CN109923052B - 管理薄纸纸筒的生产和包装线的方法以及使用所述方法的生产线 - Google Patents

Abstract

该方法用于检测生产线的机器的临时停机请求，例如以更换易磨损构件或消耗品。根据这种停机来调整生产线的速度以便例如增加收集器的填充水平，并确保后续临时停机对生产线的整体生产率具有最小影响。

Description

管理薄纸纸筒的生产和包装线的方法以及使用所述方法的生 产线

技术领域

本发明涉及用于管理依次布置成对半成品材料进行连续加工操作并获得成品的机器队列的方法。

更具体地说，描述了一种用于管理薄纸纸筒的生产和包装线的方法，其中卷筒状半成品或成品包装从薄纸的母卷轴获得。

背景技术

对于薄纸卷筒的生产和包装，例如卫生纸卷筒或厨房用纸巾，使用转换和包装线，其在典型配置中可以包括一台或多台退卷机，每台退卷机向复卷机供应(单层或多层)薄纸。两台或更多台退卷机可以并行操作以供应来自多个卷轴的多个层。在一些配置中，两台或更多台退卷机被布置成依次操作，使得当一台或多台退卷机从一个或多个相应的母卷轴供应薄纸时，可以在另一台或一些退卷机中进行用新卷轴更换用尽卷轴的操作。

转换和包装线通常在提供了一台或多台退卷机的退绕工作站下游包括复卷机，其中一层或多层薄纸以与用于销售和消费的成品卷筒的直径相同的直径缠绕成纸筒，但其轴向长度是成品轴向长度的倍数。通常在复卷机的下游设置有收集器，该收集器分开成包括复卷机和一台或多台退卷机(以及任何其他辅助机器，例如压花机、印刷机、穿孔单元，层粘合单元等)的第一上游部分与第二下游部分。通常在收集器的下游或上游提供一台或多台机器，这些机器并行布置，用于密封纸筒的尾端。

在本文中，术语“上游”和“下游”是指材料沿着生产线的一般进料方向。下游部分包括一台或多台机器，这些机器加工来自复卷机的纸筒。

可以在用于密封尾端的一台或多台机器下游，布置一台或多台切割机，其将单个纸筒切割成用于销售和消费的卷筒。然后又将卷筒进给到包装机。在某些情况下，可以提供打包机，其将多个卷筒组合在一起并将它们打包在由片材(例如塑料薄膜)形成的包裹中。然后可以将几个包裹进给到一台或多台捆扎机，捆扎机将包装捆扎成相应的捆或其他包裹，它也由片材(例如塑料薄膜)制成。

在一些已知的布局中，下游部分可以具有两个并行的分支，每个分支具有一台机器或一系列机器。两个分支通常可以是相同的，以对来自收集器的两个部分的纸筒流进行相同的操作。例如，可以提供用于封闭纸筒尾端的单台机器，并且可以在其下游布置两个分支，每个分支包括一台切割机和一台或多台串行布置的打包机。

在薄纸转换和包装线中，由于消耗材料(所谓的消耗品)的用尽和/或需要定期更换的组件的磨损，存在需要临时停机的各种工作站。例如，当母卷轴用尽并且需要更换时，必须停止退卷机并且因此必须停止复卷机，除非提供用于更换母卷轴的高速即时更换系统，而所述系统复杂、昂贵而且体积大，因此并不总是实用。

该生产线的其他典型消耗品是用于包装的塑料片材或薄膜。必须临时停止打包机以更换用尽的塑料薄膜卷轴，即补充用于包装的片材库存。

其他消耗品包括润滑油或润滑脂。

更换磨损组件的典型操作与切割机的维护有关，其中切割刀片由于纸材料和刀片上的砂轮引起的磨损而必须定期更换。砂轮由于磨损也必须定期更换。这些临时停止会导致生产线中的瞬态，从而导致生产率损失，并且在某些情况下会对机器的运行产生负面影响。

意大利专利号1314831公开了一种用于对表示加工线(例如薄纸产品的加工线)的单台机器或工作站的节点之间的信息流进行反应式管理的方法。所述专利中描述的方法允许每台机器根据其自身的最大速度和来自下游机器的请求以及上游机器提供的可用性来建立最佳运行速度。这种生产线能够自适应地响应操作条件的变化。

意大利专利1314831中公开的已知方法允许实现对各种工作站或机器的操作条件的改变以响应瞬态事件，例如一台或多台机器的停机或减速。结果，各个工作站的操作条件适应于响应这些瞬态事件。

在EP1127791、EP1614628、US5170877、US4161094中也公开了能够对操作条件的变化作出响应的反应式方法以及生产和/或包装线。

因此，需要一种更有效的方法来处理用于生产纸筒等的薄纸加工线上的一台或多台机器或工作站的临时停机。

US 4328931公开了一种用于从母卷轴生产薄纸纸筒的生产线。该生产线包括确定生产线的给定部分(例如复卷机或切割机)是正常运行还是闲置的装置。US 4328932中公开的生产线还包括判决模块，该判决模块基于切割机的状态或效率并基于收集器的状态或收集器中可用的空闲空间的量来选择复卷机的速度。特别是，如果收集器中有很少空闲空间可用，则使复卷机以低速运行，或者如果可用的空闲空间高于预定量，则使复卷机以较高的速度运行。按照这种方式，根据收集器中可用的空间量来优化复卷机的速度。调整生产速度以避免在收集器中没有足够的空余空间时必须停止复卷机。

因此，该已知系统以反应式逻辑运行，其中机器(切割机)的速度根据生产线上的另一台机器(收集器)中存在的条件而改变。

发明内容

根据第一方面，本文公开了一种用于管理薄纸产品的生产和包装线的方法，该生产和包装线包括：至少一台纸筒收集器；第一生产线部分，位于纸筒收集器的上游，包括至少一台退卷机和一个复卷机；第二生产线部分，位于纸筒收集器的下游，包括至少一个加工站，例如包装机。该方法可以包括以下步骤：

借助于退卷机退绕母卷轴并将一层薄纸进给到复卷机；

在复卷机中，缠绕该层薄纸并依次形成薄纸纸筒；

将由复卷机产生的纸筒收集在纸筒收集器中；

检测来自第一部分或第二部分的至少一个临时停机或临时减速请求；

在进行所请求的临时停机或临时减速之前，临时改变生产线上的至少一台机器的生产率，以尽量减少后续临时停机或临时减速对生产线的生产率的影响。

在临时改变生产线上的所述至少一台机器的生产率之后，进行所请求的临时停机或临时减速。

与作为一台或多台机器的停机或减速的结果而允许生产线上的各种机器的生产速度以反应式方式自适应的已知方法相反，本文描述的方法是预测类型的。换句话说，预先预测停止或减慢生产线的一台或多台机器的需要，并且对生产线的至少一台或多台机器施加速度变化，从而能够减少临时停机或临时减速对生产线的整体生产力的后续影响。例如，通过预测更换退卷机的母卷轴的需要，可以在退卷机需要为更换母卷轴而减速或停止之前对生产线的一台或多台机器的生产速度或生产率采取措施。调整生产速度或生产率可预测由退卷机停止或减速所代表的事件，并使生产线处于最佳状态，以减少未来临时停机或减速对整体生产力的影响。

例如，在US 4328931中，如果收集器中的空闲空间减小，则复卷机减速，反之亦然，而本发明的方法提供来用于：

预测尚未发生的未来条件，例如，其将影响生产线的一部分吸收产品的能力；以及

基于该预测，在事件发生之前，改变机器或部分的操作以减小未来停机将对生产线的整体操作的影响。

例如，可以预测需要停止退卷机，因为要提供给复卷机的幅材卷轴接近用尽。为了防止这种停止对生产线下游部分的操作产生负面影响，在事件(退卷机停止)发生之前，调整下游部分的运行速度以例如通过填充收集器来增加沿着转换线行进的材料(纸筒)的库存。这样，一旦发生事件(退卷机停止)，例如，这将不会对打包机产生负面影响。通过临时降低切割机的速度或通过临时提高复卷机的速度，可以增加收集器中的库存。

因此，本文描述的方法基于与反应式系统的方式(例如US4328931中公开的方式)不同的方式。实际上，反应式系统的方式基于对正在进行的事件的检测(收集器中的空闲空间很少)并相应地影响上游机器的操作(复卷机的减速)。这里公开的方法预测事件，例如，预先预测对停止的未来需要，并且临时改变一个或多个生产参数以将生产线置于处理未来事件(不是当前的，而是没有发生的事件)的最佳条件。

下面将更详细地说明进一步的说明性示例。根据已知方法，在临时停机或减速期间进行生产线的反应式自适应也是可能的，该反应式自适应作为对生产速度的积极影响而增加到上述预测效果。

根据一些实施例，临时改变生产线的至少一台机器的生产率的步骤包括改变纸筒收集器的填充水平的步骤，这是所述至少一台机器的生产率的变化的结果。

根据一个特别有利的实施例，临时改变生产线的至少一台机器的生产率的步骤包括改变纸筒收集器的填充水平的步骤，以便：

如果临时停机或临时减速请求来自第一部分，则临时增加纸筒收集器中存在的纸筒量；或

如果临时停机或临时减速请求来自第二部分，则临时减少纸筒收集器中存在的纸筒量。

在更改了纸筒收集器的填充水平之后进行所请求的临时停机或临时减速。

在一些实施例中，临时改变生产线的所述至少一台机器的生产率的步骤可以包括以下步骤：

如果临时停机或临时减速请求来自第一部分，则减慢第二部分的至少一台机器，以便在临时停机或临时减速之前增加在纸筒收集器中收集的纸筒量；并且

如果临时停机或临时减速请求来自第二部分，则加速第二部分的至少一台机器，以便减少在临时停机或临时减速之前在纸筒收集器中收集的纸筒量。

如果临时停机或临时减速请求来自第一部分，则临时改变生产线的所述至少一台机器的生产率的步骤也可以包括这样的步骤：加速该第一部分的至少一台机器，例如复卷机(以及因此而服务于它的机器，例如退卷机、压花机等)，以便在临时停机或临时减速之前增加在纸筒收集器中收集的纸筒量。特别是，如果在临时停机或减速请求之前的条件下，复卷机以低于最大允许速度的速度运行，则可以临时加速第一部分的一台或多台机器以便增加纸筒收集器的水平。

如下面将更详细描述的那样，临时停机或临时减速请求是由需要更换或补充易磨损或消耗的材料引起的。通常，此请求可由任何可预测的事件产生。

本发明的有利的进一步特征和实施例在下文和所附权利要求中描述，所附权利要求形成本说明书的组成部分。

根据另一方面，本发明涉及一种薄纸产品的生产和包装线，包括：至少一个纸筒收集器；第一部分，其位于纸筒收集器的上游，包括至少一台退卷机和一台复卷机；第二部分，其位于纸筒收集器的下游，包括至少一个加工站；控制系统，被配置并布置成实现如上定义的方法。

该生产线可以包括分支结构和/或具有并行的若干分支的部分的结构。例如，第二生产线部分可以具有两个或更多个并行的分支，这些分支由来自收集器的纸筒进给。每个分支可以包括相同数量的工作站或机器，也可以包括不同数量的工作站或机器。两个或更多个分支中的机器可以具有相同的功能和结构，也可以具有相同的功能但是具有不同的结构。例如，可以在各种分支中提供不同的切割机，或者为各种分支提供不同的包装机。此外，第一部分可以包括压花机、印刷机、穿孔机、层粘合装置或其组合。

在第二部分中，或者优选地，在第一部分中，可以提供机器用于密封来自复卷机的纸筒的尾端。用于密封尾端的机器可以是胶合机，或机械密封机，或根据不同的技术或者由用户选择来密封尾端的组合式机器。

在一些实施例中，生产线可以包括一台或多台芯卷绕机，即生产由纸板或其他合适材料制成的芯的机器，在卷绕机中围绕芯缠绕幅材。芯卷绕机可以最好具有其自己的收集器，其中保存管状卷绕芯，以使得芯卷绕机的生产率独立于生产线的其余工作站的生产率。

该生产线可以包括一台或多台包装机，用于以打包在包装薄膜中的合适组包装纸筒或卷筒。包装机可以串行布置以生产每个卷筒包包含一组卷筒的卷筒包以及包含多个包的包裹或袋。通常，包装机可以具有代表消耗品的(例如并且优选具有卷轴形式的)包装薄膜的库存。

第一部分包括一台或多台退卷机，其具有单独退绕一个母卷轴或并行的几个母卷轴的功能，以朝向复卷机进给一层或多层薄纸。母卷轴代表消耗品。

所描述的方法的预测功能之一专用于预测用新卷轴更换卷轴材料(母卷轴、薄膜卷轴等)的步骤。为此，该生产线可以包括用于提供消耗品卷轴的一个或多个工作站的检测系统，用于检测可用材料的量，从而预测临时停机或临时减速以更换用尽卷轴的需要。无论卷轴类型和缠绕材料的类型如何，检测系统都可以与控制单元(例如PLC或其他电子可编程单元)对接。检测系统可以包括适于检测供应的幅材量的传感器。当已知卷筒上存在的纸材量时，通过检测供应量，可以预测对更换的需要。更简单地，检测系统可以包括用于检测在卷轴上存在的材料量的检测装置。例如，可以提供一种系统，其借助于测力传感器或其他检测元件来检测卷轴的重量。在其他实施例中，可以提供一种系统，其例如借助于光学或电容系统、或者借助于检测构件与卷轴的圆柱形表面接触的位置的位置传感器或任何其他检测系统，检测卷轴的直径。

在包含易磨损的装置、构件或组件的工作站中，可以提供用于检测磨损的装置。在一些实施例中，生产线可以包括一台或多台配备有一个或多个切割刀片的切割机。磨损检测器可以例如根据切割刀片的直径与其相关联。

在其他实施例中，易磨损消耗品或装置和构件可以与用于检测运行时间的装置相关联。

以下和形成本说明书的一个组成部分的所附权利要求中描述了方法和生产线的其他特征和实施例。

附图说明

通过以下说明和附图将更好地理解本发明，附图示出了实际的实施例。更具体地说，在附图中：

图1示出了用于生产薄纸卷筒包的生产线的示意图；

图1A、1B、1C、1D、1E示出了该生产线的单机的细节；

图2示出了说明代表生产线的机器的节点之间的通信逻辑的功能图。

具体实施方式

以下对示例性实施例的详细描述参考附图。不同附图中的相同附图标记表示相同或相似的元素。另外，附图不一定按比例绘制。而且，以下详细描述不限制本发明。相反，本发明的范围由所附权利要求限定。

整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”或“一些实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在所公开的主题的至少一个实施例中。因此，在整个说明书中各处出现的短语“在一个实施例中”或“在实施例中”或“在一些实施例中”不一定是指相同的实施例。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施例中以任何合适的方式组合。

图1示意性地表示作为整体而用1指示的生产和包装线。生产线1包括第一部分3和第二部分5。两个部分3和5串行布置，第一部分关于被加工产品的总进给方向F位于第二部分的上游。在第一部分3和第二部分5之间布置有收集器7。

在一些实施例中，第一部分3可以包括退卷机。在所示的示例中，第一部分3包括两台可以一起运行(或者优选地可交替地运行，使得当一台运行时而另一台是待机，反之亦然)的退卷机9A、9B。每台退卷机可以以本身已知的方式配置，并且不需要详细描述。图1A示出了可能的退卷机9A、9B的示意图，其中布置有母卷轴B，借助于退绕构件10从母卷轴B退绕幅材N。通常，幅材N是单层或多层薄纸。

在退卷机9A、9B关于幅材N的进给方向的下游，第一部分3可以包括压花器，用11示意性地指示。图1B示出了压花机的示意图。压花机的结构可以是任何类型的并且本身是已知的。此外，第一部分3可以包括位于压花机11(如果存在)下游的复卷机13，其可以以本身已知的方式配置。图1C示出了复卷机13的示意图。复卷机13将来自一台或多台退卷机9A、9B的幅材N缠绕成纸筒L，其被收集在收集器7中，该收集器7将第一上游部分3与第二下游部分5分开。图1D示意性地示出了收集器7。

除了上述机器之外，第一部分3还可以包括其他单元，例如穿孔机、层粘合单元、印刷机等。

在收集器7的上游或下游，可以布置用于密封纸筒L的尾端的机器15。在图1的示例性图中，用于密封尾端的机器15优选定位在收集器的上游，使得一旦其尾端已经被密封(例如通过胶合)，就将纸筒收集在收集器中。此外，该机器也可以以本身已知的方式配置，并且不再详细描述。

纸筒L必须切成较小轴向长度的卷筒。在图1所示的实施例中，为此设有两个切割机17A、17B，它们位于两个并行的分支或路径19A、19B上。两个切割机17A、17B可以彼此相同或不同，并且通常对来自收集器7的纸筒L进行相同类型的操作，即，它们将纸筒L分成适合于包装和销售的尺寸的卷筒，它们还去除纸筒的头部和尾部装饰。可以通过未示出的修剪去除器去除装饰。图1E示意性地示出了切割机17，其中纸筒切割刀片用17L指示。切割机17可以以本身已知的方式配置。

然后，将卷筒R进给到两个并行设置在两个分支19A、19B中的包装机21A、21B中。由有序卷筒组形成的包又在相应的捆扎机23A、23B中分组并引入更大尺寸的包裹中。这些包裹用相应的片材(例如塑料薄膜)形成。

可以在捆扎机23A、23B的下游提供堆垛机24A、24B。如果需要，这些可以配备使托盘稳定的塑料薄膜卷轴或其他消耗品，例如捆扎带。

生产线1的每台机器都可以配备自己的电子可编程控制单元，例如PLC或微型计算机。每个电子可编程控制单元在图1中示意性地表示，并且用与相应机器相同的附图标记后面跟着字母U标记。

单个可编程控制单元可以与中央处理器对接。在其他实施例中，如图1中示意性地所示，部分3的机器和收集器7可以与处理器25A对接，而部分5的机器可以与处理器25B对接。两个处理器25A、25B又可以与监控处理器27对接。

每个可编程控制单元和/或处理器25A、25B、27可以被配置为根据前述意大利专利No.1314831所公开的逻辑来管理相应的机器。

生产线1的电子控制系统的结构可以不同于图1中示意性表示的结构。例如，可以提供单个处理器，其直接连接到生产线的每台机器的各个构件。作为替代，可以提供单个PLC、微处理器或其他本地控制单元，生产线1的每台机器一个，直接连接到单个处理器27，而不需要中间控制单元25A、25B。下面描述的控制逻辑可以使用可以在没有区别的情况下集中执行或通过分布式智能(本地PLC)执行的程序来实现。控制系统的特定结构的选择可以由对例如由不同制造商供应的生产线的接口机器或部分需要决定。当整个生产线1由同一制造商供应时，可以更容易地使用具有较少数量的控制器或控制单元的集成系统。

在图1中，附图标记20整体指示生产线1的电子可编程控制系统，该实施例中的所述系统包括本地控制单元9U、……、23U(本地PLC)，处理器25A、25B、27和将在下面描述的其他组件。

总之，根据计算同一机器的最佳速度的算法来管理生产线1的每台机器。用于计算最佳速度的该算法基于一逻辑模型，根据该逻辑模型，生产线的各种机器被表示为转换节点，并且收集器7和传送器(未示出)被表示为半成品的收集或保存节点。节点彼此互连。

无论何种类型(复卷机、切割机、包装机、捆扎机、......)，每个机器节点都借助于机器可在其间运行的最小速度(Velmin)和最大速度(Velmax)两个参数表示。还提供了表示目标速度(Veltarget)的参数，即表示系统必须计算以获得生产线的最佳操作的运行速度的参数。相反，每个保存节点(收集器或带)由与半成品的收集水平相关的一些参数表示，这些参数可用于生产过程的平稳运行：通常会有比较实际收集水平(Livelloact)的一个或两个最小收集水平(Livellomin)和一个或两个最大收集水平(Livellomax)。

除了上述参数之外，每台机器以及每个节点都可以采取运行条件(RUN)或停止条件(STOP)。

为了能够计算构成生产线1的所有机器的最佳参数Veltarget，提供了一种逻辑，用于比较机器应向下游机器提供的产品流量(请求流量REQ)，与从上游机器有效可用的产品流量(可用流量ACK)。例如，每个切割机17A、17B从下游包装机接收来N个纸筒的请求，并且具有来自上游机器15的M个纸筒的可用流量，用于密封尾端。

实际上，每台机器从下游节点接收产品流量请求ReqO。将该请求(如果必要的话，根据机器可以供应的最大产品流量(Velmax)减少)(ReqI)传送到上游节点，该上游节点又将重复与上游节点相关的这种逻辑。按照这种方式，从树末端的叶节点(通常是捆绑机器23A、23B)开始，将到达根节点(复卷机13)，其中产品流量请求将沿着路径可能经历由于通过的机器节点的速度限制而导致的减少以及由于通过保存节点而可能的重新调整，该重新调整基于收集水平相对于适当的参考水平集的比较而计算得到。

每台机器从上游节点接收产品流量AckI的可用性。该可用性传播到下游节点(AckO)，必要时根据机器可供应的最大产品流量(Velmax)减少。将这种流量可用性从根机器(复卷机13)传播到叶机器(通常是捆扎机23A、23B)。在每个通道处，每个节点由于其最大供应能力而施加任何必要的限制(对于机器)或基于收集水平而施加再调整(对于收集器7和传送器，未示出)。

上述信息在通用节点Ni之间的传播示意性地表示在图2的功能图中，其中节点用N1、N2、......指示，并且它们中的每一个可以表示生产线的一个通用机器。

一旦机器知道与所有机器的限制兼容的流量请求和可用性，它就可以自动决定其运行速度，即目标速度VEL_TARGET。确定参数VEL_TARGET的逻辑如下：

如果从上游机器请求了来自第i个节点的给定产品流量ReqI，其中这种所请求的流量是由第i个节点表示的机器的限制和从下游节点接收到的请求的函数；并且

如果上游机器的总数确认了可以针对第i个节点的请求保证产品流量AckI的可用性，则第i个节点将值AckI和ReqI中的较小者视作最佳速度或目标速度VEL_TARGET：

VEL_TARGET＝min(ReqI，AckI)。

上述系统的逻辑是非常灵活的，并且由于各种各样的原因而对各种机器的流量的任何变化作出良好且自然的反应，这些原因例如可以是：

·机器因功能原因停止；

·在退卷机9、9A、9B中更换母卷轴，在切割机17、17A、17B中更换切割刀片17L，在包装机21A、21B、23A、23B中更换包装薄膜卷轴等；

·机器由于运行问题而停止：

o故障

o计划外维护

o操作者为满足产品质量要求而降低最高速度；

·产品参数的改变(生产能力的变化)

o例如：如果在每个纸筒L中缠绕的幅材N的长度显著增加，则以“纸筒数/分钟”定义的复卷机13的流量大幅减少；

o例如：如果由包装机21A、21B、23A、23B之一生产的包裹的格式发生改变，则该机器对上游的切割机17A、17B的纸筒请求也会显著变化。

在任何情况下，借助于上述逻辑，各种在线机器的速度自动适应以获得最大生产力。

然而，在这些条件中，存在一些事件导致一台或多台机器的操作中的瞬态，例如一台或多台机器的临时停机，这些事件可以提前预测。通过利用由收集器7供应的纸筒L的收集容量，可以更有效地处理这些事件。这可以在某些情况下提高生产力，并且无论如何，在其他情况下可以改善产品流量的管理，根据其他机器的先前停止事件知识使一些机器的速度保持更低(减少磨损、改善产品)。

通常，可预见或可预测的事件可能与生产线1中的消耗品的用尽有关。在这种情况下，消耗品还意味着生产线1中的半成品(例如母卷轴B的幅材N)之一。例如，消耗品也可以包括塑料薄膜或由包装机21A、21B、23A、23B使用的其他包装材料。可预见或可预测的事件也可能涉及更换易磨损组件的需要。通常易磨损的组件是切割机17A、17B、17的切割刀具或切割刀片17L，或这些机器的砂轮，用于切割包装机的塑料薄膜的刀具，包装机的焊接构件，以及生产线中的各种机器的普通易磨损组件。

根据现有技术，当这些事件中的一个发生时，机器停机，因此发生该事件的生产线或生产线的分支停止。在某种程度上，收集器7的存在可以从作为整体的生产线操作中释放导致单台机器停机的事件。例如，如果切割机17临时停机以更换切割刀片17L，则切割机所在的分支19A或19B停止，而另一个分支继续操作。复卷机13保持其生产速度，并且由收集器7临时保存由复卷机13产生的过量纸筒L。然而，当达到最大填充水平时，必须停止复卷机13。为了减少停止复卷机的需要，可以增大保持活动的分支的生产率。然而，这并不总是足以防止复卷机停止。为了避免这种需要，可以降低复卷机13的速度。在所有这些情况下，操作不是最佳的，因为生产线的生产率降低了。对复卷机13的运行速度的动作可能对该机器的操作的平稳性产生负面影响，并因此对产品的质量产生负面影响。其任何停止都会导致相当大的生产损失和废品的产生，这两个因素都会对生产线的盈利能力产生不利影响。

为了减少这些缺点，根据本文所述的方法，采用措施来预测上述事件，并且因此而采取减少或消除上述问题的措施。

一般而言，生产线1可以包括用于预测可以生成机器或生产线的一部分的停机请求的事件的构件。在一些实施例中，可以使用仅预测一种类型的可预测事件(例如需要更换切割刀片17L)的系统。在其他实施例中，可以采用预测多个可预测事件的装置。在下文中，仅作为示例，假设生产线1配备如下。

一个系统可以与每台退卷机9A、9B相关联，用于预测第一部分3的各种退卷机9A、9B中的一个或另一个中的母卷轴B的用尽。该系统可以包括检测母卷轴B的直径的传感器。在图1A中，为此设置角度位置传感器12，其检测支撑退绕构件10的柔性构件10B的臂10A的角位置。必须理解的是，实际上可以采用更复杂和精确的母卷轴B直径的检测系统，例如用于直接检测母卷轴B的直径的光学、电容、超声波或其它类型的系统。在其他实施例中，幅材N可以设置有施加在距离卷轴端部给定距离处的点上的索引。检测系统可以识别所施加的索引并报告母卷轴接近用尽。基于知道包含在母卷轴B中的幅材N的总长度并且例如借助于与围绕其引导幅材N的棍之一相关联的角度传感器测量幅材N的供应量，还可以检测母卷轴正在接近用尽。

一个系统可以与每个切割机17A、17B相关联，用于检测每个切割机17A、17B的切割刀片17L的磨损程度。该检测系统可以使用检测刀片17L的有效直径的构件。可以提供其他实施例，例如用于借助于传感器或编码器检测砂轮的位置，该砂轮的位置在图1E中用17M示意性地相对于切割刀片17L的旋转轴线表示。

一个检测系统可以与每个包装机(即包装机21A、21B和捆扎机23A、23B)相关联，用于检测可用包装片材(通常是塑料薄膜)量。包装片材的库存可以由一卷薄膜组成。图1示意性地示出了用于包装机21A、21B的塑料薄膜(或其他片材)的卷轴F1以及用于捆扎机23A、23B的塑料薄膜(或其他片材)的卷轴F2。一个薄膜可用量检测系统可以与每台机器相关联。上面提到的相同类型的系统可用于检测母卷轴B上可用的幅材N的量。

可以与任何堆垛机24A、24B关联多个构件，用以检测用于稳定托盘上的包裹的消耗品(薄膜、捆扎带等)是否接近用尽。

上面引用的检测系统能够预测可预见或可预测事件的发生，这需要临时停机。例如，可以预先预测由于母卷轴的用尽而停止复卷机的需要。作为替代，当切割刀片17L的直径接近最小允许直径时，可以预先预测需要停止切割机。作为替代，可以预先预测需要停止打包或捆扎机，因为薄膜F1、F2的库存即将用尽。

在生产线1正常操作期间，将至少一个母卷轴B在一台退卷机9A、9B中退绕，并且将由单层或多层薄纸构成的幅材N进给到复卷机13。在复卷机13中，缠绕幅材N以顺序地形成薄纸L的纸筒，其被收集在收集器7中。

通常，收集器3下游的机器相对于复卷机13的生产能力而言尺寸过大。在这种情况下，生产线1通常在以下条件下全速运行：

·复卷机13始终以最大速度运行

·收集器7在操作者设定的最低水平附近几乎保持为空

·切割机17A、17B以及包装机21A、21B和捆扎机23A、23B以低于其最大速度的速度运行，以适应复卷机13的速度，从而使收集器的水平保持恒定。

通过以上示例列出的系统监视并检测生产线1的材料消耗和/或构件磨损。每个系统可以产生警告信号，指示将要求临时停止机器或生产线1的工作站的事件接近。警告信号相对于有效事件预先产生，因此它预测它并允许控制系统(例如特别是控制单元27)对生产线1采取行动以减少后续临时停机对生产线1的整体运作的负面影响。在本文中，“临时停机请求”表示由生产线1配备的检测系统之一供给的信号，所述信号指示需要停止的事件接近。

通常，临时停机请求可以来自收集器7上游的第一部分3，或来自收集器7下游的第二部分5。

当生产线1的控制系统接收到临时停机请求时，控制系统改变生产线的一台或多台机器的生产率，以便：

当收集器7上游的第一部分3有停机请求时，临时增加存储器7中存在的纸筒L量；或者

当第二部分5存在停机请求时，临时减少存储器3中存在的纸筒L量。

例如，当必须停止包装机21A、21B、23A、23B中的一个以更换用尽的消耗品(包装机21A、21B或捆扎机23A、23B的薄膜卷轴)时，临时停机请求可来自第二部分5。当控制系统接收到该临时停机请求时，这导致临时调整生产线1的运行速度，以尽可能地清空收集器3。按照这种方式，在收集器3中获得更大的空间，以在包装机发生临时停机的时间间隔内临时收集由复卷机13生产的纸筒L。

理论上可以通过降低复卷机13的生产速度和通过提高下游机器(在一个或两个分支19A、19B中)的生产速度来获得收集器3的填充水平的降低。通常，减慢复卷机13是不利的，因为这对生产线1的总体生产率具有负面影响。此外，在复卷机13的操作中引起瞬态是不利的，因为它可能对末端产品(纸筒L和卷筒R)的质量产生负面影响。因此，优选地通过加速一个、另一个或两个分支19A、19B的机器来清空收集器7。

这是因为事先预测了导致两个分支中的一个分支的临时停机的事件，因此所讨论的机器仍然具有一定程度的自主性并且可以提高其生产率。

在收集器7已经清空之后，或者在其填充水平降低之后，可以停止包装机，并且通过加速另一个分支的机器并将纸筒L收集在先前清空的收集器7中来吸收停止的分支19A或19B不能吸收的材料流量。按照这种方式，复卷机可以继续以其最佳速度运行，而没有瞬态并因此保持生产线1的总体生产率。

在更换切割刀片17L或砂轮17M的情况下，可以进行类似的过程。最终，在清空收集器7之后，由于由分支17A、17B之一的临时停机引起的收集器7的填充，而使得收集器13不必减速或停止的可能性增加。

临时停机请求可以来自收集器7上游的第一部分3。例如，可能需要停止或减慢复卷机以更换母卷轴B。除非采取适当的措施，否则在复卷机13停止或减速后不久，收集器7的纸筒L(保持在最小填充水平附近)将被用尽，因此切割机17A、17B和包装机21A、21B、23A、23B也将停止。

为了防止该事件，这里描述的方法提供以下操作。当产生用于更换母卷轴B的临时停机或临时减速请求时，在停机或减速之前，控制系统起作用以引起收集器7的填充或在任何情况下导致其水平增加，即，收集器7中包含的纸筒L的数量增加。为此，第二部分5的机器(特别是切割机17A、17B和包装机21A、21B、23A、23B)可以减速，使它们达到低于最佳运行速度的速度，即，可能已经例如用于上述目标速度识别方法确定的速度。

在一些情况下，与第二部分5的减速相结合或替代地，可以临时增大复卷机的速度。例如，如果在增加收集器7中的水平的请求发生之前，复卷机13以低于其最大速度的速度运行，则可以临时增大复卷机的速度。这种速度的增大和/或下游部分的生产率的减慢增加了在收集器7中收集的纸筒L的数量。

如果可以临时增大复卷机13的速度而不是减慢下游部分的速度，则可以获得更高的平均生产速度。

一旦收集器7装满，或者以任何速率接近最大填充水平，就可以停止或减慢复卷机13。在满收集器中收集的纸筒L继续被进给第二部分5的分支19A、19B，以便即使在更换复卷机13上游的母卷轴B期间也能保持切割机17A、17B和包装机21A、21B、23A、23B运行。这避免了切割机17A、17B和包装机21A、21B、23A、23B的不必要停止。如果需要，可以减慢收集器7下游的这些机器并使其低速运行，以便使收集器7中的纸筒L的库存持续所需的时间并且足以重新启动复卷机13，或者在只是放慢速度的情况下恢复全速运行。

在如图1中示意性示出的示例那样的、在收集器7下游具有两个分支19A、19B的生产线1中，根据所述方法的改进实施例，还可以预测各种包装机的卷轴将何时需要机器停机并防止这些机器停机在同一时间段内发生。这防止了收集器下游的两个分支19A、19B同时停止，这种停止将大大增加复卷机13填充收集器7的风险，因此不得不减速甚至停止。

类似的考虑在切割机17A、17B的情况下是有效的。

通常，当有多个具有并行机器的并行分支时，为了类似地请求临时停机，可以调整两台机器的生产速度，以便不同时请求临时停机，或者无论如何临时停机都在时间上不重叠。

在两个基本相同的并行机器(例如两个切割机17A、17B，或包装机21A、21B或捆扎机23A、23B)的情况下和在不同机器处于并行分支的情况下都是如此。例如，利用用于预测两个并行支路19A、19B中的三种类型的机器(切割机、包装机和捆扎机)的临时停机请求的系统，可以调整两个分支19A、19B的所有机器的速度以便也避免分支19A的任何机器(17A、21A、23A)的停止时段与分支19B的任何机器(17B、21B、23B)重叠。

一旦机器停机终止，就补充收集器7中的最佳产品量。在上面的描述中，已经通过示例参考了仅存在一个停机或临时减速请求，这是因为需要更换消耗品或磨损构件接近。更一般地，由于生产线1包含许多使用消耗品和/或包含易磨损元素的机器，它们需要定期更换，所以可能发生多次停机或临时减速请求。这些请求可以来自部分3、5以及两个部分的不同机器。

所描述的方法的改进实施例可以包括以下步骤：

检测来自生产线的多台机器的多个临时停机或临时减速请求；

在时间上协调来自该生产线的若干机器的临时停机或临时减速请求，以进行在时间上至少部分地重叠的至少两个临时停机或临时减速。

在一些实施例中，可以在时间上协调来自部分5的多台机器的临时停机或临时减速请求，以避免部分5的分支19A、19B同时临时停机或临时减速。

进行“在时间上至少部分地重叠”的两个(或更多个)临时停机或减速意味着请求停机或减速的两台机器在相同的时间间隔内停机或减速，或者一台机器的停机或减速时间段至少部分地与另一台机器的停机或减速时间段重叠(即，部分同时)。按照这种方式，减少了生产线在生产力降低的条件下运行的时间间隔。

由于可预测事件需要临时停机或减速，在有利实施例中，提供了工作调度器，其可以是生产线1的电子控制系统的一部分，并且在图1中用28示意性地指示。工作调度器28可以是在控制系统20的处理器上运行的软件模块。工作调度器28从生产线1的各种机器、工作站或部分接收输入数据，并且特别地接收临时停机或临时减速请求。工作调度器28基于这些请求确定临时停机或减速及其时间，如果需要，组合两个或更多个临时停机或减速或确保部分5的分支19A、19B不停止或同时减速。按照这种方式，减少了由生产线进行的停机或减速的次数。

例如，如果同一分支19A、19B的两个包装机21A、23A或21B、23B产生临时停机请求并且理论上这些停机在时间上交错，因为可用薄膜F1、F2的库存具有不同的持续时间，所以工作调度器28可以对具有更大剩余持续时间的薄膜卷轴进行提前更换，以防止双重停机。

在其他情况下，例如，切割机17B可能需要临时停机以更换刀片17L，并且包装机21B、23B中的一个又可以发出临时停机请求以更换薄膜库存。可以在不同的时间(例如间隔几十分钟)请求这两次停机。在这种情况下，工作调度器28可以通过延长磨损刀片的使用时间超过最佳更换时间而在切割机17B上施加延迟的临时停机，以便在用于更换用尽的薄膜F1或F2卷轴的同一时间段内更换切割刀片17L。在某些情况下，也可能发生相反的情况，即，预先更换薄膜卷轴以避免过度延长切割机用磨损刀片操作。

如果停机时间具有不同的持续时间，则时间上的重叠将仅是部分的。然而，无论如何，将只有一次临时停机，而不是需要两个瞬态来在不同时间进行纸筒收集器7L的清空的两次连续临时停机。

两次或更多次临时停机或减速的组合不仅可以根据请求停机的时间，即基于必须实施临时停机或减速之前剩余的时间量来实现，而且还基于临时停机或减速的持续时间来实现。

在一些实施例中，由控制系统20(特别是由工作调度器28(如果存在))建立的临时停机请求和/或时间可以被传送给一个或多个操作者。这可以例如通过使用移动设备(用32A、32B示意性地表示)进行。例如，这些设备可以是管理该生产线的一个或多个操作者配备的平板电脑或智能电话。最好利用Wi-Fi系统提供的信息可以包括所需操作的指示和为这些操作分配的时间。这允许操作者迅速采取行动。

图1还指示了用户接口30，通过该用户接口可以输入用于在电子可编程控制系统20中生产和包装的各种类型产品的配方。该配方通常由限定产品的多个参数(例如纸筒的尺寸、缠绕纸张量、缠绕密度、压花类型、穿孔间距、层数，包裹类型(每包卷数)、包装材料类型等))组成。除了配方之外，还可以存储与要处理的订单有关的数据。按照这种方式，控制系统20还可以考虑这些参数以对临时停机或减速进行编程。此外，对于每个配方，可以提供单台机器(特别是对于复卷机13)的最大速度。控制系统20可以基于要生产的每种类型的产品(配方)所允许的最大速度来管理生产线1。

虽然在上述优选实施例中，对纸筒收集器7L的水平采取了预测动作，但在某些情况下，可以对生产线的一台或多台机器的速度采取动作而不影响存在于该收集器7中的纸筒的水平，总是为了在生产线1的总产量方面减少对由可预测事件确定的临时停机或减速的后续影响。例如，如果包装机的停机或减速特别短，则可以改变生产线的一台或多台机器的生产率，以改变沿着生产线顺序布置的机器之间的中间传送器中存在的产品量。实际上，这些传送器形成小型收集器，在其填充水平上可以采取措施，同时减少后续停机或减速对生产线整体生产率的影响。

在上面的描述中，已经具体参考了可能需要临时停止生产线或其一部分的各种可能的动作。可能需要这些停机来补充消耗品(例如塑料薄膜、纸张等)的库存。作为替代，可能需要它们来更换易磨损的机械构件，例如穿孔刀片、纸筒切割刀片等。

一般而言，生产线可以包括多个功能单元，由于上述原因，这些功能单元可能需要停机。在本文中，功能单元通常是指生产线的元件、构件或装置，或元件、构件或装置的组合，其通常可能需要停机以进行维护、修理、更换组件、材料等。一个或多个功能单元可以具有用于检测指示迫切需要停机的一个或多个参数的构件。例如，在退卷机的情况下，可以提供用于检测母卷轴中存在的材料量的构件。可以提供指示该量的参数，其在这种情况下形成指示需要停机的参数。该参数可以是退绕的卷轴的直径、其重量或由先前更换供给的幅材量。类似地，打包机中的塑料薄膜量可以形成用于确定打包机的即将停机请求的操作参数。与切割机的切割刀片的直径尺寸相关的参数可用于确定切割机的即将停机请求。

虽然上述示例涉及定量参数，但在一些情况下可以提供其他物理参数(例如振动)，其可以指示需要更换的构件的磨损。振动可以通过振动传感器，借助于振动谱的分析、借助于声学检测或以任何其他合适的方式来确定。与振动相关的参数可用于预测停止生产线的大量可能功能单元的需要，其包含易磨损且可能需要更换的机械构件。

例如，可以在切割机的盘形切割刀片上、纸张穿孔刀片上或压花单元上检测异常振动。

在一些实施例中，还可以提供能够检测需要润滑或润滑操作的传感器。例如，可以基于由移动构件(例如旋转构件，例如轴、棍、齿轮等)产生的振动的改变来检测对这种类型的操作的需要。在一些实施例中，可以基于相对于彼此移动的构件之间发生相互接触来检测对润滑或润滑操作的需要。

在所有这些情况下，可以提供一个或多个传感器来检测一个或多个重要参数，用于检测对修理、更换或维护操作的需要，以便根据上述标准相应地对生产线的操作进行编程。

Claims (22)

1.一种管理薄纸产品(R)的生产和包装线(1)的方法，该生产和包装线包括：至少一个纸筒收集器(7)；第一部分(3)，其位于纸筒收集器(7)上游，并且包括至少一台退卷机(9A、9B)和一个复卷机(13)；第二部分(5)，其位于纸筒收集器(7)下游，并且包括至少一个加工站(17A、17B、21A、21B；23A、23B；24A、24B)；该方法包括以下步骤：

借助于退卷机(9A、9B)退绕母卷轴(B)并将一层薄纸(N)进给到复卷机(13)；

在复卷机(13)中，缠绕薄纸层并依次形成薄纸的纸筒(L)；

将由复卷机(13)产生的纸筒(L)收集在纸筒收集器(7)中；

通过一个或多个检测构件来检测一个或多个预定参数，所述参数表示需要第一部分(3)或第二部分(5)的至少一个临时停机或临时减速请求；

在进行所请求的临时停机或临时减速之前，临时改变生产和包装线的至少一台机器的生产率，以尽量减小后续临时停机或临时减速对生产和包装线的生产率的影响，生产率的临时改变改变了纸筒收集器(7)的填充水平；

在临时改变生产和包装线的所述至少一台机器的生产率之后，进行所请求的临时停机或临时减速。

2.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

基于所检测的所述一个或多个预定参数来预测尚未发生的未来的条件或事件；以及

基于所述预测，在所述条件或事件发生之前，改变生产和包装线的部分或机器的操作，以便减小未来停机将对生产和包装线的整体操作的影响。

3.如权利要求1所述的方法，其中临时改变生产和包装线的至少一台机器的生产率的步骤包括改变纸筒收集器(7)的填充水平的步骤，以便：

a)如果临时停机或临时减速请求来自第一部分(3)，则临时增加纸筒收集器(7)中存在的纸筒(L)的量；

b)或者，如果临时停机或临时减速请求来自第二部分(5)，则临时减少纸筒收集器(7)中存在的纸筒(L)的量，并且

其中在改变了纸筒收集器(7)的填充水平之后进行所请求的临时停机或临时减速。

4.如权利要求1所述的方法，其中临时改变生产和包装线(1)的所述至少一台机器的生产率的步骤包括以下步骤：

a)如果临时停机或临时减速请求来自第一部分(3)，则减慢第二部分(5)的至少一台机器的速度，以便在临时停机或临时减速之前增加在纸筒收集器(7)中收集的纸筒的量；

b)如果临时停机或临时减速请求来自第二部分(5)，则加速第二部分(5)的至少一台机器，以便在临时停机或临时减速之前减少在纸筒收集器(7)中收集的纸筒的量。

5.如权利要求1所述的方法，其中如果临时停机或临时减速请求来自第一部分(3)，则临时改变生产和包装线(1)的所述至少一台机器的生产率的步骤包括加速第一部分(3)的至少一台机器的步骤，以便在临时停机或临时减速之前增加在纸筒收集器(7)中收集的纸筒的量。

6.如权利要求2至4中的任意一项所述的方法，其中如果临时停机或临时减速请求来自第一部分(3)，则临时改变生产和包装线(1)的所述至少一台机器的生产率的步骤包括加速第一部分(3)的至少一台机器的步骤，以便在临时停机或临时减速之前增加在纸筒收集器(7)中收集的纸筒的量。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述临时停机或临时减速请求是由需要更换或补充易磨损或消耗的材料引起的。

8.如权利要求2至5中的任意一项所述的方法，其中所述临时停机或临时减速请求是由需要更换或补充易磨损或消耗的材料引起的。

9.如权利要求1所述的方法，包括以下步骤：

检测是否需要更换退卷机(9A、9B)中的母卷轴(B)；并且

由第一部分(3)生成临时停机或临时减速请求。

10.如权利要求2至5和7中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

通过所述一个或多个检测构件来检测所述一个或多个预定参数，所述参数表示需要更换退卷机(9A、9B)中的母卷轴(B)；并且

生成用于第一部分(3)的临时停机或临时减速请求。

11.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，其中所述第二部分(5)包括至少一个切割机(17A、17B)，所述切割机具有用于切割薄纸纸筒(L)的至少一个刀片(17L)，并且所述方法包括以下步骤：

借助于所述切割机(17A、17B)将来自纸筒收集器(7)的每个纸筒(L)切割成多个卷筒；

通过所述一个或多个检测构件来检测与刀片(17L)的磨损相关的参数；

当刀片的磨损使得需要更换刀片(17L)时，由第二部分(5)产生临时停机或临时减速请求。

12.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，其中第二部分(5)包括至少一个包装机，并且所述方法包括以下步骤：

用来自与包装机相关联的片材库存的片材(F1、F2)包装薄纸产品(R)组；

通过所述一个或多个检测构件来检测与片材(F1、F2)的库存消耗相关的参数；

当需要补充片材(F1、F2)库存时，由第二部分(5)产生临时停机或临时减速请求。

13.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

在所述第二部分(5)中，将来自纸筒收集器(7)的纸筒(L)流量分成两个分流；

将所述两个分流进给至并行布置的两个分支(19A、19B)，每个分支包括至少一台机器；

调整并行的所述两个分支(19A、19B)中的机器的运行速度，以便以并行的所述两个分支的时间交错的方式引起临时停机或临时减速请求。

14.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

当临近需要更换母卷轴(B)时，产生临时停机或临时减速请求；

降低第二部分(5)的机器的速度或提高第一部分(3)的机器的速度，从而增加在纸筒收集器(7)中收集的纸筒(L)的数量；

在增加纸筒收集器(7)中的纸筒(L)的数量之后，停止或减慢复卷机(13)并更换母卷轴(B)。

15.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

通过所述一个或多个检测构件来检测所述一个或多个预定参数，所述参数表示需要所述生产和包装线的多台机器的多个临时停机或临时减速请求；

在时间上相互协调来自生产和包装线的若干机器的临时停机或临时减速请求，以在时间上至少部分地重叠地进行至少两个临时停机或临时减速。

16.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

通过所述一个或多个检测构件来检测所述一个或多个预定参数，所述参数表示需要所述生产和包装线的多台机器的多个临时停机或临时减速请求；

以在时间上交错的顺序使两个或更多个彼此并行的分支临时停机或临时减速。

17.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括以下步骤：

从生产和包装线的控制单元(27)向一个或多个移动电子设备(32A、32B)传送与所请求的临时停机或临时减速有关的信息。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述信息包括关于所述临时停机或临时减速的时间的信息。

19.如权利要求1至5、7和9中的任意一项所述的方法，包括存储多个生产参数的步骤，所述多个生产参数限定待生产和包装的产品的配方，和作为所述生产参数的函数而设定所述生产和包装线的至少一台机器的最大生产速度的步骤。

20.一种薄纸产品的生产和包装线(1)，其包括：至少一个纸筒收集器(7)；第一部分(3)，其位于纸筒收集器(7)上游，并且包括至少一台退卷机(9A、9B)和一个复卷机(13)；第二部分(5)，其位于纸筒收集器(7)下游，并且包括至少一个加工站(17A、17B、21A、21B、23A、23B、24A、24B)；控制系统(25A、25B、27)，其被配置并布置成实现如前述权利要求中的任意一项所述的方法。

21.如权利要求20所述的生产和包装线(1)，包括一种系统，该系统用于预测对与所述生产和包装线的至少一台机器相关联的临时停机或临时减速的需要。

22.一种数据介质，其包含执行如权利要求1至19中的任意一项所述的方法的程序。

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