陳連岳 維達(dá)紙業(yè)（中國）有限公司

生活用紙?jiān)堎|(zhì)量檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

Parent Tissue Roll Quality Inspection System

陳連岳 維達(dá)紙業(yè)（中國）有限公司

生活用紙企業(yè)的原紙質(zhì)量檢驗(yàn)工作包括儀器操作、數(shù)據(jù)記錄、分析和報(bào)表制定等檢驗(yàn)流程，這些流程全部是由檢驗(yàn)人員完成，所以檢驗(yàn)人員承擔(dān)的工作量很大。本文主要介紹可以自動(dòng)讀取檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)分析、報(bào)表制定等功能的系統(tǒng)。

原紙；質(zhì)量檢測；C 語言

近年來，隨著云計(jì)算時(shí)代的到來，大數(shù)據(jù)受到了越來越多的關(guān)注。生活用紙?jiān)埖馁|(zhì)量檢測涉及到多個(gè)指標(biāo)，工作量比較大。因此，僅在換班或者更換產(chǎn)品的時(shí)候才進(jìn)行原紙的檢測，很多原紙是沒有進(jìn)行檢測的。如何提升檢測的速度，收集大量的質(zhì)量數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行原紙質(zhì)量的分析和控制是一個(gè)值得研究的問題。近年來，智能制造技術(shù)在全球范圍興起，生活用紙生產(chǎn)企業(yè)也開始投入了大量的人力物力到智能制造的改造中。

本文所述的原紙質(zhì)量的檢測系統(tǒng)是生活用紙?jiān)垯z驗(yàn)的一個(gè)智能制造項(xiàng)目，改造前，原紙質(zhì)量檢測采用手工填寫紙質(zhì)質(zhì)量檢測報(bào)告，然后再錄入計(jì)算機(jī)，過程繁瑣。本質(zhì)量檢測系統(tǒng)上線后，質(zhì)量檢測人員只需要在檢測儀器上操作，工作站自動(dòng)采集到檢測儀器上的檢測數(shù)據(jù)，然后保存即可完成質(zhì)量的檢測，大大提升了檢測的速度。質(zhì)量檢測系統(tǒng)采用了C#、jquery、easyui、html、css等語言進(jìn)行系統(tǒng)的功能開發(fā)，SQLSERVER作為數(shù)據(jù)倉庫存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)了如下功能：通過串口通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀取檢測儀器的數(shù)據(jù)；根據(jù)檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，自動(dòng)判斷產(chǎn)品是否合格；根據(jù)設(shè)定的檢測規(guī)則，防止操作人員不按規(guī)則檢測產(chǎn)品質(zhì)量。

1 系統(tǒng)架構(gòu)

本系統(tǒng)采用Client/Server（C/S）和Browser/Server（B/S）混合模式。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，硬件主要包括厚度儀、白度儀、柔軟度儀、橫向拉力儀、縱向拉力儀等檢驗(yàn)設(shè)備以及數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、Web服務(wù)器等后臺(tái)設(shè)備。檢測儀器是主要的質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)來源，質(zhì)量檢測人員將產(chǎn)品樣本放到儀器上進(jìn)行檢測。工作站通過RS232通信技術(shù)采集質(zhì)量檢測儀器的數(shù)據(jù)，采集到的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議上傳到數(shù)據(jù)庫服務(wù)器。工作站的數(shù)據(jù)采集程序采用了桌面應(yīng)用程序的形式，這種方式提高了和檢測儀器通信的實(shí)時(shí)性，避免了Web應(yīng)用程序和檢測儀器通信實(shí)時(shí)性差的缺點(diǎn)。本系統(tǒng)采用SQL Server2008 R2作為數(shù)據(jù)倉庫，Web服務(wù)器則采用IIS7.0。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2 功能設(shè)計(jì)

該質(zhì)量檢測系統(tǒng)主要分為兩部分：一部分為質(zhì)量在線檢測，另外一部分為查詢維護(hù)。質(zhì)量檢測部分采用C/S架構(gòu)，主要功能是產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集。查詢維護(hù)部分采用B/S架構(gòu)，主要功能包括檢測數(shù)據(jù)查詢、標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)等等。圖2為軟件設(shè)計(jì)圖。C/S模塊主要包括了數(shù)據(jù)錄入模塊、標(biāo)準(zhǔn)顯示模塊、串口通訊模塊、操作規(guī)則判斷模塊、過程數(shù)據(jù)記錄模塊、標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊、復(fù)檢模塊、打印模塊。B/S模塊主要包括了質(zhì)檢數(shù)據(jù)查詢模塊、導(dǎo)出模塊、產(chǎn)品種類維護(hù)模塊、標(biāo)準(zhǔn)維護(hù)模塊、人員管理模塊、過程數(shù)據(jù)查詢模塊。C/S和B/S之間通過數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

圖2 軟件設(shè)計(jì)圖

2.1 C/S模塊

C/S模塊即質(zhì)量在線檢測模塊，是質(zhì)量檢測數(shù)據(jù)的采集程序，該模塊的功能主要是給質(zhì)量檢測人員使用。本系統(tǒng)之所以采用C/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量在線檢測模塊而不是采用B/S架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，考慮的主要是串口通信的問題。C/S架構(gòu)下串口通信實(shí)時(shí)性比B/S架構(gòu)下的高，并且實(shí)現(xiàn)起來簡單。以下是每個(gè)模塊的功能描述：

數(shù)據(jù)錄入模塊，該模塊主要提供手動(dòng)錄入的功能，質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)除了通過串口通訊采集儀器數(shù)據(jù)外，有一部分?jǐn)?shù)據(jù)是需要手動(dòng)填寫的，包括一些基本信息如產(chǎn)品的種類、班組、機(jī)臺(tái)等等。圖3是該系統(tǒng)的基本信息的錄入界面。

標(biāo)準(zhǔn)顯示模塊，為了方便質(zhì)量檢測人員查看每個(gè)質(zhì)量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了根據(jù)不同的產(chǎn)品，把相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)顯示在檢測指標(biāo)的旁邊。如圖4所示，紅色標(biāo)記的為標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 基本信息的錄入界面

圖4 質(zhì)量指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)值顯示

串口通信模塊，該模塊是整個(gè)質(zhì)量檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵模塊，通過串口通信，質(zhì)量檢測人員只需要在檢驗(yàn)儀器上進(jìn)行操作，檢測數(shù)據(jù)就可以自動(dòng)采集到系統(tǒng)。每種檢測儀器上都采用了特定的數(shù)據(jù)幀格式，但基本格式是由數(shù)據(jù)幀開始碼、功能碼、數(shù)據(jù)位、循環(huán)冗余校驗(yàn)和數(shù)據(jù)幀結(jié)束碼組成。圖5為白度儀的數(shù)據(jù)幀格式。FE代表數(shù)據(jù)幀的開始，35代表是功能碼，功能碼后四位為白度數(shù)據(jù)，C0為循環(huán)冗余校驗(yàn)，16代表數(shù)據(jù)幀結(jié)束。

圖5 白度儀的數(shù)據(jù)幀格式

操作規(guī)則判斷，為了防止質(zhì)量檢測人員沒有按照規(guī)定的操作進(jìn)行質(zhì)量檢測，系統(tǒng)設(shè)置了強(qiáng)制執(zhí)行功能，例如設(shè)定柔軟度測量必須進(jìn)行3～5次，當(dāng)質(zhì)量檢測人員只測量兩次或者超過5次都會(huì)提示沒有按規(guī)定要求操作。

過程數(shù)據(jù)記錄模塊，每次操作儀器都會(huì)產(chǎn)生一條檢測記錄，系統(tǒng)會(huì)保存質(zhì)量檢測過程中儀器產(chǎn)生的每一條記錄。一旦發(fā)生質(zhì)量數(shù)據(jù)異常，這些質(zhì)量檢測的過程數(shù)據(jù)可以提供有用的信息以幫助管理人員查找異常的原因。

標(biāo)準(zhǔn)判斷模塊，當(dāng)檢測完成后，需要判斷檢驗(yàn)的產(chǎn)品是否合格。由于檢測指標(biāo)比較多，人工判斷會(huì)存在耗時(shí)、容易出錯(cuò)等問題。系統(tǒng)根據(jù)每個(gè)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)和檢驗(yàn)的結(jié)果自動(dòng)判斷產(chǎn)品是否合格。如若不合格，則顯示不合格的項(xiàng)目，如圖6所示。

復(fù)檢模塊，該質(zhì)量檢測系統(tǒng)允許質(zhì)量檢測人員在第一次檢驗(yàn)不合格的情況下，再進(jìn)行一次質(zhì)量檢測，但只能對前一次不合格的項(xiàng)目進(jìn)行檢測。

打印模塊，系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求打印相應(yīng)的質(zhì)量檢測結(jié)果。

圖6 不合格項(xiàng)目顯示

2.2 B/S模塊

B/S模塊的主要使用者為質(zhì)量管理人員。管理人員只需要有瀏覽器就可以使用該模塊的功能，不需要安裝客戶端程序。該模塊每個(gè)功能介紹如下：

質(zhì)檢數(shù)據(jù)查詢模塊，這個(gè)模塊主要的功能是查詢質(zhì)量檢測的數(shù)據(jù)。管理人員可以根據(jù)設(shè)定的查詢條件篩選出想要的查詢結(jié)果，并且可以修改、刪除檢驗(yàn)結(jié)果。如圖7所示。

圖7 質(zhì)檢數(shù)據(jù)查詢

導(dǎo)出模塊，管理人員可以將查詢結(jié)果導(dǎo)出到excel。

產(chǎn)品種類維護(hù)模塊，管理人員需要進(jìn)行產(chǎn)品種類數(shù)據(jù)的維護(hù)，包括產(chǎn)品的編碼、產(chǎn)品名稱等信息。產(chǎn)品種類維護(hù)模塊可以減少質(zhì)量檢測人員的工作量，例如只需要填寫產(chǎn)品編碼即可顯示出相應(yīng)的產(chǎn)品名稱。

人員管理模塊，主要的功能是分配人員的權(quán)限，該系統(tǒng)設(shè)置了兩種權(quán)限等級(jí)即管理人員和操作人員，操作人員只能使用質(zhì)量在線檢測系統(tǒng)和查詢數(shù)據(jù)。管理人員可以使用系統(tǒng)的所有功能。

過程數(shù)據(jù)查詢模塊，該模塊的主要功能是查詢質(zhì)量檢測的過程數(shù)據(jù)，可以按設(shè)備類型、時(shí)間等信息進(jìn)行查詢。

3 總結(jié)與展望

該質(zhì)量檢測系統(tǒng)已經(jīng)在維達(dá)廣泛應(yīng)用，并且為公司帶來了不錯(cuò)的經(jīng)濟(jì)效益。該系統(tǒng)作為維達(dá)智能制造的一部分，為以后的智能制造改造奠定了很好的基礎(chǔ)。同時(shí)，該系統(tǒng)為以后基于工藝過程的質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析積累了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為下一步的質(zhì)量分析功能以及通過過程工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行原紙質(zhì)量的分析和追溯打下了良好的硬件基礎(chǔ)。

（轉(zhuǎn)載自《紙和造紙》，2017年5月）