,进行后加工巡检。

    在物理指标页面中填写纸张的抽数、层数等,还有裁切与外观的合格检测,将检验的压线距离和切边效果填上系统中。

物理指标

图7 物理指标

    在工艺参数页面中根据生产填写“压花”形式和“香水”类型。纸种、表层皱纹等需要填入具体数值,而压线效果、反纸则填写合格与否即可。

工艺参数

图8 工艺参数

包装质量页面中根据效果检测,标识写明打/喷码的位置等。热封效果、小包刻线和打码情况判断合格与否,小包高度要填写具体数值。

    盘纸辅料页面中需要填写纸张与辅料的检测、纸张松紧度检测等。最后在所有质量指标都填入系统后,判断产品是否合格并检测记录的提交和打印与否。

    另外成品编码是唯一,只能新增,不能删除。要求每次修改工艺配方时,需要新增一列修改内容(要求修改人记录修改了哪些内容才能进行保存),每次修改的人员及时间。同时保存首次添加及每次修改的时间和人员信息。

    巡检查询与维护模块的使用对象主要为管理人员,主要包含检测结果查询、标准维护、操作数据查询、用户维护等功能。查询与维护模块可通过浏览器进行访问,不需要安装额外插件。

    4.效益分析

    智能质量管理系统平台为促进企业“两化融合”做出巨大的贡献。

    自动化与信息化在造纸企业生产中占有举足轻重的地位,在造纸企业中推工业化、信息化“两化融合”,借助数学方法,计算机技术,信息技术,自动控制技术等,进一步推进企业全面实施和提升生产装备智能化、生产过程自动化和企业信息化的水平,最大限度提升造纸企业生产管理水平,提高造纸企业产品质量。

    智能质量管理系统平台成功推出并投入使用后,突显了以下的绩效:

    (1)工人工作量降低约60%,工人有更多的时间可以做质量分析;

    (2)验核员的基本检测能力的培训周期从半年缩短到三天;

    (3)从检验开始到出检验报表结果的时间周期从6小时,缩短到1小时,另外,对于关键不合格值能做到了1分钟内自动通知到管理者制手里;

    (4)由于发现质量问题的及时性提高,大幅降低了质量问题。提高产能,生产效率得到飞速的提升。

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