转自:新华财经
规划领航,数智破局。2024年,贵州中烟启动数字化转型三年行动,将提升卷烟工厂智能制造水平列为核心任务。在此背景下,铜仁卷烟厂以制丝环节为突破口,聚焦松散回潮工序智能化攻关。
现场验证模型实现情况松散回潮工序的水分控制是影响烟丝质量的核心要素,直接关乎产品最终口感与品质。2025年,铜仁卷烟厂课题“基于大数据分析与机器学习下的松散回潮智能控制模式研究”荣获贵州中烟精造课题评审一等奖。这份荣誉是团队在数据中摸索、在算法中突围的成果,也是人工智能与老师傅实操经验的一次完美融合。
紧盯岗位:人工控湿的坚守与局限
“朱师傅,你一整个批次盯着屏幕看,眼睛不酸吗?”同事李伟关切地问道。
“没办法,来料水分波动大,不盯紧调节参数,出口水分稳定性就难保证。”松散回潮工序操作工朱洪谊笑着回答,眼神专注。
松散回潮工序采用“PID闭环控制”技术,系统虽能根据实时水分自动调节加水量,但存在明显滞后性。若要将出口水分稳定在窄幅区间,仍需操作工长时间紧盯屏幕并手动修正参数。这种依赖“人工干预”的模式,虽体现了操作工的责任心,也折射出设备自控能力的不足。而这份局限,被车间里一群有心人看在了眼里。
敢想敢做:锚定智控方向组队攻坚
2023年,随着大数据与人工智能技术兴起,制造业智能化趋势日益明显。制丝车间技术员守燕敏锐地察觉到变革的可能:“能否将老师傅的操作经验‘植入’控制系统,让设备更智能?”
公司数字化转型行动的启动,让这个想法有了落地土壤。一支涵盖管理、工艺、设备、操作等多岗位人员组成的课题小组成立。他们的目标明确:在保障出口水分稳定性不低于人工水平的前提下,实现松散回潮工序100%智能控制。
深耕实践:破解难题补齐技术短板
“我每批次会根据入口水分提前调节加水量,尤其在电子秤累积到1200kg、2800kg、4200kg这三个关键节点,还要参考上批次出口水分和实际加水量的数据……”朱洪谊加入课题组后,详细分享了自己的操作经验。
基于老师傅的宝贵经验和前期数据分析,团队梳理出三大核心痛点:来料水分波动大、单包烟叶吸水性差异显著、设备自控加水存在明显延迟。
他们萌生了一个大胆的想法:将操作工经验转化为可复制算法模型,为每包烟叶“量身定制”加水量,并通过大数据分析与机器学习持续优化控制逻辑。
然而,团队起初缺乏专业编程人才,研发进展缓慢。2024年,车间引进了拥有丰富编程经验的青年员工凡佳辉,为模型建立提供了关键技术支撑。
技术攻坚:创新构建“三模合一”模型
初步模型试验效果不理想,真实值与预测值偏差较大。“水分仪数据存在噪声和异常值,”凡佳辉指出,“而且很多影响因素,如环境温湿度、蒸汽质量、来料批次等级、季节变化等难以预测和测量,数据基础薄弱。”
一次智能制造专业课程带来了转机。授课教授提到:“预测环境变化很难,不妨借鉴前一批次经验指导当前批次,因为短时间内的生产环境通常是连续的。”这番话让团队深受启发,决定转换思路,让前一批次的数据为后一批次生产提供参考。
基于新思路,团队创新构建了“三模合一”核心模型:智优化模型,通过滑动窗口与线性拟合技术,优化来料水分调节,经过大量测试,确定了180秒为最优窗口期;智积累模型,建立短时记忆库,将临近批次的偏差信息转化为当前批次的补偿量,融入了操作工的实时经验;智修正模型,引入周期性反馈修正机制,形成完整的智能控制闭环。
突破瓶颈:攻克0.1秒延时难题
模型测试阶段,操作工反馈“控制总慢半拍”,出口水分稳定性仍不及人工干预。团队反复核查算法,最终发现问题出在程序的时间累积延迟上:控制逻辑中1秒的间隔加上0.1秒的程序执行时间,单个批次近12小时生产累计延时可达720秒,直接导致水分控制响应滞后。
找到症结后,团队全力深度优化代码,重写整个控制模块,采用多线程异步处理,将程序执行时间压缩至0.01秒以内,彻底解决了“慢半拍”的难题。
成效凸显:智控落地赋能高质量生产
经持续优化,新系统达成预期目标,每180秒滚动刷新一次参数,有效降低了因烟叶产地差异带来的误差,系统实施后,稳态出口水分曲线呈窄幅随机游走,标准偏差显著降低,控制精度大幅提升。
该成果已申报发明专利《一种基于多模型协同参与的松散回潮工序出口含水率智能控制系统》,并发表论文《基于多模型融合机制的松散回潮智能控制系统》。更重要的是,团队探索出了一条数据与知识融合的智能控制路径,将操作工从持续站立的劳累中解放出来,为工厂实现高质量、高效率、低成本运行提供了可复制的解决方案。
“最大收获不是成功,而是在困境中学会深度思考,每一个问题都推动我们更懂生产本质。”回顾研发历程,团队成员感慨万千。工业智能化的道路虽非坦途,但每一次攻坚都积淀为宝贵的经验,推动着传统制造业向着“智造”稳步迈进。(守燕 王艺纯)
编辑:赵鼎