專利名稱：用于監(jiān)控并分析紙產(chǎn)品生產(chǎn)過程的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控并分析紙產(chǎn)品生產(chǎn)過程的方法，該紙產(chǎn)品生產(chǎn)過程包括子過程濕端，包含-木漿(block)制備-頭箱(head box)-絲網(wǎng)(wire)部分，和干端，包含-加壓部分，和-干燥器部分且在本方法中從生產(chǎn)過程測(cè)量的大量變數(shù)，還包含濕端的電化學(xué)測(cè)量，且借助這些變數(shù)，按照良好生產(chǎn)過程情況，對(duì)可運(yùn)行性定義獨(dú)特標(biāo)記，然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，把存儲(chǔ)的獨(dú)特標(biāo)記與正常生產(chǎn)過程情況獲得的獨(dú)特標(biāo)記比較，根據(jù)比較結(jié)果，定義記錄的良好情況和瞬間生產(chǎn)過程情況之間之差的指數(shù)，以圖形向用戶顯示。
背景技術(shù)：
學(xué)習(xí)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行有效的分類，并能揭示測(cè)量的且大量數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性和組別，而使用統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)學(xué)模型、或邏輯規(guī)則，這一點(diǎn)是非常難以做到的。國(guó)際專利公開的WO 01/75222，公開了一種方法，該方法開發(fā)了一種神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，用于監(jiān)控紙產(chǎn)品的生產(chǎn)過程，并給出關(guān)于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一般參考文獻(xiàn)。按照試驗(yàn)，該專利公開的方法能夠用于早在問題出現(xiàn)之前，例如網(wǎng)斷裂出現(xiàn)之前，揭示生產(chǎn)過程已偏離最佳區(qū)。電化學(xué)測(cè)量最好用WO 01/25774公開的設(shè)備進(jìn)行。
但是，該已知方法的使用，不能迅速地確定問題的原因，甚至當(dāng)指數(shù)偏差出現(xiàn)時(shí)，還在考察神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變數(shù)。原因不僅常常與單個(gè)輸入變數(shù)的偏差有關(guān)，而是若干變數(shù)的有害組合。此外，該已知方法把制紙機(jī)械看作一整體，盡管生產(chǎn)過程分為明顯不相干的子過程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)一種新型產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的方法的建立，借助該方法，能夠比現(xiàn)有技術(shù)更容易和更精確地監(jiān)控生產(chǎn)過程。本發(fā)明的特征在所附的權(quán)利要求書中陳述。本發(fā)明的出發(fā)點(diǎn)，是盡快找出問題的原因。按照用于制紙機(jī)械各子生產(chǎn)過程的資料指出的方法，制紙機(jī)械被分成各子生產(chǎn)過程。
按照本發(fā)明，還對(duì)整個(gè)機(jī)械定義可運(yùn)行性指數(shù)，該可運(yùn)行性指數(shù)是從各子生產(chǎn)過程指數(shù)獲得的。同時(shí)，還對(duì)已制成的紙定義質(zhì)量指數(shù)，該質(zhì)量指數(shù)使用了濕端電化學(xué)測(cè)量的實(shí)際質(zhì)量測(cè)量。這是為了例如當(dāng)紙被印刷油墨弄濕時(shí)，防止在紙中仍然存在暗藏的電化學(xué)問題。
本發(fā)明的關(guān)鍵因素在于，大多數(shù)問題顯然與特定的子生產(chǎn)過程有關(guān)。這些問題包括-在短循環(huán)中，不正確的原料混合-在加壓部分中，毛氈條件不良-濕端中的有害電化學(xué)狀態(tài)-毛氈中的不正確的水平衡這些問題可以在監(jiān)控子生產(chǎn)過程中清楚地揭示。在頗大的程度上，這一現(xiàn)象是與機(jī)械特性有關(guān)的。
在一種制紙機(jī)械中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，沒有對(duì)生產(chǎn)的立刻干預(yù)，加壓部分的毛氈可能變得相當(dāng)大程度的阻塞。常常是有時(shí)間改正這類問題的，因?yàn)榇騺y運(yùn)行的因素往往要積累好幾個(gè)小時(shí)。
最好是，處理每一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出矢量，對(duì)每一指數(shù)建立一個(gè)標(biāo)量的或其他單值的變數(shù)。這樣，可以用不同于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，計(jì)算所述變數(shù)，但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，在學(xué)習(xí)階段變得特別明顯。
在某些情形中，不良的獨(dú)特標(biāo)記不僅能夠用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)，而且還能用更簡(jiǎn)單的邏輯電路檢測(cè)，因?yàn)檫@些不良獨(dú)特標(biāo)記常常有十分精確定義的判據(jù)，并只受少量可變的因素的影響。生產(chǎn)過程的現(xiàn)象常常是非線性的。
最好在本方法中使用多級(jí)的感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(MLP)，它在在線條件中能發(fā)揮特別良好的作用。在學(xué)習(xí)階段，例如盡可能使用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例，將在稍后結(jié)合應(yīng)用例子說明。


下面，將參照附圖更詳細(xì)地考察本發(fā)明，附圖有圖1按照本發(fā)明，結(jié)合制紙機(jī)械畫出本方法的一般配置圖2畫出制紙機(jī)械測(cè)量的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的步驟圖3畫出制紙機(jī)械的信息分層結(jié)構(gòu)圖4畫出按照本發(fā)明的制紙機(jī)械環(huán)境中的設(shè)備。
具體實(shí)施例方式
圖1示意畫出的制紙機(jī)械，包括短循環(huán)1、頭箱2、絲網(wǎng)部分3、加壓部分4、干燥器部分5、和卷筒機(jī)部分6。當(dāng)然，制紙機(jī)械起點(diǎn)各單元，對(duì)制紙機(jī)械運(yùn)行性的影響，比終端各單元更大。每一部件的運(yùn)行性指數(shù)，可以按公開的WO 01/75222中公開的方式形成。此外，該專利還使用了兩個(gè)不良獨(dú)特標(biāo)記，但這與本發(fā)明無(wú)關(guān)。
在一種制紙機(jī)械中，已經(jīng)檢測(cè)了特殊原料的負(fù)面作用。但特殊原料的負(fù)面作用能夠非常容易識(shí)別，甚至可以從已有的測(cè)量結(jié)果中直接得到?？梢园烟厥庠系呢?fù)面作用與報(bào)警連接，或把該指數(shù)設(shè)置成可檢索的，例如僅在短循環(huán)指數(shù)偏離良好值時(shí)檢索該指數(shù)。
在一種制紙機(jī)械中，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，毛氈的阻塞引起至少一些網(wǎng)斷裂。但是，很容易測(cè)量毛氈的條件并形成毛氈指數(shù)，甚至在該條件指數(shù)下降到設(shè)定極限以下時(shí)直接報(bào)警。
此外，在啟動(dòng)階段，最好使用特殊的啟動(dòng)混合，以保證平滑的啟動(dòng)。啟動(dòng)之后，按照生產(chǎn)配方，改變?cè)系幕旌稀?br> 還可以根據(jù)濕端的電化學(xué)測(cè)量，記錄類似的不良獨(dú)特標(biāo)記，這些不良獨(dú)特標(biāo)記描述特定的“味覺指數(shù)”。還令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)評(píng)價(jià)已生產(chǎn)的紙質(zhì)量時(shí)，把濕端的電化學(xué)測(cè)量考慮在內(nèi)是明智的，盡管在此情形中，必須按十分費(fèi)力的方式完成學(xué)習(xí)過程。當(dāng)然，測(cè)量干紙中的任何電化學(xué)性質(zhì)，幾乎是不可能的，而且電化學(xué)性也不會(huì)大大影響干紙的性質(zhì)。但是，在印刷機(jī)械中，情況是有差別的，其中例如油墨的吸收和浸潤(rùn)，與濕紙的電化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。紙的污染、紙?jiān)谟∷C(jī)械中的傳送、和印刷油墨/填料的粘附性，同樣部分地與所述電化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。
在紙生產(chǎn)中，電化學(xué)性的影響一般包括-紙表面和膠體的化學(xué)性-紙的結(jié)構(gòu)-使紙形成張-化學(xué)添加劑的作用-制紙機(jī)械的污染-毛氈/織物的磨耗-刮漿刀的操作從以上可見，已生產(chǎn)的紙的性質(zhì)，在某種程度上與生產(chǎn)紙所用原料的電化學(xué)性質(zhì)有關(guān)。
負(fù)面的獨(dú)特標(biāo)記一般根據(jù)頗少的(3-6)一組變數(shù)。相反，良好的獨(dú)特標(biāo)記則根據(jù)一組許多變數(shù)(10-20)，但該組變數(shù)常常能在研究階段之后縮減。換句話說，當(dāng)精細(xì)調(diào)整該監(jiān)控和分析設(shè)備時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)哪些變數(shù)是不那么重要的。
可以對(duì)生產(chǎn)過程中必須保持不變的變數(shù)(在制紙機(jī)械中，稠度、壓力、溫度、10-20項(xiàng))構(gòu)成個(gè)別的指數(shù)，使其中的一個(gè)背離它的設(shè)置值時(shí)，能夠立刻被發(fā)現(xiàn)。
實(shí)際上，已經(jīng)證明，多級(jí)感知神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(MLP)本身是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)最好的一種，因?yàn)樗谠诰€操作中和生產(chǎn)過程環(huán)境中發(fā)揮優(yōu)良的作用，這些過程中的現(xiàn)象是非線性的。在學(xué)習(xí)階段，則最好使用反向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。
一般說來(lái)，通過監(jiān)控每一子生產(chǎn)過程的良好情況的獨(dú)特指數(shù)，正確地保持運(yùn)行性與質(zhì)量。如果對(duì)制紙機(jī)械運(yùn)行的子過程有運(yùn)行性指數(shù)可用的話，則一旦出現(xiàn)偏差，那么失效或偏差的原因，一般將能相當(dāng)快速地被發(fā)現(xiàn)。一個(gè)改進(jìn)的實(shí)施例還使用指定的不良獨(dú)特標(biāo)記的專門檢測(cè)。通過使用整個(gè)制紙機(jī)械共同的運(yùn)行性指數(shù)，使監(jiān)控更加容易，運(yùn)行性指數(shù)中任何變化，表明必須查找引起該問題的子生產(chǎn)過程，并歸結(jié)為查找它的輸入變數(shù)。
圖2畫出的原理簡(jiǎn)圖表明，如何從上千個(gè)生產(chǎn)過程測(cè)量數(shù)據(jù)，縮減到開始時(shí)的8-16個(gè)指數(shù)，直至最后成為單個(gè)運(yùn)行性指數(shù)及單個(gè)質(zhì)量指數(shù)。構(gòu)成濕端的短循環(huán)、頭箱、和絲網(wǎng)部分等子生產(chǎn)過程，其中還有電化學(xué)測(cè)量。加壓部分、干燥器部分、和卷筒機(jī)(pope)構(gòu)成制紙機(jī)械的干端。對(duì)每一子過程形成個(gè)別的指數(shù)，再?gòu)倪@些個(gè)別指數(shù)形成整個(gè)制紙機(jī)械共同的運(yùn)行性指數(shù)。
圖3按照本發(fā)明，畫出制紙機(jī)械測(cè)量信息的更詳細(xì)的分層結(jié)構(gòu)。根據(jù)制紙機(jī)械的已有測(cè)量(數(shù)千個(gè)I/O輸入)和特定的電化學(xué)測(cè)量，形成100-200個(gè)生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)。對(duì)電化學(xué)測(cè)量，有一個(gè)(頭箱)或多個(gè)測(cè)量單元10。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)每一種原材料分支有一個(gè)單元(TMP、機(jī)械紙漿、木漿、除油墨原料、廢紙、和循環(huán)水)。
圖3中標(biāo)明的需要的子生產(chǎn)過程指數(shù)是從所述子生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)形成的紙漿、原材料、添加劑、電化學(xué)性(味覺)、頭箱、絲網(wǎng)部分、加壓部分、毛氈、干燥器部分、和卷筒機(jī)。
從這些子生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)，為每一操作者和專家形成個(gè)別的數(shù)據(jù)窗。這些操作者和專家是紙漿員、機(jī)械員、自動(dòng)化專家、毛氈供應(yīng)員、和化學(xué)品供應(yīng)員。
同時(shí)在圖3中標(biāo)明的有運(yùn)行性指數(shù)和已制成的紙質(zhì)量指數(shù)，前者描述整個(gè)制紙機(jī)械的運(yùn)行，后者是從基本指數(shù)和可能的補(bǔ)充質(zhì)量測(cè)量計(jì)算的。實(shí)際上，從電化學(xué)導(dǎo)出的質(zhì)量指數(shù)中的任何偏差，將至少引起削弱紙的可印刷性和/或填料永久性的報(bào)警。
這些指數(shù)最好是從兩個(gè)或多個(gè)相繼的子生產(chǎn)過程計(jì)算，以便能通過考察子生產(chǎn)過程神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸入變數(shù)，確定因果關(guān)系。這一步是在系統(tǒng)啟動(dòng)的研究階段開發(fā)的，例如，通過形成不適當(dāng)組合的負(fù)面獨(dú)特指數(shù)來(lái)開發(fā)。在研究階段中，還可以把一組神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入變數(shù)顯著減少。
圖4畫出一種按照本發(fā)明的制紙機(jī)械環(huán)境中的設(shè)備。該系統(tǒng)與現(xiàn)有的紙廠數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)20、數(shù)據(jù)系統(tǒng)21連接，還連接到紙廠工作站24。紙廠系統(tǒng)通過子網(wǎng)絡(luò)20.1包括濕端(2、3、4)和干端(4、5)的控制系統(tǒng)。按照本發(fā)明的系統(tǒng)，不僅收集紙廠生產(chǎn)過程的信息(從單元21)，而且還從它自身的電化學(xué)單元10收集數(shù)據(jù)。為了這些數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)器22和實(shí)際神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元23連接到紙廠網(wǎng)絡(luò)20。這些單元都是十分常見的工業(yè)PC單元。數(shù)據(jù)鏈路服務(wù)器22從單元10和紙廠生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)單元21收集電化學(xué)數(shù)據(jù)，供神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中處理使用。因此，該處理單元從鏈路服務(wù)器22接收處理單元的所有數(shù)據(jù)。
該系統(tǒng)的一個(gè)特別的特征，是遠(yuǎn)程控制單元25，借助該遠(yuǎn)程控制單元，能夠遠(yuǎn)程控制并訓(xùn)練該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。此外，也能夠遠(yuǎn)程控制各測(cè)量單元。遠(yuǎn)程控制借助使用兩側(cè)的防火墻形成的VPN(虛擬專用網(wǎng)絡(luò))，通過公共數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)(互連網(wǎng))連接。借助遠(yuǎn)程控制，有經(jīng)驗(yàn)的人士能夠迅速解決生產(chǎn)過程問題，并能有效地改變?cè)撓到y(tǒng)。測(cè)量單元的遠(yuǎn)程控制，可監(jiān)控測(cè)量單元以及系統(tǒng)的其余部分。這是特別有利的，特別是在啟動(dòng)階段。遠(yuǎn)程控制可用于實(shí)現(xiàn)公開在WO 01/25774中的操作，以便校正每一個(gè)傳感器并正確地設(shè)置傳感器的值。一旦極化曲線已經(jīng)運(yùn)行時(shí)，遠(yuǎn)程控制能用于設(shè)置每一電極的基本電平。
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控并分析紙產(chǎn)品生產(chǎn)過程的方法，其中的紙產(chǎn)品生產(chǎn)過程包括子過程濕端，包含-木漿制備-頭箱-絲網(wǎng)部分，和干端，包含-加壓部分，和-干燥器部分且在本方法中從生產(chǎn)過程測(cè)量大量變數(shù)，也包括濕端的電化學(xué)測(cè)量，然后借助這些變數(shù)，按照良好生產(chǎn)過程情況，對(duì)可運(yùn)行性定義獨(dú)特標(biāo)記，然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，把存儲(chǔ)的獨(dú)特標(biāo)記與正常生產(chǎn)過程情況獲得的獨(dú)特標(biāo)記比較，根據(jù)比較結(jié)果，定義記錄的良好情況和瞬間生產(chǎn)過程情況之間之差的指數(shù)，以圖形向用戶顯示，其特征在于，把根據(jù)良好情況的定義按若干子生產(chǎn)過程分離，據(jù)此對(duì)每一子生產(chǎn)過程建立偏差指數(shù)，向用戶顯示。
2.按照權(quán)利要求1的方法，其特征在于，還從這些子生產(chǎn)過程指數(shù)，形成描述整個(gè)制紙機(jī)械可運(yùn)行性的可運(yùn)行性指數(shù)。
3.按照權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，還為用戶形成描述紙生產(chǎn)質(zhì)量的質(zhì)量指數(shù)。
4.按照權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)的方法，其特征在于，至少為用戶形成如下偏差指數(shù)-描述生產(chǎn)過程中使用的原料性質(zhì)的偏差指數(shù)，-描述頭箱的操作的指數(shù)，和-描述絲網(wǎng)部分的操作的指數(shù)，和-描述加壓部分的操作的指數(shù)。
5.按照權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)的方法，其特征在于，為用戶形成至少兩個(gè)相繼子生產(chǎn)過程的偏差指數(shù)。
6.按照權(quán)利要求3的制紙機(jī)械中的方法，其特征在于，質(zhì)量指數(shù)中，要計(jì)及描述油墨/填料的可印刷性/持久性的濕端電化學(xué)測(cè)量。
7.按照權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)的使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法，其特征在于，該系統(tǒng)是在遠(yuǎn)程控制下使用的。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于監(jiān)控并分析生產(chǎn)過程的方法。在本方法中，從生產(chǎn)過程測(cè)量大量變數(shù)，借助這些變數(shù)，在若干子生產(chǎn)過程中，按照良好生產(chǎn)過程情況，對(duì)可運(yùn)行性定義獨(dú)特標(biāo)記，然后存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中，把存儲(chǔ)的獨(dú)特標(biāo)記與正常生產(chǎn)過程情況中獲得的獨(dú)特標(biāo)記比較，根據(jù)比較結(jié)果，定義記錄的良好情況和瞬間生產(chǎn)過程情況之間之差的指數(shù)，以圖形向用戶顯示，并從這些指數(shù)，形成描述整個(gè)制紙機(jī)械可運(yùn)行性的可運(yùn)行性指數(shù)及描述紙生產(chǎn)質(zhì)量的質(zhì)量指數(shù)。
文檔編號(hào)G05B23/02GK1705920SQ200380101864
公開日2005年12月7日 申請(qǐng)日期2003年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月24日
發(fā)明者薩卡里·萊蒂內(nèi)恩-維爾洛內(nèi) 申請(qǐng)人:麗開美紙業(yè)有限公司