CN1705920A - 用于监控并分析纸产品生产过程的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于监控并分析生产过程的方法。在本方法中,从生产过程测量大量变数,借助这些变数,在若干子生产过程中,按照良好生产过程情况,对可运行性定义独特标记,然后存储在存储器中,把存储的独特标记与正常生产过程情况中获得的独特标记比较,根据比较结果,定义记录的良好情况和瞬间生产过程情况之间之差的指数,以图形向用户显示,并从这些指数,形成描述整个制纸机械可运行性的可运行性指数及描述纸生产质量的质量指数。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监控并分析纸产品生产过程的方法,该纸产品生产过程包括子过程:
湿端,包含:
-木浆(block)制备
-头箱(head box)
-丝网(wire)部分,和
干端,包含:
-加压部分,和
-干燥器部分
且在本方法中
从生产过程测量的大量变数,还包含湿端的电化学测量,且
借助这些变数,按照良好生产过程情况,对可运行性定义独特标记,然后存储在存储器中,
把存储的独特标记与正常生产过程情况获得的独特标记比较,
根据比较结果,定义记录的良好情况和瞬间生产过程情况之间之差的指数,以图形向用户显示。
背景技术
学习的神经网络能够对大量数据进行有效的分类,并能揭示测量的且大量数据的关联性和组别,而使用统计分析、数学模型、或逻辑规则,这一点是非常难以做到的。国际专利公开的WO 01/75222,公开了一种方法,该方法开发了一种神经网络,用于监控纸产品的生产过程,并给出关于神经网络的一般参考文献。按照试验,该专利公开的方法能够用于早在问题出现之前,例如网断裂出现之前,揭示生产过程已偏离最佳区。电化学测量最好用WO 01/25774公开的设备进行。
但是,该已知方法的使用,不能迅速地确定问题的原因,甚至当指数偏差出现时,还在考察神经网络的输入变数。原因不仅常常与单个输入变数的偏差有关,而是若干变数的有害组合。此外,该已知方法把制纸机械看作一整体,尽管生产过程分为明显不相干的子过程。
发明内容
本发明针对一种新型产品生产过程中的方法的建立,借助该方法,能够比现有技术更容易和更精确地监控生产过程。本发明的特征在所附的权利要求书中陈述。本发明的出发点,是尽快找出问题的原因。按照用于制纸机械各子生产过程的资料指出的方法,制纸机械被分成各子生产过程。
按照本发明,还对整个机械定义可运行性指数,该可运行性指数是从各子生产过程指数获得的。同时,还对已制成的纸定义质量指数,该质量指数使用了湿端电化学测量的实际质量测量。这是为了例如当纸被印刷油墨弄湿时,防止在纸中仍然存在暗藏的电化学问题。
本发明的关键因素在于,大多数问题显然与特定的子生产过程有关。这些问题包括:
-在短循环中,不正确的原料混合
-在加压部分中,毛毡条件不良
-湿端中的有害电化学状态
-毛毡中的不正确的水平衡
这些问题可以在监控子生产过程中清楚地揭示。在颇大的程度上,这一现象是与机械特性有关的。
在一种制纸机械中,已经发现,没有对生产的立刻干预,加压部分的毛毡可能变得相当大程度的阻塞。常常是有时间改正这类问题的,因为打乱运行的因素往往要积累好几个小时。
最好是,处理每一神经网络的输出矢量,对每一指数建立一个标量的或其他单值的变数。这样,可以用不同于神经网络的方法,计算所述变数,但是,神经网络的优点,在学习阶段变得特别明显。
在某些情形中,不良的独特标记不仅能够用神经网络检测,而且还能用更简单的逻辑电路检测,因为这些不良独特标记常常有十分精确定义的判据,并只受少量可变的因素的影响。生产过程的现象常常是非线性的。
最好在本方法中使用多级的感知神经网络(MLP),它在在线条件中能发挥特别良好的作用。在学习阶段,例如尽可能使用反向传播神经网络。
本发明的其他优点和实施例,将在稍后结合应用例子说明。
附图说明
下面,将参照附图更详细地考察本发明,附图有:
图1按照本发明,结合制纸机械画出本方法的一般配置
图2画出制纸机械测量的数据结构中的步骤
图3画出制纸机械的信息分层结构
图4画出按照本发明的制纸机械环境中的设备。
具体实施方式
图1示意画出的制纸机械,包括:短循环1、头箱2、丝网部分3、加压部分4、干燥器部分5、和卷筒机部分6。当然,制纸机械起点各单元,对制纸机械运行性的影响,比终端各单元更大。每一部件的运行性指数,可以按公开的WO 01/75222中公开的方式形成。此外,该专利还使用了两个不良独特标记,但这与本发明无关。
在一种制纸机械中,已经检测了特殊原料的负面作用。但特殊原料的负面作用能够非常容易识别,甚至可以从已有的测量结果中直接得到。可以把特殊原料的负面作用与报警连接,或把该指数设置成可检索的,例如仅在短循环指数偏离良好值时检索该指数。
在一种制纸机械中,已经发现,毛毡的阻塞引起至少一些网断裂。但是,很容易测量毛毡的条件并形成毛毡指数,甚至在该条件指数下降到设定极限以下时直接报警。
此外,在启动阶段,最好使用特殊的启动混合,以保证平滑的启动。启动之后,按照生产配方,改变原料的混合。
还可以根据湿端的电化学测量,记录类似的不良独特标记,这些不良独特标记描述特定的“味觉指数”。还令人惊讶地发现,当评价已生产的纸质量时,把湿端的电化学测量考虑在内是明智的,尽管在此情形中,必须按十分费力的方式完成学习过程。当然,测量干纸中的任何电化学性质,几乎是不可能的,而且电化学性也不会大大影响干纸的性质。但是,在印刷机械中,情况是有差别的,其中例如油墨的吸收和浸润,与湿纸的电化学性质有关。纸的污染、纸在印刷机械中的传送、和印刷油墨/填料的粘附性,同样部分地与所述电化学性质有关。
在纸生产中,电化学性的影响一般包括:
-纸表面和胶体的化学性
-纸的结构
-使纸形成张
-化学添加剂的作用
-制纸机械的污染
-毛毡/织物的磨耗
-刮浆刀的操作
从以上可见,已生产的纸的性质,在某种程度上与生产纸所用原料的电化学性质有关。
负面的独特标记一般根据颇少的(3-6)一组变数。相反,良好的独特标记则根据一组许多变数(10-20),但该组变数常常能在研究阶段之后缩减。换句话说,当精细调整该监控和分析设备时,可以发现哪些变数是不那么重要的。
可以对生产过程中必须保持不变的变数(在制纸机械中,稠度、压力、温度、10-20项)构成个别的指数,使其中的一个背离它的设置值时,能够立刻被发现。
实际上,已经证明,多级感知神经网络(MLP)本身是神经网络最好的一种,因为它在在线操作中和生产过程环境中发挥优良的作用,这些过程中的现象是非线性的。在学习阶段,则最好使用反向传播神经网络。
一般说来,通过监控每一子生产过程的良好情况的独特指数,正确地保持运行性与质量。如果对制纸机械运行的子过程有运行性指数可用的话,则一旦出现偏差,那么失效或偏差的原因,一般将能相当快速地被发现。一个改进的实施例还使用指定的不良独特标记的专门检测。通过使用整个制纸机械共同的运行性指数,使监控更加容易,运行性指数中任何变化,表明必须查找引起该问题的子生产过程,并归结为查找它的输入变数。
图2画出的原理简图表明,如何从上千个生产过程测量数据,缩减到开始时的8-16个指数,直至最后成为单个运行性指数及单个质量指数。构成湿端的短循环、头箱、和丝网部分等子生产过程,其中还有电化学测量。加压部分、干燥器部分、和卷筒机(pope)构成制纸机械的干端。对每一子过程形成个别的指数,再从这些个别指数形成整个制纸机械共同的运行性指数。
图3按照本发明,画出制纸机械测量信息的更详细的分层结构。根据制纸机械的已有测量(数千个I/O输入)和特定的电化学测量,形成100-200个生产过程数据。对电化学测量,有一个(头箱)或多个测量单元10。在一个实施例中,对每一种原材料分支有一个单元(TMP、机械纸浆、木浆、除油墨原料、废纸、和循环水)。
图3中标明的需要的子生产过程指数是:从所述子生产过程数据形成的纸浆、原材料、添加剂、电化学性(味觉)、头箱、丝网部分、加压部分、毛毡、干燥器部分、和卷筒机。
从这些子生产过程数据,为每一操作者和专家形成个别的数据窗。这些操作者和专家是:纸浆员、机械员、自动化专家、毛毡供应员、和化学品供应员。
同时在图3中标明的有:运行性指数和已制成的纸质量指数,前者描述整个制纸机械的运行,后者是从基本指数和可能的补充质量测量计算的。实际上,从电化学导出的质量指数中的任何偏差,将至少引起削弱纸的可印刷性和/或填料永久性的报警。
这些指数最好是从两个或多个相继的子生产过程计算,以便能通过考察子生产过程神经网络的输入变数,确定因果关系。这一步是在系统启动的研究阶段开发的,例如,通过形成不适当组合的负面独特指数来开发。在研究阶段中,还可以把一组神经网络输入变数显著减少。
图4画出一种按照本发明的制纸机械环境中的设备。该系统与现有的纸厂数据通信网络20、数据系统21连接,还连接到纸厂工作站24。纸厂系统通过子网络20.1包括:湿端(2、3、4)和干端(4、5)的控制系统。按照本发明的系统,不仅收集纸厂生产过程的信息(从单元21),而且还从它自身的电化学单元10收集数据。为了这些数据,把数据链路服务器22和实际神经网络处理单元23连接到纸厂网络20。这些单元都是十分常见的工业PC单元。数据链路服务器22从单元10和纸厂生产过程数据单元21收集电化学数据,供神经网络中处理使用。因此,该处理单元从链路服务器22接收处理单元的所有数据。
该系统的一个特别的特征,是远程控制单元25,借助该远程控制单元,能够远程控制并训练该神经网络。此外,也能够远程控制各测量单元。远程控制借助使用两侧的防火墙形成的VPN(虚拟专用网络),通过公共数据网络(互连网)连接。借助远程控制,有经验的人士能够迅速解决生产过程问题,并能有效地改变该系统。测量单元的远程控制,可监控测量单元以及系统的其余部分。这是特别有利的,特别是在启动阶段。远程控制可用于实现公开在WO 01/25774中的操作,以便校正每一个传感器并正确地设置传感器的值。一旦极化曲线已经运行时,远程控制能用于设置每一电极的基本电平。
Claims (7)
1.一种用于监控并分析纸产品生产过程的方法,其中的纸产品生产过程包括子过程:
湿端,包含:
-木浆制备
-头箱
-丝网部分,和
干端,包含:
-加压部分,和
-干燥器部分
且在本方法中
从生产过程测量大量变数,也包括湿端的电化学测量,然后
借助这些变数,按照良好生产过程情况,对可运行性定义独特标记,然后存储在存储器中,
把存储的独特标记与正常生产过程情况获得的独特标记比较,
根据比较结果,定义记录的良好情况和瞬间生产过程情况之间之差的指数,以图形向用户显示,
其特征在于,把根据良好情况的定义按若干子生产过程分离,据此对每一子生产过程建立偏差指数,向用户显示。
2.按照权利要求1的方法,其特征在于,还从这些子生产过程指数,形成描述整个制纸机械可运行性的可运行性指数。
3.按照权利要求1或2的方法,其特征在于,还为用户形成描述纸生产质量的质量指数。
4.按照权利要求1-3任一项的方法,其特征在于,至少为用户形成如下偏差指数:
-描述生产过程中使用的原料性质的偏差指数,
-描述头箱的操作的指数,和
-描述丝网部分的操作的指数,和
-描述加压部分的操作的指数。
5.按照权利要求1-4任一项的方法,其特征在于,为用户形成至少两个相继子生产过程的偏差指数。
6.按照权利要求3的制纸机械中的方法,其特征在于,质量指数中,要计及描述油墨/填料的可印刷性/持久性的湿端电化学测量。
7.按照权利要求1-6任一项的使用神经网络的方法,其特征在于,该系统是在远程控制下使用的。
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