（福建恒杰塑業(yè)新材料有限公司，福建福清 350307）

塑料管道生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制直接影響到塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量，為便于管理塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量，提出塑料管道數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理方法。國(guó)外對(duì)于數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理始于20 世紀(jì)70 年代，通過(guò)在生產(chǎn)線上應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理也作出一定的研究。在信息技術(shù)平臺(tái)支持下構(gòu)建全面生產(chǎn)設(shè)備管理系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，從生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)環(huán)節(jié)和生產(chǎn)數(shù)據(jù)處理等多方面實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、數(shù)字化的生產(chǎn)質(zhì)量管理[1]。但在傳統(tǒng)塑料管道生產(chǎn)中，對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集大多還停留在手工檢驗(yàn)、記錄與計(jì)算階段，此方式精度較低、易出錯(cuò)且對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)間的要素及潛藏的內(nèi)在關(guān)聯(lián)挖掘不足，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量管理效率低下。為解決相關(guān)問(wèn)題，本文以粗糙集為理論基礎(chǔ)，構(gòu)建塑料管道數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理系統(tǒng)，以期為塑料管道高效、低成本的生產(chǎn)提供一定依據(jù)。

1 塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)代化的生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)日益繁雜，質(zhì)量管理對(duì)質(zhì)量數(shù)據(jù)采集的要求不斷提高。當(dāng)前，塑料管道多采用綠色環(huán)保、回收性強(qiáng)的PE（聚乙烯）、PPR（三型聚丙烯）為原料，其生產(chǎn)過(guò)程中涉及到多種設(shè)備，如單螺桿擠出機(jī)、色線擠出機(jī)、噴淋真空定型箱、真空定徑箱、履帶式牽引機(jī)等[2-3]。通過(guò)24 小時(shí)連續(xù)不斷地運(yùn)行，進(jìn)行塑料管道的不間斷生產(chǎn)，同時(shí)生成影響塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量的相關(guān)設(shè)備數(shù)據(jù)。

引入無(wú)線通信技術(shù)，通過(guò)傳感器和DNC 等將各設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)據(jù)自動(dòng)上傳到服務(wù)器中，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行狀況。根據(jù)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量控制中的影響因素，總結(jié)出生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)，維度劃分如表1 所示。

表1 塑料管道生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)維度

對(duì)塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量管理主要是基于本研究提出的及時(shí)性和成型性兩個(gè)維度。實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)，并傳輸?shù)劫|(zhì)量管理后臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘分析，以檢驗(yàn)生產(chǎn)質(zhì)量。

2 基于粗糙集的塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量管理

由于塑料管道生產(chǎn)的復(fù)雜性和管道成型的特殊性，影響塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量的因素有很多。但各因素的影響程度不同，且部分因素是不必要的。如果全部計(jì)算，不僅耗時(shí)耗力，還很有可能會(huì)出現(xiàn)較大的偏差[4]。粗糙集理論在處理不完整、不精確、多屬性數(shù)據(jù)方面具有很大優(yōu)勢(shì)，能夠確定各生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)區(qū)間，剔除冗余生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)，確定各生產(chǎn)指標(biāo)的實(shí)際范圍[5]。在預(yù)測(cè)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量方面提高了準(zhǔn)確性，可及時(shí)發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的異常指標(biāo)。建議采取預(yù)警和預(yù)防措施，員工采取相應(yīng)對(duì)策，使塑料管道生產(chǎn)過(guò)程處于受控狀態(tài)。

表2 塑料管道生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)決策

表3 三種方法預(yù)警準(zhǔn)確率和反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)對(duì)比

2.1 基于粗糙集獲取決策屬性

在粗糙集中，原始數(shù)據(jù)的呈現(xiàn)是通過(guò)定義公式表達(dá)的，即四元組決策表，其中是一個(gè)非空、有限的集合，被稱為論域；A為非空、有限的屬性集合。其中，，C為條件屬性集，D為決策屬性集；表示映射函數(shù)，即每個(gè)對(duì)象與每個(gè)屬性結(jié)合對(duì)應(yīng)一個(gè)生產(chǎn)質(zhì)量指標(biāo)信息值；屬性，則有Va為a的值域。

粗糙集理論的本質(zhì)是根據(jù)不同的決策目標(biāo)對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行科學(xué)分類，決策表可以直觀地表達(dá)決策屬性，顯示出對(duì)象的特征和分類。本文對(duì)10 組塑料管道生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行檢驗(yàn)，利用粗糙集對(duì)表1 中的塑料管道生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行質(zhì)量等級(jí)劃分，即決策屬性層次（1 為質(zhì)量最差，3 為質(zhì)量最高），如表2 所示。由表2 可知，在1、2、6、7、8、10 組的生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)下，塑料管道的生產(chǎn)質(zhì)量最好，因此應(yīng)當(dāng)整合上述6 組的生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)。

2.2 屬性約簡(jiǎn)獲取生產(chǎn)質(zhì)量重要指標(biāo)

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

將此次提出的生產(chǎn)質(zhì)量管理方法，與兩種傳統(tǒng)方法進(jìn)行對(duì)比，通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)對(duì)比三種方法對(duì)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量的管理效果。采用Matlab 搭建實(shí)驗(yàn)仿真測(cè)試平臺(tái)，進(jìn)行10 組實(shí)驗(yàn)，每組實(shí)驗(yàn)從表1 中隨機(jī)選取2 個(gè)～5 個(gè)指標(biāo)調(diào)整超出標(biāo)準(zhǔn)范圍，測(cè)試三種方法對(duì)生產(chǎn)設(shè)備質(zhì)量指標(biāo)的預(yù)警準(zhǔn)確率和預(yù)警反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)，對(duì)比結(jié)果如表3 所示。分析表3 可知，與傳統(tǒng)方法相比，本文設(shè)計(jì)方法對(duì)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量的預(yù)警準(zhǔn)確率最高，達(dá)到了93.14%。本文設(shè)計(jì)方法在對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量影響因素的預(yù)警反應(yīng)時(shí)長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)方法，始終保持在153.5 ms 以內(nèi)，說(shuō)明本文方法可以有效管理塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量，具有較優(yōu)越的管理性能。

4 結(jié)束語(yǔ)

針對(duì)數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理中常因忽視生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)間潛藏的關(guān)聯(lián)，導(dǎo)致生產(chǎn)質(zhì)量管理準(zhǔn)確性較低的問(wèn)題，本文提出基于粗糙集理論設(shè)計(jì)塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量管理方法。采用傳感器等采集生產(chǎn)設(shè)備主要參數(shù)，分析影響塑料管道生產(chǎn)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。利用粗糙集劃分影響指標(biāo)屬性，通過(guò)屬性約簡(jiǎn)方法去除冗余指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)塑料管道數(shù)字化生產(chǎn)質(zhì)量管理。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法在質(zhì)量管理的準(zhǔn)確性和預(yù)警反應(yīng)時(shí)間均優(yōu)于傳統(tǒng)方法，具有較好的生產(chǎn)質(zhì)量管理性能。