宁波卷烟厂PROTOS卷烟机吸丝带运行状态实时监控装置的研制

,PROTOS卷烟机吸丝带运行状态实时监控装置的研制,浙江中烟宁波卷烟厂|精益创新工作室QC小组,汇报人：王翔、周莲君,时间：2018年7月12日,当吸丝带运行状态出现异常时，会导致烟支空头率上升、软硬点烟支剔除率高、重量标准偏差大等问题，虽然车间规定吸丝带每班生产前必须更换，但吸丝带异常导致的质量问题依旧很多。因此，能否提前预知吸丝带异常，减少烟支质量问题显得尤其重要。小组成员决定在技术上大胆创新，对PROTOS卷烟机吸丝带运行状态实时监控装置进行设计研究。,ContentsPage,目录页,一、小组概况,ContentsPage,目录页,二、选择课题问题提出,需求一：降低空头、烟支软硬点超标故障频次,设备故障导致烟支空头、软硬点故障频次统计表,对故障频次进行统计分析后发现，吸丝带异常是导致烟支空头、软硬点多、重量偏差大的主要原因，异常频次126次，占比达到92.6%。因此车间对降低吸丝带故障频次有强烈需求。,二、选择课题提出需求,需求二：降低吸丝带异常对烟支质量影响,吸丝带磨损程度与卷烟生产质量统计表,吸丝带磨损标准,卷烟生产质量与吸丝带磨损程度息息相关,当吸丝带磨损时，机台操作人员迫切要求可以及时发现吸丝带异常，以便采取必要措施。,二、选择课题提出需求,需求三：提高吸丝带早期发现率,吸丝带磨损后发现途径统计,吸丝带异常早期发现率只有7.14%,设备异常和例保时发现吸丝带磨损占比92.86%，吸丝带磨损早期发现率占比只有7.14%,*设备日保时间为早班生产前20分钟，晚班结束后20分钟。*设备非故障停机是指包装机故障维修或烟丝供应中断等非本设备原因导致的停机。,二、选择课题提出需求,吸丝带更换时间统计,吸丝带异常造成故障停机所损失的产能为0.24箱/次。,挡车工吸丝带平均更换时间为：110.7/60=1.85分钟/次。吸丝带异常导致故障停机时间为：3.77-1.85=1.92分钟/次。,二、选择课题提出需求,需求四：降低吸丝带故障排除耗时,如何提前预知吸丝带异常？,二、选择课题提出需求,吸丝带异常时各机台发现频次基本相同,各机台吸丝带异常发现途径情况统计,需求四：降低吸丝带故障排除耗时,二、选择课题提出需求,需求总结,二、选择课题创新思路,创新思路,开发一种实时监控装置来观察吸丝带的运行状态，提前预知吸丝带异常可能造成的设备故障、烟支质量及浪费等问题。,二、选择课题课题查新,上述研究不能及时发现吸丝带异常、预防设备故障隐患，与小组设想差异较大，无法解决现有问题。虽有相关文献，但无法直接转化为成果。,二、选择课题确定课题,所以经过讨论，小组成员决定将本次QC课题确定为：,“吸丝带运行状态实时监控装置的研制”,ContentsPage,目录页,三、目标确定目标制定,吸丝带打滑、吸丝带轮卡滞等吸丝带故障早期发现率由目前的7.14%提高至95%以上。,本项目通过实施后，预计达到以下目标：,三、目标确定目标可行性分析,常规问题排查，空头、软点剔除量偏大但小于0.3%，挡车和维修工会关注而不会停机处理。当剔除率达到0.3%-0.6%、持续2-5小时挡车工会进行相应处理。当问题严重后，停机维修时间平均7.5分钟。,应用监控装置，吸丝带打滑导致运行滞后1%，系统将发出告警信号，提醒挡车及时更换吸丝带。由于吸丝带损坏有个过程，挡车工可以在合适的时候更换吸丝带，停机时间3分钟。,三、目标确定目标可行性分析,10#、12#卷烟机吸丝带不同磨损程度试验,三、目标确定目标可行性分析,模拟测试结果与预想的一致，当吸丝带磨损后，吸丝带的拉升率和打滑率会急剧增加，为此可以利用这两个指标来判断吸丝带是否磨损，而监控装置就可以在吸丝带磨损区间内发出告警信号，提醒挡车工及时更换，则设备工作情况不会恶化，从而保证吸丝带异常的早期发现率。通过以上论证，小组成员认为本项目的目标是可以实现的。,三、目标确定目标可行性分析,ContentsPage,目录页,四、提出方案并确定最佳方案,（一）方案提出小组成员根据设备实际情况，并综合考虑智能化、时效性、经济性以及可实施性等提出两个设计方案：,吸丝带监控装置,方案一,方案二,四、提出方案并确定最佳方案,（二）方案选择,方案一：吸丝带磨损后打滑率数明显上升，可以通过打滑率突变实现系统检测功能。,吸丝带磨损后打滑率剧增,四、提出方案并确定最佳方案,（二）方案选择,四、提出方案并确定最佳方案,（二）方案选择,四、提出方案并确定最佳方案,（三）方案总体设计思路,寻找切入点,确定切入点,简化监控模型,设计思路,将吸丝带打滑检测转化为机器运行速度与吸丝带惰轮转速的比较，可使监控更加简明。,吸丝带打滑现象是设备运行过程中较常出现的故障之一，将其作为监控的切入点再适合不过；,为检测吸丝带运行状况，需在其故障原因中选取一个重要指标作为实时监控的切入点；,四、提出方案并确定最佳方案,（三）方案总体设计思路,利用传感器采集机器和吸丝带惰轮转速的脉冲，通过数据处理模块比较两者脉冲数，计算相对误差（设定阈值）。同时，人机界面采用两条不同的色线显示恒定的机器速度和波动的吸丝带速度。,四、提出方案并确定最佳方案,（三）方案总体设计思路,当打滑率达到2%时，吸丝带开始加速磨损，烟支质量下降，不符合我厂工艺质量标准。因此，设定阈值=1%，产生报警；2%时，重复报警。,超标,（四）总体方案分解,四、提出方案并确定最佳方案,1、检测元件的确定,检测原件初选,备选型号,四、提出方案并确定最佳方案,小组在2016年4月10日在10#卷烟机上，使用示波器记录传感器的响应时间；连续运行3天测试传感器可靠性，测算维护周期。,采用,四、提出方案并确定最佳方案,1、检测元件的确定,为了传感器能够准确检测到吸丝带运行线速度，小组成员对其具体安装位置进行设计，通过试验找出最佳安装点。,2、安装位置的确定,四、提出方案并确定最佳方案,步骤一采用0.618黄金分割法统计传感器检测准确率，测试次数10次。,结论：传感器最佳检测区间为5.2mm-6.2mm,四、提出方案并确定最佳方案,四、提出方案并确定最佳方案,步骤二采用正交试验法，确定最佳的检测距离。,因素水平选取,安装最佳位置：检测位置5.7mm；磁钢直径6mm；磁钢数量2枚.,检测原件初选,备选型号,四、提出方案并确定最佳方案,3、压力传感器的确定,37,试验过程记录,采用,四、提出方案并确定最佳方案,欧姆龙E8F2-B10C,SICKPBT-RMX40SG1SSNA,SICKPBS-RB4X0SG1SSNB,38,4、主控制器的确定,四、提出方案并确定最佳方案,39,四、提出方案并确定最佳方案,采用,40,5、脉冲信号获取方式,四、提出方案并确定最佳方案,采用,41,采用,6、电源的确定,四、提出方案并确定最佳方案,42,采用,7、报警器件的确定,四、提出方案并确定最佳方案,43,采用,8、人机界面的确定,四、提出方案并确定最佳方案,44,（五）最佳方案确定,四、提出方案并确定最佳方案,ContentsPage,目录页,五、制定对策,小组按照5W1H制定的目标量化活动对策表,ContentsPage,目录页,六、对策实施,49,通过校对，传感器接线、调整准确率为100%，符合要求。,六、对策实施,传感器准确性检验,50,六、对策实施,调压阀出口处安装三通,安装气压传感器,连接气路和电缆,测试压力传感器准确性,1,2,3,4,51,六、对策实施,传感器准确性检验,通过校对，传感器误差1.5%，接线、调整准确率为100%。传感器距离检测点气管长度0.26米，符合对策目标设计要求。,52,六、对策实施,通过测试，电气控制线路安装满足要求，符合对策目标要求。,1、获取的速度信号误差3%；2、电源电压24V5%，对原有设备无影响；3、接线及标注规范与电路图100%相符。,1、设计电路图，配置PLC接口；,2、绘制程序流程图，对PLC进行编程；,3、安装PLC等器件；,4、在B133上获取卷烟机速度信号；,5、在F33处取24V电源，按电路图接线；,53,措施：1）在SRM电控柜前端安装HMI触摸屏，开孔尺寸140185mm；2）在SE操作面板左侧安装报警灯。,六、对策实施,54,六、对策实施,安装输出显示器效果检验,通过检验，各项目满足设计要求，符合对策目标。,实施结论:,55,六、对策实施,实施目标,实施过程,功能测试,实施5,1、吸丝带线打滑检测（G07卷烟机）2、吸丝带张紧力检测（G07卷烟机）,1、对系统进行联机调试2、确定最佳参数、并进行固化,系统调试优化后，符合实际生产需要。,吸丝带打滑检测（G07卷烟机）,吸丝带张紧力检测（G07卷烟机）,通过测试，电控线路参数满足使用要求，符合对策目标要求。,56,ContentsPage,目录页,七、效果确认,（一）目标值确认,从2016年7月至2017年6月，小组对E7、E10、G1卷烟机吸丝带异常发现途径及停机频次统计进行统计，结果如下：,吸丝带故障早期发现率由实施前的7.14%提高至现在的96.69%，超过目标设定值，大大缩短了维修人员查找故障的时间。,七、效果确认,（二）效益分析,单台设备吸丝带每年节约成本(235日2根/日+28根-242.6根)22.65元/根=5784.8元目前该装置已在E线10台设备上进行应用，共节约吸丝带成本5784.8元/台10台=5.78万元,2016年7月至2017年6月，车间用于E线10台设备的吸丝带总数为2426根，即平均每台全年消耗吸丝带242.6根，吸丝带平均每根22.65元。,七、效果确认,（二）效益分析,S=D(P-C)=（26-2.3）次0.24箱/次4.36万元/箱=24.8万元；目前该装置已在E线10台软包机组上进行应用，共带来烟支损耗增益248万元。,按照2016年利群单箱利税4.36万元；故障维修造成的废烟消耗平均0.24箱/次。,E线设备年创造经济效益248万元！,ContentsPage,目录页,八、标准化,（二）、形成文件为了巩固QC活动成果，小组成员制定了标准化措施，并将文件编号存档：,专利证书,维修资料,八、标准化,ContentsPage,目录页,九、总结与下一