“智能控制模型”助力产品品质不断提升
创始人
2025-12-11 18:25:39
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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

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