卷烟质检数据采集方法的研究与应用①

曹琦 郑松潘 郭天文

摘   要：本文重点研究卷烟质量检验管理的P（策划）环节已在龙岩烟草工业有限责任公司实现的基础上，发明一种卷烟质检数据采集方法及系统，重点解决D（执行）环节中存在的问题，通过建立融合公司局域网的新型检测设备网络架构、建立支持多种类检测设备的通用数采解析模块、建立基于设备锁定的标准化作业流程，实现检测设备网络化，规范业务操作，提高工作效率，优化设备资源利用，保障数据质量，同时减少开发成本及新设备的投入周期。

关键词：卷烟质量检验  数据采集  数采解析

中图分类号：TP274                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）09（a）-0045-02

在卷烟工业质量管理活动中，质量检验虽然是作为一项常规基础性工作[1-3]，但在卷烟生产各环节的产品质量管控、测量仪器校准等方面仍起到十分重要的作用[4-5]。以卷制包装为例，卷包是典型的离散型生产流程，质量把控尤其依赖质量检验，目前行业内外的质量检验管理活动基本遵循P（策划）、D（执行）、C（分析）、A（改进）质量闭环。

从结论导向过程，反观龙烟公司等一部分烟草工业公司原有质检管理流程，主要存在以下问题;

（1）P（策划）环节，质检业务离散，缺乏整体策划，生产信息传递、质检任务工单创建过度依赖人工，人员的责任心及职业素养决定了质检工作完成的好坏、多少，检验工作质量很难得到有效监管;

（2）D（执行）环节，数据自动采集缺口较大，如卷包现场综合测试台全部没有数采，缺乏系统支持机台自检业务;检测数据与作业工单脱节，作业工单与原始数据采用事后人工选择关联，尤其是不同人员使用同一台检测设备时，數据特别容易混淆出错，无法保证数据质量;检测设备数量有限，存在设备资源竞争使用问题;每当新增一台检测设备时，需要额外单独开发一套数采组件，开发成本及维护部署成本高;

（3）正由于P和D环节产生的诸多问题，进而影响C（分析）、A（改进）的实际应用效果。

基于以上存在的问题，本文旨在发明一种卷烟质检数据采集方法及系统，重点解决D（执行）环节中存在的问题。

1  建立基于NPORT的质检设备网络结构

通过NPORT串口通讯设备，将质检设备的串口通讯转换为TCP/IP通讯，建立质检设备通讯网络，并与现有公司生产局域网相连， 使任一质检终端与任一质检设备都能通过该网络进行互联互通，通过在每台质检终端部署相同的通用数采组件，检验员或现场操作员可以通过质检终端的应用程序轻松获取网络上任一类型质检设备的产品检测数据，实现人、机、物之间的互联互通，也为基于设备锁定的标准化业务操作设计提供了前提基础。

2  配置多种类质检设备的解析规则

2.1 配置化多种不同质检设备的解析规则

通过对多种质检设备的串口接口协议和输出文本格式进行测试分析和解释，得到不同种类不同型号设备串口数据输出的开始信号、结束信号、原始数据（行）、原始数据（列）、统计数据（行）、统计数据（列）等解析规则的正则表达式，通过系统预先配置化后供数据解析引擎随时调用。

2.2 数据解析

通用数采组件会根据当前连接的设备类型，在解析规则配置表中找到对应的解析表达式，例如数采组件检测到当前连接的是QTM（Quality Testing Machine）综合测试台，那么就会在配置表中查找QTM设备对应的解析表达式，这些表达式会被提供给解析引擎作为判断的当前传输文本的依据。

例如QTM设备的开始信号解析正则表达式为： ^（？：（？：maker＼sno.＼s+=＼s+（？：＼d+）＼s+（.*））|MEASURE MODE），当QTM设备传输了一行文本：maker no. = 001 07/06/15 16：37：25，解析引擎使用上面的表达式对这行文本进行匹配，如果匹配成功，那么解析引擎就可以判断通过串口传输过来的数据是一个开始信号，从而开始触发对每个样品的检测数据进行匹配解析，包括检测原始数据的行和列数据、统计数据的行和列，在解析引擎获得结束信号之前，所有数据以表的形式存储在内存中，直至收到结束信号，程序从缓存读取数据进行处理后，写入对应工单库表中。

解析规则表达式与原有技术的数据解析模块最根本的区别在于解析表达式是作为一种数据被存储在配置表中，而原有技术的数据解析模块是一些针对某种设备写的独有程序代码。如果采用现有技术，新增已有相同型号或类型的设备，意味着不需要开发新的模块，哪怕新增新类型或新型号设备，也只要分析出该设备的解析规则并配置化即可，无须修改程序代码，这时候本系统的优点在维护工作上就体现地特别明显，另外由于解析引擎统一了数据采集的流程，当修复数采程序BUG的时候，只要修改一处，就可以修复所有设备的问题，而原有技术则需要修改各个专用数采模块的程序代码才能修复所有设备的问题，大大提升维护效率。

改造后的质检设备串口检测数据解析流程如图1所示。

2  基于设备锁定的标准化作业流程设计

现场操作员或检验员通过选择质检工单，在确定锁定的质检设备后，则该质检设备被其独占，其他质检终端无法使用该质检设备，系统自动将工单信息及锁定设备信息归档至数据库表，当用户将样品放置设备触发检测时，系统自动执行数据解析流程，调用解析引擎，根据解析规则配置表中加载对应锁定设备的解析规则对数据进行解析，同时对解析的检测数据依据质检标准进行合格判定，随后将检测数据及判定结果自动归档至检验工单，最后系统自动解锁该质检设备。注：（1）如果操作员在锁定设备后，未进行任何样品检测操作，则在设备闲置5min后，被锁定的质检设备将自动解锁。（2）默认锁定设备原则：系统根据质检终端和质检设备的物理位置情况、数量匹配情况，择优默认选择离质检终端最近的一台质检设备，尽量为现场操作员或检验员提供便利，这点在卷包现场机台自检时显得尤为重要。

基于設备锁定的离线质检数采模式改变了离线数采的传统模式，通过解析配置和设备锁定达到如下效果：（1）每当新质检设备上线，系统只需增配对应解析规则，无需重复开发新的解析模块;（2）解决质检设备使用资源冲突问题;（3）检验员或操作员在系统锁定设备，放入样品进行检测后无需任何操作，系统实现数据自动归属、自动写入批次质检业务工单，简化了系统操作，提高的工作效率。

标准化质检作业流程如图2所示。

3  结语

本文针对现阶段烟草工业质检时的数采环节存在的问题，研究开发了一种卷烟生产质检数据采集方法及系统，该系统基于原有质检管理流程，重点解决了机台自检业务系统支持缺失、检测数据与作业工单脱节、设备资源竞争等问题，技术上有一定创新性：

（1）构建融入公司局域网的新型检测设备网络架构，实现不同接口协议的检测设备网络化，实现人、机、物之间的互联互通，为检测设备资源共享机制及标准化作业提供了基础前提;

（2）配置化多种类质检设备的解析规则，建立了标准化、通用化数采组件，当新增新种类检测设备时，只需在配置表中维护解析规则，无须再次开发程序，减少了开发、部署成本，设备也能快速投入生产应用;

（3）建立了基于锁定设备的标准化作业流程，规范并简化业务操作，检验数据归属清晰，保障数据质量，建立检测设备有限资源的共享机制，提高检测设备的资源配置优化。

该技术应用成熟稳定，已经广泛应用于龙烟公司制丝、卷包、香料、辅料、原料各环节的质检管理领域，所有具备串口通讯的所有设备均可采用本项目方法，在烟草行业具有一定普适性。

参考文献

[1] 徐丽娟.卷烟质量控制管理[J].中国高新技术企业， 2010（32）：86-87.

[2] 顾亮，胡芳伟.PFMEA技术在卷烟质量管理中的应用[J].安徽农学通报，2013，19（3）：139-140.

[3] Yanfang L I. Cigarette Manufacturing Quality Control Based on FT-NIR Combined with PCA-MD and PLS-DA Methods[J].Journal of Yunnan Agricultural University，2014.