测量成就品质-探索自动化纸张检测技术的关键性能、优势及应用

制浆造纸测量成就品质探索自动化纸张检测技术的关键性能、优势及应用自动化纸张检测系统功能强大，能够为大、中、小规模的纸厂提供有效途径，助力其提质增效、加速决策进程，并最终增收创利。正因如此，该设备往往能够在短期内收回初期投资成本。了解自动化纸张检测系统如何实现以下效益：•加快传统人工纸张检测进程•

提供更具统计显著性的检测数据并加快响应速度以便及时纠偏•在备浆和纸机区域提供更精准的根源分析与工艺优化，有针对性地支持工艺工程师创造经济效益加速决策进程提高生产效率改善产品质量增强盈利能力目录04

第一章背景与历史08

第二章人工纸张检测的局限性16

第三章使自动化纸张检测技术脱颖而出的驱动因素与切实效益20

第四章自动化纸张检测如何运作24

第五章精选纸厂案例：降低纤维成本、减少废品与化学品用量造纸企业任务纷繁复杂造纸企业的目标是维持机器高速运转以保质保量地生产，持续满足后续加工工艺与终端用户提出的各项性能与质量要求，与此同时，还需要尽量减少木材纤维、能源、化学品及水的消耗，并使机器以尽可能快的速度运行。要兼顾这些要求往往极具挑战性。其中一项关键目标是确保产品质量符合销售标准，只有纸质完全满足客户的规格要求，造纸企业才能以合理价格出售并获利。然而，若出于安全考虑而过度提升质量控制标准，则可能因原材料浪费及其他不必要成本造成较大经济损失。造纸面临的一大挑战在于其主要原料——木材纤维（包括原生纤维与再生纤维）的物理特性存在显著波动性。但与此同时，质量规范要求最终纸品保持一致性与标准化。因此，纸厂必须设法补偿原料的不稳定性，克服差异以确保产出均匀的成品。另一项挑战是纸机的工艺流程本身具有不稳定性。为确保纸质达标，必须对质量进行持续监测，并可能需要频繁调校纸机。实施质量监测的方式包括采用自动化纸张检测技术，以及ABB质量控制系统(QCS)等解决方案。另一个难点在于，亲水的纤维素纤维在通过纸机时会干燥收缩。这种收缩现象在横向(CD)上比纵向(MD)更为显著，使得保持质量稳定更加困难。流浆箱循环TSO成形匀度、短距压缩强度(SCT)、透

气度、粗糙度、撕裂度、抗张

强度、耐破强度、弯曲挺度干燥抗张强度(MD)

、耐破强度涂布厚度、光泽度、粗糙度、白度压光厚度、光泽度、粗糙度—图1-纸机涉及多个复杂工艺环节，需要持续优化以维持或提升品质。自动化纸张检测系统能够为大多数不同的纸张与纸板等级提供详尽、可靠的信息，从而实现这一目标。压榨部抗张强度、撕裂度、耐破强度、弯曲挺度、短距压缩强度(SCT)背景与历史浆网速比抗张强度、撕裂度、耐破强度、弯曲挺度、4测

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用表面施胶短距压缩强度(SCT)短距压缩强度(SCT)唇板TSO，克重—图2-更完善的质量信息将驱动工艺流程进一步优化，从而通过降低克重、减少高价纤维使用量、节省淀粉或其他添加剂的方式实现成本节约。第一章

5次品限值

新目标

原目标频率克重依据国际检测标准实施质量检测纸张质量主要通过数十项性能指标的测量进行量化，采用国际公认的标准检测方法，以获取可复现的结果以及有效的对比数据。这些检测方法由ISO

（国际标准化组织）

与TAPPI（美国制浆造纸工业技术协会）等全球性机构历经数十年开发并逐步完善，明确规定了必须遵循的确切操作规程以确保标准测试的有效性。纸张检测的性能指标包括抗张强度、撕裂度、透气度、亮度、白度、表面粗糙度、匀度等等。人工检测伴随现代造纸工业发展，但存在显著的数据缺口为执行纸张测试，各种仪器设备在行业的长期发展中不断经历开发与完善。回溯历史，早在19世纪初人类就开启了机器造纸时代，从那时起，纸张物理属性的人工检测便成为评估纸张质量的主要手段。多年来，人工检测在纸质控制过程中发挥着重要的作用。然而，人工检测结果能否真正代表整卷纸质的疑虑始终存在。在现代纸机上，纸卷重量可能高达10吨、

20吨甚至60吨，若每卷纸仅选取某个或少数几个点位进行人工检测，其结果的有效性有待商榷。人工检测无法达到统计显著性的标准“统计显著性”是概率与统计学术语，用于评估某种形式的测试数据结果是否真正代表总体的实际情况。尽管概率与统计学理论超出本文范畴，但争议始终存在：偶然随机抽检的结果究竟能否有效反映特定纸卷的整体质量？传统的人工采样与人工检测在对于检测结果的有效性及其对最终产品完整规格的代表性方面，仍然存在较大不确定性。1

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1920 再现性测定次数

重复性—图3-下图表明增加检测次数通常能改善重复性，从而能提供更可靠的质量信息，发掘优化潜力。6测

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用16%14%12%10%8%6%4%2%0%自动化纸张检测技术起源于20世纪70年代的斯堪的纳维亚地区20世纪70年代，出于对人工检测结果的疑虑，加之检测方法、数据处理与自动化技术的进步，自动化纸张检测技术开始在斯堪的纳维亚地区得到应用。当时（距今约五十年前），纸机幅宽与运行速度突飞猛进，使得单台纸机的产量亦迅速攀升。为优化纸张检测数据的生成、处理及应用方法，斯堪的纳维亚地区的纸厂便着手研发新型自动化纸张检测系统。最初，新型半自动系统仅用于自动提取、收集、存储及分析人工检测数据。相较于传统的纸质表单和日志簿的记录方式，其优势明显。将数据存储在更易获取（尽管仍较为简陋）的数据库中，使得将历史数据与纸质问题及工艺变更相关联的工作变得更加轻松。至20世纪70年代末，首批具备自动进样、检测及数据处理功能的全自动纸张检测线上市。率先引入此技术的纸厂很快意识到：自动化纸张检测线能够为每个纸卷提供更多数据点并大幅缩短检测结果反馈周期，从而建立起更迅捷的质量控制反馈闭环。彼时，能够以更优的统计显著性概率快速获得准确结果逐渐成为现实。

一旦出现质量问题，可立即查询可靠的数据，并依此排查根因，而无需进行“大海捞针”般的查找工作。大型纸厂已广泛引进自动化技术如今，全球许多大型纸厂普遍采用自动化检测技术，但在中小型纸厂对该技术的推广依然相对缓慢。在北美和欧洲，大多数纸厂已将自动化系统作为主要的纸张检测方式。多年来，得益于其所带来的优势及效益，该技术的采用率在稳步增长。而在北美和欧洲以外的地区，使用自动化纸张检测系统的纸厂比例极低，

预估占比仅为5%左右。过往的设备体积（占地面积）和价格可能是主要障碍，但随着现代检测设备的小型化及成本优化，为所有市场选择自动化检测方案提供了友好的条件。本指南旨在向尚未采用自动化检测技术的纸厂阐明其优势，同时也希望所有读者都能从中了解到如何通过新颖且有价值的方式，将自动化技术更广泛地应用于确保产品质量与生产效益的造纸实践中。事实上，许多纸厂在自动化纸张检测技术应用领域创新不断，这对于其他纸厂具有重要参考价值，或可帮助后者应对成本优化或设备故障根源分析等更深层次的挑战。第一章

7—图4-

ABB制造的首批自动化纸张检测设备之一。人工纸张检测的局限性检测的高波动性是主要短板你或许会问：“纸厂为何不继续采用人工检测呢？两百多年来，大多纸厂不是都或多或少依赖人工检测的方式吗？该检测方式面临哪些挑战？”下文将深入探讨这些话题。抗张强度

抗张

伸长率撕裂度

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强度本特森粗糙度PPS粗糙度厚度

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SCT短距压缩强度S-TestS压缩强度典型变异系数统计数据存在根本性不足正如前一章所述，仅对每卷纸进行少量检测，其统计显著性在多数情况下不足以支撑质量优化与生产改进。相较于人工检测，自动化纸张检测可在每卷纸上提供的检测点数量多达十倍。因此，在追求生产质量时，人工检测并非上策。自动检测的统计学置信度更高，其横向质量信息尤为可靠。—图5-

纸张检测具有复杂性，纸品质量存在诸多波动。本数据展示了不同检测方法的变异系数示例。克服这种大幅波动的最佳方法是增加每吨产品的检测次数。8测

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用7,06,05,04,03,02,01,00,0工艺工程师或质量经理倾向于对尽可能多的纸张区域进行检测，覆盖每卷纸的所有重要性能指标。检测范围越广，纸张质量的未知区域越少，从而在一定情况下避免错误的工艺调整或不必要的质量客诉。举例而言，假设某纸厂一台幅宽为10米的以1000米/分钟的车速运行的纸机，换卷周期为60分钟。这意味着每小时可生产一个包含60万平米纸张的母卷。实际检测面积取决于检测项目。多数纸张检测仅覆盖极小区域，部分检测仅涉及几平方毫米，另一些则为几平方分米。对于未配备自动化检测设备的实验室，通常仅选取纸张横向上的三个位置进行检测。若检测面积为1平方分米，所测区域则仅覆盖产出纸张的极小部分。这意味着大部分纸张的质量未经检测且未知，因此工艺调整仅基于极有限的信息进行，这增加了生产低质量产品的风险。在许多情况下，横向质量被视为重点监测的指标，因此进行横向检测对比可能更具参考价值。在上例中，三个人工检测点位（每个点位覆盖1平方分米）仅覆盖整机宽度的3%。采用自动化纸张检测系统后，纸张横向的检测量可增加20倍，整卷横幅质量可视性比例高达60%

，从而确保生产出更多合格纸张。工艺工程师大多更重视反馈的时效性，这解释了在正常生产过程中检测点位较少的原因。在现实情况中，由于存在时间限制，每卷纸通常仅检测20至40个点位。在此情形下，相较于对时间与人力需求较高的人工检测，自动化纸张检测可在相同的时间内获取多达10倍的质量信息。由此可得出结论：自动化纸张检测可提供更密集的检测，意味着纸质不可控的区域更少。因此，其统计学置信度通常更高，尤其是横幅质量信息更可靠，从而确保纸厂的产品达到质量目标。通常情况下，自动化检测比人工检测快10倍。诚然，对于仅配置单台小型纸机且主要在极少数点位进行非破坏性检测的工厂而言，其效率差异可能较小。但对于拥有多台纸机、每卷纸需对30个点位进行检测，且需进行大量耗时的破坏性检测的纸厂而言，自动化检测可帮助其节省多达10倍的时间。而由此获得的数据在统计显著性方面，其价值远高于耗时更长且样本更少的人工检测。—你知道吗？从执行检测到获

取结果，人工检测耗时可达自动化检测的10倍。

质检数据不可靠且耗时X

等待时间缩短90%

调整更快，节省成本第二章

9时间即成本，时间滞后的代价高昂即便以最快速度响应，人工检测过程仍然存在较高的时间成本。生产团队在等待数据期间，仍未获悉质量情况，这意味着产线将可能产出大量次品。生产部门必然将在发现问题后会立即进行纠正，但其滞后性仍可能导致大量废品被迫低价出售，甚至被当作损纸切碎处理。此外，若客户因纸张性能未达标而提出索赔，往往会造成惨痛的损失。人力成本同样重要。以拥有6台纸机的纸厂为例，若使用L&W

Autoline系统对30个点位的30项纸张指标进行检测，整套过程大约耗时10分钟。若纸厂每小时进行一次换卷，则单台L&W

Autoline设备每小时可执行5400次测试，覆盖全部6台纸机，其中若干检测结果可基于相同测量进行计算推导。相比之下，若采用人工检测且多数检测为耗时的破坏性测试，则至少需要五名测试人员才能获得具有统计意义的结果。人工检测的附加价值有限，而拥有自动化检测能力，则意味着操作人员可将时间重新分配到需要更高专注度的任务，例如工艺优化与故障排查。纸厂更明智的投资方向是采用自动化检测，继而将人力与检测结果用于支持其他无法自动化的工作及流程改进任务。—图6

-

通过采用更先进的检测系统，人力资源可转向更专业的任务，如质量分析与故障排除。10测

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用传统被动式质量控制现代主动式质量管理有限的检测点位无法提供高分辨率的横向分布曲线由于传统检测方法仅沿纸卷宽度方向选取少数几个点位，纸机操作人员所获得的整卷信息极为有限。此外，这些检测点位所提供的数据通常仅反映纸卷操作侧、中部和传动侧区域的局部写照。这意味着实验室技术人员将遗漏样本点位之间大片区域的数据。这是一个重大缺陷，因为所有纸厂都清楚，横幅纸卷上不同部位的纸张指标可能存在显著波动。—图7-未配备自动化纸张检测系统的实验室因资源限制，通常无法提供充足的横向检测数据。缺乏横幅数据，故障排查与纸机精调将变成具有挑战的难题。第二章

11有限的横向质量信息完整的横向质量信息J未经管理与优化的横向质量实施主动质量管理与优化的横向质量所有达标纸卷均符合

等级规格要求面对客诉时，所有纸卷均具备可追溯的质量数据横向与纵向的波动性对于大多数纸张性能指标而言，保持横向

(CD)

质量稳定远比纵向

(MD)

困难得多。自动化纸张检测系统专为快速分析横向数据而设计，以便发现常见的质量偏差。如此显著的质量波动将延伸至后续生产环节直至复卷工序，并最终影响销售给客户的小纸卷。当加工商收到的纸卷存在10-20%的纸张性能差异时，通常会面临严峻的加工难题，因此可能向纸厂提出高额质量索赔。总体而言，人工检测无法覆盖所有纸卷的质量检测，而自动化检测却能轻松胜任。—图9

-

通过主动质量管理，可实现整体质量提升，从而减少横向缺陷并降低用户纸卷报废返料至碎浆机的比例。此外，通过掌握所有用户纸卷的详细横向数据，还可轻松实现按不同价格档次与用户需求对用户纸卷进行分类管理。—图8

-

保持横向质量稳定虽具有挑战性，却是后续顺利加工与稳定运行的必要条件。自动化纸张检测系统作为重要工具，可提供覆盖全部表面与强度性能的详尽横向数据。右图列举了部分需重点监测与优化的常见纸机问题。某些纸张性能指标在纸机横向宽度上的波动可达10%以上，某些情况下甚至高达20%。B级A级A级A级A级不合格12测

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用改善运行性能与可加工性rJ△不稳定倾斜不均匀收缩纤维取向局部突变优化用户A用户B不合格—你知道吗？采用自动化纸张检测解决方案的纸厂通常可将其质量索赔率降低约9%。480460440420400380360500

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400045005,65,45,254,84,64,44,24性。现代纸机和纸厂虽有多种方法调整和修正横向分布曲线，但正如本白皮书标题所述：

测量成就品质。传统人工检测提供的低分辨率横向分布曲线，通常难以清晰呈现纸张的实际结构及完整纸幅宽度的关键纸张特500

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40004500抗张强度500

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40004500PPS粗糙度第二章

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35,85,65,45,254,84,64,4180170160150140130120110—图10

-横向波动示例撕裂度•离线检测系统通常内置质量管理体系，通过数据看板与关键绩效指标(KPI)提供全数字化报表。•在线检测系统常安装于严苛环境中，通常位于纸机上；而离线检测系统则多置于洁净的实验室空间内，远离严苛环境。•离线检测系统每年仅需2至3次的简单校准；在线检测系统则需要频繁交叉核对与持续校准。平均值并非实际值为节省时间，大多数仍采用人工检测的纸厂在手动录入数据时仅输入平均值，而非单个独立测试值。这种做法极大限制了统计分析的意义。此外，仅存储平均数据而无法获取单个数据点，还可能会掩盖某些波动或其他异常现象。—图11

-

在线系统缺少多项影

响终端用户使用的必备参

数。自动化离线检测与在线检测对比•离线检测可覆盖绝大多数关键质量指标，而在线检测的可测参数极为有限。因此，与在线检测相比，离线检测能获得更广泛的重要质量参数，通常可多达10倍•符合检测标准并提供绝对结果。离线检测遵循国际行业标准，确保所有工厂获得的均为绝对结果。在线测量则标准不一

，其结果相对而非绝对。水分耐破强度P耐破强度B抗张能量吸收抗张强度抗张挺度抗张伸长率撕裂度表面匀度总匀度不透明度颜色白度亮度谢菲尔德粗糙度本特森粗糙度JPPS粗糙度别克平滑度Emveco触针式粗糙度透气度光泽度(75)光泽度(20)14测

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用常见在线检测指标

Vs.常见离线检测指标压缩强度

S压缩强度(S-Test)弯曲挺度(10)弯曲挺度(50)克重—图12-

人工检测极易造成检测数据超出等级规格。检测数据超出等级规格厚度抗张挺度方向角TSO数据可靠性不足生产异常问题什么原因？非自动化数据处理难以提供趋势洞察另一个需要考虑的问题是，

一家纸厂通常有多家不同的供应商，分别为其提供成形网、毛毯、涂布刮刀、化学品等配件。但纸厂如何判断哪家供应商的产品性价比更优？纸厂还需经常对纸机进行调整，有时甚至实施重大改造，如更换流浆箱、成形部、压榨部等。同样地，纸厂如何确认供应商能够真正满足其要求？在所有这些情况下，频繁且可靠的横向质量信息与历史趋势追踪能够揭晓答案，而这是人工数据处理所无法实现的。纸质数据记录的检索较为耗时许多使用人工检测的纸厂仍习惯将测试结果以纸质记录呈现。这种做法存在许多弊端，其中最突出的问题是，若需要回溯数据来寻找检测数据与纸质缺陷之间的相关性，搜索纸质数据记录极为困难。人工记录纸质检测结果也更易出错，有时纸厂管理人员甚至质疑这些测试是否已真正执行。人工复检无法克服横向与匀度波动问题未配备自动化纸张检测系统的纸厂所采用的复检程序同样存在问题。此类纸厂通常在纸张超出规格限值时进行复检，因为检测数据往往不完全可信。在实际操作中，这可能意味着实验室技术人员会在样品的多个不同点位进行复检，直到找到可接受的结果或者从多次检测中挑选出最佳结果。另一种情况是，生产部门可能因检测数据超出等级规格且不可信而将检测结果驳回──但这些措施都无法解决根本问题。鉴于横向分布曲线与匀度普遍存在波动，通常不难找到某些纸张区域符合规格要求。但我们需要反思：这是否能够真正代表优化整体质量与机器效率的主动方法？单个数据点的成本高昂最后，人工检测成本高昂的同时，仅可获取有限的数据点。尽管确切成本因具体纸厂的人力成本而异，但即便在人力成本较低的地区，单个有效数据点的成本也可能相对较高──有时甚至比自动化纸张检测高出10倍。自动化纸张检测存在显著优势上述几乎每一条理由都足以说明，纸厂应当采用自动化检测技术。综合所有这些理由，自动化的必要性毋庸置疑。我们将在下一章中就此展开更深入的探讨。第二章

15—图13-质量信息如何在纸厂不同层级间实现共享的示例。通过OPC-UA

或传统协议实现实时数据连接通过移动应用随时随地查询最新质量信息全厂可访问完整质量信息基于网络的访问移动客户端系统集成本章将探讨自动化纸张检测如何应对并克服人工检测的短板。本质上，自动化纸张检测针对第二章所提到的每一项局限性均可提供相应对策，因此具有以下优势：•可获取更多具有统计学意义的纸张检测数据•

由于减少了对操作人员取样制备与检测方法的依赖

，数据更准确•

比以往更快呈现检测结果，

更快反馈至纸机班组，以便及时纠正质量问题，

减少次品率•提供覆盖整个纸卷的真正高分辨率CD分布曲线图•消除人工数据录入错误•实现自动化检测数据的永久性存储、检索与分析•基于可靠的数据在纸机及其他区域进行更有意义的故障因果分析•单个数据点的成本远低于人工检测成本全球造纸业发展趋势纵观造纸工业及纸品市场的宏观发展格局，许多重要趋势正促使造纸企业采用自动化纸张检测技术。其主要驱动因素如下：•如今，大幅宽高速纸机的产量巨大，因此需要的检测频次也大幅攀升，

同时亦要求更短的质量数据反馈周期。•劳动力短缺与成本上涨刺激自动化需求增长，而自动化检测方法将测试结果与终端使用表现相关联，比以往更具成本效益。•纸品市场竞争更加激烈，只有满足更高的质量要求才能保持客户粘性。与此同时，竞争也促使纸厂降低生产成本以维持盈利能力。•通过建模技术识别在线测量、生产参数与成纸质量之间相关性的技术正得到越来越广泛的应用。但搭建并验证此类模型所需的测试数据量远超人工检测所能提供，这既涉及离线模型（等级参数、配方等），亦涵盖在线模型（软传感器、质量预测器等）。当前正是引入自动化纸张检测技术的恰当时机综上所述，当前正是考虑引入自动化纸张检测技术的恰当时机。因为在过去50年间，随着自动化检测方法的发展，相关系统所采用的技术比以往更加完善、先进且易用。如今，自动化纸张检测数据具有极高的置信度和可靠性，能够更深入地揭示成品纸卷的质量指标与其横幅曲线。与此同时，在全球许多地区，经验丰富的熟练劳动力愈发稀缺。因此，引入自动化检测技术后，可将以往投入在人工检测流程中的大部分时间转投至更具挑战性与价值的质量和工艺改进工作中。如此，不仅能够提高盈利空间、降低成本，与低效、重复的传统检测任务相比，执行此类任务亦可为实验室人员创造更大的成就感。使自动化纸张检测技术脱颖而出的驱动因素与切实效益16测

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用触摸屏与数据统计板使操作更简便自动化系统优于以往检测方式的关键特性在于其用户友好的触摸界面，它易于操作，且支持直接使用系统内置的分析工具。几乎人人都可操作检测线而无需任何特殊技能。在某些纸厂，完成批次检测只是纸机操作员的一小部分职责。在采样时，使用专用取样器从大纸卷上轻松裁切覆盖全幅宽的样本，确保裁切的样本纸条具有精确的横向/纵向

(CD/MD)

定位。这相应地又可保证所有纸张属性与位置的正确测量，避免遗漏任何关键区域。在执行非破坏性检测时，时间是唯一限制，每次检测通常需要5-10秒。理论上，此类测量可达到毫米级分辨率，有时用于检测特定类型的质量问题及深入的故障排查。然而，对于破坏性检测，最小的采样间距通常是160毫米或单个检测模块的宽度。日常生产控制中最常见的测量间距是160毫米或320毫米，这意味着对于一台幅宽为10米的纸机，有30至60个测量点。如果需要更快的反馈速度，只需在检测软件中选择不同的测量程序，即可轻松调整测量间距。数据越多不等同于分辨率越高更多的检测数据与更高的横向分布曲线数据分辨率不应混为一谈。两者对于维持或改善纸质都至关重要，但在提高自动检测较人工检测的信息量方面，其作用截然不同。如图14中蓝色部分所示，在横向上保持检测样本间距紧密至关重要，因为需要满足市场对纸张质量一致性的更高要求。自动化检测的优势在于，它能为造纸企业提供高分辨率的横向分布曲线详细信息。这反过来又能更好地洞悉纸幅的质量偏差，从而实现不间断、可持续的质量改进并提高产品一致性。横向进料2横向进料2第三章

17—图14

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自动化纸张检测可提供精确的位置数据，能够与纸机本身进行可靠的关联分析。检测点数量不足且横向位置缺乏精确性与可重复性检测点数量增加且横向位置具有精确性与可重复性横向—横向—检测属性人工检测自动检测横向进料1进料1纵向纵向纵向纵向>>>>L&W

Autoline纸张自动检测系统能够在全年365天、全天24小时中始终保持数据点位完全一致，而人工采样及检测则几乎无法做到这一点。更深入了解真实横向分布曲线等重要信息后，造纸企业能更好地利用纸机上的多种工具，如流浆箱横向流量、稀释水分布、唇板开度、成形管理、压榨部压力曲线、毛毯维护、施胶和涂布优化、压光曲线等，以均衡并改善横向分布曲线。有力证明：从未有纸厂重回人工检测推广自动化纸张检测时的有力论据或许是：据我们所知，

没有任何一家纸厂在尝试自动化检测方案后，重新回归人工检测。纸厂固然会改造其检测线并购置最新的自动化设备，以确保其测试方法与数据分析技术的先进性，但只要启用自动化纸张检测系统并切实体验其带来的效益后，从未有企业弃用该技术。轻松快速地校准QCS扫描架自动化纸张检测的另一项优势是能够快速执行QCS系统测量等在线检测的校准与验证，从而提高可靠性并降低成本。这主要得益于自动化检测远高于人工检测的速度。这正是当今自动化检测系统被视为完整的问题解决方案的主要原因：采集更多可复现、位置一致的数据点进行处理分析，并将其置于实时场景中。最终，生成的数据与信息将帮助造纸从业者在特定的场景，更好地利用精准且高效的洞见解决问题、改善质量并降低成本。

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用—图15

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如何通过横向优化提高成品质量。横向优化第三章

19自动化纸张检测如何运作从开始测量到生成结果，用时少于10分钟ABB

L&W

Autoline等现代化系统的操作非常简便。在纸机完成每个卷筒卷取后，纸机操作员或检测员就会使用取样器沿纸张全宽切取一条试样。该样品条将被自动且安全地卷绕在取样器中，避免任何可能影响检测结果的起皱、压痕或折叠情况。用L&W取样器裁取样品条—图16

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基于L&W

Autoline系统的端到端自动化纸张检测流程。将样品条夹入纸张固定夹20测

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用获取能够指导工艺调整的质量信息01

裁切

.03

登记

.04

审批

.由实验室工程师审核检测登记样品信息并启动检测05

分析02

装夹随后，通过人工或自动送样至检测单元，后者可能位于纸机附近的任意洁净区域，也可根据偏好置于恒温实验室内。传统的检测单元通常设在纸厂检测实验室内，但如今许多纸厂选择将其安置在靠近控制室的位置，甚至直接置于控制室内。具体选址取决于纸厂的操作偏好。为便于追踪、溯源及趋势分析，样品会标记来源纸卷的编号。通过扫码器将纸卷编号录入系统，确保所有检测数据均存储于正确编号下。送样至自动化检测系统时，只需将纸样夹在纸夹上，随后纸夹将引导纸样通过预设的相应检测模块。这些模块可覆盖广泛的纸张性能指标，有时多达100余项，例如抗张强度、撕裂度、透气度、亮度与白度、表面粗糙度、纸张匀度等等。

对于使用L&WAutoline的纸厂来说，质量经理或其他授权人员可通过系统编程轻松设定所需的检测次数。当需要快速反馈时，可以选择测试点位较少的简易测试程序；当对纸机进行故障排查或优化横向控制时，则可选择高分辨率测试程序。从采样到获取全部测试结果通常仅需8-10分钟纸机通常每小时更换一次纸卷。完成采样后，所有后续流程将自动完成：进样、切样、检测、数据采集、数据存储、数据图表展示等。

L&WAutoline通常对全部检测属性指标测量20-60个点位，具体点位数取决于纸机幅宽与质量经理所需的检测数量。对于20个点位的测量，所需时间通常为8分钟左右。—图17

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每份样品的检测数量可灵活设定。非破坏性检测高度灵活，而破坏性检测受独立检测区域限制。右图是一个含有破坏性检测程序的间距分别为160mm和320mm的示例。第四章

21质量控制置信度越高，操作人员响应速度越快自动化检测系统带来的另一重要益处，在于质量控制部门与纸机运营团队之间能够建立更强的互信。测试点位越密集，操作人员及测试人员对测试结果更具信心，因此当结果显示纸张不合格时，操作人员能更果断地调整纸机设置来解决问题。反之，经验表明，在许多使用人工检测的情况下，操作人员有时不愿轻易调整机器设置。一位人人信任的公正裁判我们在许多纸厂观察到，当由自动化纸张检测线作为“公正裁判”呈现测量结果时，实验室与生产部门彼此间的互信与自信得到提升。操作人员不再质疑采样或测试方法操作不当，而实验室检测人员也可以确信地指出自动化系统的检测结果一致可靠。使用L&WAutoline时，

一旦检测结果超出允许限值，团队的工作重心将转至工艺校正上，以往围绕复测产生的无效争执将被更积极主动的质量管理方法所取代。ISO与TAPPI等国际标准的合规要求对L&W

Autoline等检测系统而言，满足ISO与TAPPI标准所设定的规范至关重要，因为这些标准被客户广泛采用以明确其所预期的质量及规格要求。如今，纸张在全球范围内进行贸易，这意味着任何检测都必须遵循国际主流标准。因此，符合ISO与TAPPI标准是必要前提，可确保纸品贸易商及加工商能够验证所购产品的质量，并确信用纸地与造纸厂的检测报告完全一致。贯穿生产链的质量保障原材料制浆厂纸厂加工厂终端用户22测

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用现代自动化实验室ISO/TAPPI—图18

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贯穿生产链的质量保障。传统人工实验室ISO/TAPPI传统人工实验室ISO/TAPPI第四章

23精选纸厂案例：降低纤维成本、减少废品与化学品用量

实验室越来越靠近工艺流程快速、及时的工艺调整能力对于纸厂的成本与质量控制至关重要。过去，对最终产品实施耗时的人工质检，导致难以快速获取反馈，因而无法进行可靠的工艺调整。如今，越来越多的纸厂依赖更靠近纸机的自动化纸张检测系统，与控制室进行实时通信，从而更便捷地完成质量纠偏。以下是纸厂实践的若干案例。

通过工艺改进实现每年100万美元的成本节约美国某纸板厂借鉴其欧洲兄弟工厂的多年应用经验引入自动化纸张检测技术。实施仅数月后，其生产与质量团队对检测结果深感满意与信任，进而决定将其作为实施六西格玛项目的重要工具，旨在不影响抗张强度的同时降低克重。在项目实施过程中，得益于所获取到的全新高分辨率横向分布曲线数据，项目团队发现纸机在特定位置的抗张强度过度波动。借助自动化纸张检测系统的重复性，工厂人员能够找到影响该位置的因素并圆满解决该问题。“新的自动化系统极大降低了我们不同班组检测结果的波动性，

”该纸厂的质量与环境经理表示。此前，人工检测仅在横幅样品上选取四个点位，且难以确保每次选取相同的检测点位，也难以识别波动规律。采用自动化检测系统后，由于每个批次和每卷纸的检测点位始终不变且数量更多，横向/纵向(CD/MD)定位始终稳定一致，因而能获得更准确、更深入的信息。“检测的重复性，以及明确可知的每次取样均位于相同相对位置，为我们创造了超出预期的效益，”纸厂总经理评价道。助力六西格玛项目实现成本大幅削减在利用自动化纸张检测实施六西格玛项目之前，纸机不得不以优于标准克重的参数运行，以确保达到检测规格。这种保证低定量区域达标而过度生产的方式造成了成本浪费。高速自动化检测系统能够对每卷纸执行多次检测，对于2.8米宽的纸幅，其检测时间仅需约四分钟。这不仅有助于团队降低纸张克重，还促进产品配方更新，最终降低废品率，从而为纸厂创造巨大的经济效益。“得益于自动化检测系统的高重复性以及我们此前所不具备的TSO

（抗张挺度方向角）等新增数据，我们成功地进行了工艺调整，最终每年增收超过100万美元。”该项目在多个领域取得显著效益，包括：•纸张克重降低2-3.5%•实现纤维替代，通过调整浆料配比，在不损失强度的前提下，增加混合废纸与新闻纸的用量，减少旧瓦楞纸箱(OCC)纤维的用量24测

量

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用•因抗张强度不足导致的废纸量减少，从每月65吨降为零•实现化学品成本节约，增强剂用量减少23.5%

废纸的产生意味着经济损耗“节约时间即节约成本，

”瑞典某纸厂的生产经理表示，该纸厂拥有一台4米幅宽（160英寸）纸板机。的确如此，因为即便是低速运行，纸机每分钟都应生产有价值、可销售的纸品。若这些纸张最终不合格，或引发客户高额索赔等糟糕后果，将造成大额资金浪费。纸质数据的快速反馈是避免此类浪费的关键，它有助于快速暴露问题，避免生产出过多不合格纸张。如今，自动化纸张检测在换卷后几分钟内即可完成，检测结果随即呈现在控制室的操作屏幕