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1、一、前言1二、小组概况1、.C2（一）问题是出：2（二）提出课题4（三）课题查新6四、目标设定及可行性分析6（一）设定目标值6（二）目标可行性分析7五、提出各种方案并确定最佳方案IO（一）总体方案的选择IO（二）制丝生产线基于虚拟链路冗余系统研制的方案分解：191.数据传输介质的选择202、硬件优化方案213、网络属性的选择29（三）确定最佳方案32六、制定对策33七、对策实施33八、效果确认41（一）目标值确认41（二）成果对制丝设备的影响42（三）效益分析42九、标准化43,4344十、成果推广十一、总结及今后打算制丝生产线链路自动切换系统的研制XX卷烟厂制丝车间的新生产线自20XX年3月
2、投产以来，经过车间全体员工的奋战，顺利实现了旧生产线和新生产线之间的切换生产，现车间承担着XX中烟自有品牌“真龙”和联营加工品牌的生产任务，因此制丝生产线工艺质量的保障，对XX中烟品牌发展有着至关重要的意义。专业名称解释：1、OPC:即过程控制标准，是为了连接数据源和数据的使用者之间的软件接口标准。2、DCOM:是一系列微软定义的程序接口，利用这个接口，客户端程序又惨能够请求来自网络中另一台计算机上的服务器程序对象。3、螂链路：链路是交换机接口的另一种说法，虚拟链路是使用虚拟接口技术与0SPF（开放式最短路径优先）技术相结合，通过路径遍历算法自动寻找最短且当前有效的路径，进行数据端口映射创建临
3、时链接。二、小组概况组名称XX卷烟厂制丝车间智思QC小组jsjsaffl2008年3月课题名称制丝生产线链路自动切换系统的研制创新型GYNQC14026活动次数40次gam20XX年4月一2015年1月TQM培训人均90课时序号姓名学历岗位工种组内分工工种技术类管理类操作类合计1研究生车间主任管理组长：活动策划人数831122研究生车间副主任三三副组长：阚办调百分比67%25%8%100%3研究生电何克术员技术组员：活动实施8.0%4研究生电锄术员技术组员：活动实施25.0%5研究生电工技术组员：活动实施67.0%6研究生电工技术组员：活动实施操作技术管理7研究生电工技术组员：活动实施小组活动
4、成果荣誉榜8研究生电工技术组员：活动实施2009年获全国杯QC成果发表赛一等奖2010年获XX区优秀质量管理称号2011年获全国杯QC成果发表赛一等奖2012年获全国轻工杯QC成果发表赛一等奖2013年获烟草行业QC发布赛一等奖第一名9桃电工技术组员：活动实施10桃电工技术11桃全质员三三组员：材料整理12蝌叶片加料工乍组员：活动实施20XX年获全国轻工杯QC成果发表赛一等奖三、蝌课题（一）问题提出技改前制丝生产都是单工段处理，而制丝新线现具有3条生产线，生产能力大大提升，自动控制集成度高，现生产过程中信息流转图如下：从以上信息流转图可以看出，制丝新线实现了智能化生产，依托于EtherNet/
5、lP网络构成整个工业通讯网络,实现对现场设备的信息进行采集和处理，完成设备的运行控制、生产信息的收集、传递等功能,车间设备选用Ethernet作为核心管理、控制主干网络，采用三层网络结构，如下图所示:从网络架构图可以看出，设备层采用的是树形网络架构，当部分设备层交换机出现死机或者网线接触不良等故障时会导致与主干网络间链路出现异常，引起该交换机下的设备无法与主干网络进行通讯，具体示意图如下所示：典型网络故障示意图当设备通讯中断时，生产集控系统开启自诊断功能，具体流程如下所示：KIM献asmh也二生产完成由流程图可知，当在集控系统自诊断周期内，设备未恢复数据通讯，将导致生产断流。第3页（二）提出课
6、题由于新线设备层网络的特性，这种暖传输通讯中断的现象无法避免，小组成员统计了3月至5月之间因数据通讯故障导致的生产断流数据，具体如下：20XX年3月5月网络故障引起的生产断流统计表月份断流次数图形分析3月1215154月135月15IO-I1113月4月5月合计40从以上统计图表看出，因网络原因造成的断流成上升趋势，对烟丝工艺质量控制造成影响，为了全面评估其造成的影响，小组成员运用精益生产的TPS（全员问题解决）理念进行分析，具体情况如下：月份断流次数（次）耗费工时（小时）设备空转（小时）烟丝损耗（kg）3月123.002.406004月133.252.606505月153.753.00750
7、封401082000平均值1333.332.67666.7网络故障月均造成断流13.3次、耗费工时3.33小时、设备空转2.67小时、烟丝损耗666.7kg0为了完善附，质量检验科提供了20XX年3月至5月的联营加工品牌质量数据，对因网络通讯故障造成的质量影响进行了分析，具体情况如下：20XX月3月5月烟丝醐使用跟赊良月份判定回掺使用 批次数回掺涉及批 次数3月134月285月29封520图形分析在20XX年3月至5月生产中，因网络通讯故障共造成5批次烟丝回掺使用，回掺烟丝涉及20批次结论即这处理这5批烟丝的耗时（掺配段）是正常生产的20/5=4倍。综上所述，网络通讯故障已对制丝车间正常的生产
8、造成了极大影响，解决该问题刻不容缓，在精益生产中，实现设备零故障”的手段之一为改进设计中薄弱点，小组成员决定自行研制一套能实现链路自动切换功能的网络系统，避免因网络通讯故障造成的断流。因此，小组决定此次活动的课题为：(三)课题查新薪目的通过课题查新，确认本次课题的“创新性”。病手段委托XX壮族自治区科学技术研究所对本次精益QC课题的进行杳新。购报告根据直新报告，证实在国内同类制丝生产线链路控制系统的研制开发中，未见有实现上述网络链路自动切换功能的公开文献报道。四、目标设定及可行性分析(一)设定目标值经查阅资料并咨询设备厂家，我车间现有集控系统的自诊断功能响应周期为2S,当网络通讯中断，如在2秒
9、内恢复数据通讯，集控系统就不发出停机信号，故此次课题的目标设定为：网络通讯自动恢复时间2s(二)目标可行性分析(1)理论分析：本次课题的设计思路是采用多链路桥接节点作为备用数据通道，当连接PLC的上层或下层网络出现故障时，备用链路将在2秒内自动搭建临时数据通道保持数据通讯功能，从而避免生产断流，具体网络结构示意图如下：新设备层网络结构图通过备用链路恢复数据通讯的具体流程图如下：正常生产BMHMMa通讯8发出停机僖号O设WMl卜UtXlFae(2)模拟试验分析：峥目的_测试采用链路自动切换系统后，网络出现数据传输异常时，设备是否能正常工作。利用制丝车间电工试验平台模拟设备操作环境，搭建双网卡网络
10、连接，测试一条网线出现通讯故障后，设备是否正常工作，进行30组测试，并记录相关数据。测试标准PLC无异常报警，数据正常传输。序号名称图示数量规格1电脑12台品牌：联想型号：G50002网卡4块品牌：TP-LINK型号：TG32693网线(O1卷长度：50米4电缆O1卷长度：50米5交换机Cr1台品牌：思科型号：SC45066PLCt小1套品牌：AB型号：1756系列3.试验结果泅试序号切换时间(s)数据通讯测试序号切换时间(s)数据通讯测试序号切换时间(s)数据通讯11.7111.1211.221.4121.2221.031.2131.5230.941.5141.3241.351.8150.8
11、251.261.3161.2261.471.7171.4271.681.5181.3281.790.9191.4291.7101.1201.0301.3图形分析2.521.5-1-0.5-O-1II_IIIII-IIIIII-IIIIII-1IIIIIIIII1357911131517192123252729图例：表示数据通讯正常，X表示数据通讯异常。结论在实验环境下，在2秒内恢复通讯的网络故障不会造成PLC异常报警。(3)综合分析：理论分析链路自动切换系统可以消除网络通讯故障引起的生产断流，而模拟测试表明在2秒内恢复通讯的网络故障不会造成PLC异常报警,考虑传输介质和方式还存在优化空间,网络
12、稳定性会进一步提升，因此网络通讯自动恢复时间2s的课题目标是可行的！五、提出各种方案并确定最佳方案(一)总体方案的选择成员通过查阅各种资料，并咨询设备厂家，未发现有类似系统可以借鉴，小组成员采用“头脑风暴法”提出各种技术方案，并用亲和图进行整理如下：制丝生产线链路自动切换系统的研制需要综合考虑的因素基于虚拟链路的网络切换设置虚拟链路用于数据交 换需优化网络参数技术难度高成本低经济性安全性时效性技术难度有效性根据亲和图，小组成员决定对以下备选技术方案进行分析：MTA自 小组成员讨论,认为需同时满足以下条件时，才能确定为最佳技术方案的选择。触基本要求要求项目成本应控制在自主管理权限内的采购根据XX
13、卷烟厂采购管理实施细则(Q/GY.NY204001),厂部自主管理权限内的采购项目预算金额应在10万元以下，即预算费用10万元。(超过10万的费用将按项目招标相关管理流程处置，实施周期较长，不符合实际需求。)G中烟草I广西中1曲育IRiS任公司一基于硬件拓展的链路自动切换系统XX卷烟厂制丝车间智思QO小组安全性该系统在运行中不对人身、设备造成伤害根据厂部安全责任目标要求,人身、设备安全事故为Oo三rt课题能在短期内实施完成通讯故障对产品质量和物耗影响大，车间领导和浙烟项目组希望课题的施工周期30天。*5技术方案的可实施程度技术方案要在QC小组能力能自主解决范围内。有效性具备链路自动切换功能实现
14、课题目标：网络通讯自动恢复时间2S。制表人：杨晓娜时间：20XX年6月4日重新采购硬件，组建与现有集控系统完全一致的操作系统，当一组设备出现故障时，及时切换至另一组设备进行网络通讯。应用基于硬件拓展的链路自动切换系统的设计思路,通过电工试验台模拟生产环境，对该方案进目的彳合评估。品清单序号名称图示数量规格1电脑BK2台品牌：联想型号：G50002网线C1卷长度：50米3电缆C31卷长度：50米4交换机Iof2台品牌：AB型号：5700系列5PLC!2套品牌：AB型号：1756系列6变频器I三I*1台品牌：AB型号：755系列G中国烟草I广西中工业育IR再仔公司M*MINMrMACCOOUMOX
15、IIMOUsrirMlCO.JL*0测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复测试时间（8）序号网络恢复时间（8）测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（三）11.50111.53211.57311.57411.4421.53121.51221.53321.59421.5031.58131.45231.47331.55431.5141.47141.46241.50341.55111.5551.40151.52251.34351.47151.5961.37161.38261.45361.47161.4771.46171.47271.54371.48471.4181.48181.43281
16、.42381.47481.5191.44191.58291.52391.54491.43101.60201.54301.57401.54501.47图形分析苔于件JK的自动切换过俺力II,工，一fkI1匚86I.T8ITeOIJM三Ftt购买整套服务器，交换机，网线，授权软件，合计240000元，超出预算。本方案对设备、人身不存在危害和安全隐患，在方案选择条件内。mt集控系统安装调试周期为90天，超出标准。琳艇整个集控系统的安装调试需请外协协助，不能独立完成。根据直方图可以看出为能力富余型，网络自动恢复时间满足要求，但资源浪费严重。结论经过分析，经济性、时效性、报晚I帝曜求，所以不采用该方案.
17、基于瘦传输的链路自动切换系统采用无线路由器传输信号，构建网络链路自动切换系统，当网线传输数据发生故障时，可以通过无线网络进行数据交换。t三雌测试序号网络恢复时间（8）测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（8）11.72111.65211.00311.46411.3620.79123.10220.68321.81122.0132.35131.20231.51331.85431.8341.12141.61241.45342.13441.4651.38151.79251.96350.58450.6261.20161.34262.65361
18、.33461.3471.79171.90270.98371.69472.6380.77181.612S1.57380.88181.7690.69190.77290.78391.51491.39101.71202.35302.01401.36500.77曹遑解心S3Ftt购买无线路由器，合计5600元，在预算范围内。本方案对设备、人身不存在危害和安全隐患，在方案选择条件内。预计布置无线路由器及网线10天，调试系统5天，合计15天，满足要求。琳本车间技术力量可以独立完成施工。由直方图可以看出，有坐标点超出极限，属于能力不足型，网络自动恢复时间不满足要求结论经过分析，有效性不满足要求，所以不采用该方
19、案。59R=.基于战链路的链路自动切换系统在原有网络设备的基础上，改变网络结构和网络属性，构建班通讯虚拟链路的实现通讯链路自动切换的功能。应用基于虚拟链路的链路自动切换系统的设计思路，通过电工试验台模拟生产环境，对该方案进目的彳谤合评估。序号名称图示数量规格1电脑9L1台品牌：联想 型号：G50002网线O1卷长度：50米3电缆01卷长度：50米5交换机I煤2台品牌：AB 型号：5700系列6PLC!2套品牌：AB 型号：1756系列7变频器1台品牌：AB 型号：755系列smsxi三测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（三）测试序号网络恢复时间（6）测试序号网络恢复时间（8）测试序
20、号网络恢复时间（三）11.74111.43211.42311.54411.4821.70121.53221.41321.49421.4931.45131.66231.59331.62131.6041.53141.65241.40341.62441.5051.61151.42251.49351.60451.3761.64161.48261.53361.49461.6471.53171.76271.42371.56471.7381.43181.70281.82381.54481.5791.67191.48291.44391.61491.63101.55201.43301.47401.54501.3
21、4图形分析若于叙自动切换的过程能力I41d1.20LS1.50.谒1,1.95I采购网线，交换机的费用在30000左右，符合要求。S本方案对设备、人身不存在危害和安全隐患，在方案选择条件内。B三tt预计布置交换槌口网线15天，调试系统10天，合计25天，满足要求。技术难度本车间技术力量可以独立完成施工。由直方图可以看出，属于理想型直方图，网络自动恢复时间满足要求。结论经过分析，4个条件均满足要求，所以采用该方蒸经过以上试验，小组成员最终确定此次精益QC课题的总体技术方案是:基于虚拟链路的网络自动切换系统（二）制丝生产线基于虚拟链路自动切换系统的方案分解：小组成员根据“虚拟链路设计思路，将本次课
22、题的总体技术方案分解如下：1、网(1)传输介质的选择i三(三根据正EE802.3标准，工业级千兆以太网误码率O.5Xlro.测试方法利用比特误码率测试仪测试健在不同介质中的误码率。方案二同轴电缆方案三光导纤维电缆方案图示IiII试验序号误码率(IOx)郦分析方案一方案二方窠三11.280.890.421C20.950.940.3410.50-31.110.790.47及图表40.870.860.4250.790.940.3861.410.770.17171.320.710.2681.120.820.27Iiiiiiiiii90.980.930.3612345678910方案方案二方案三一误码率
23、基准101.140.860.19平均值1.100.850.33i三分析根据试验结果，使用双绞线作为传输介质，误码率达LlOXlo-I。不符合方案选择依据。根据试验结果，使用同轴电缆作为传输介质，误码率达0.85X10-1。不符合方案选择依据。根据试验结果，使用光导纤维电缆作为传输介质，误码率达0.33X10-1。符合方案选择依据。i不采用不采用时间：20XX年6月8-12日地点：电工房负责人：韦文、石磊(2)网络拓扑结构的选择除依据虚拟链路桥接点的拓扑结构必须具备较强的抗干扰能力，线路通讯故障率5%测试方法人为增大数据交换量，制造数据堵塞，测试通讯故障率。SS拓扑结构方案二扑结构加g图示 J-
24、 vJ-方案三双环网拓卜结构将虚拟链路与原有网络搭建将虚拟链路和原有网络搭建将虚拟链路和原有网络搭建星型拓扑结构树型拓扑结构双环网拓扑结构序号12345678910am(%)aa三(10101010101010101010方案TWs数O01020311210方案二故障组数220313203217窗形分析方案三故障组数01000100103测试组数正常组数血分析星型拓扑结构抗干扰能力一般，故障率10%树形拓扑结构虽然构建简单，但抗干扰能力差。故障率17%。双环网拓扑结构具备一定故障自我修复能力，抗干扰性强，故障率3%o不采用不采用施时间：20XX年6月12-14日地点：电工房负责人：韦文、石磊2
25、、网络设备的蟒(1)网络交换机的选择:小组成员综合考虑课题成本对交换机选型提出以下方案换的择交机选思科 WS-C2960华为S5700AB 1783-US8T蝌依据根据1EEE802.3标准，千兆以太网要保证数据无堵塞传输要求包转发率21.488MPPs。选择两款千兆网口同款的电脑架设网络，利用包转发率测试软件BandwidthTest进行测试施方法评估交换机的性能。3S-思科WS-C2960华为S5700方案三AB1783-BMS20CL方案图示E5Si3S9t*o_*_JIIUV4ifJfX11Uzzr*试验序号包转发率(MPPS)哪分析方案一方案二方案三11.3451.4311.5141
26、R21.2341.4211.53231.3571.3881.612L/1.6-1.5及图形41.2571.4991.54451.4211.4211.4941.4.161.5711.5711.571tC71八71.3471.5121.5621.3-1.2Vv7IIlllIllII81.2571.4751.53491.4341.4641.61212345678910思科华为AB包转发率基准101.3211.5051.672平均值1.3541.4871.565经测试思科WS-C2960的包经测试华为S5700的包转发经测试AB1783-BMS20CL试验分析转发率为1354Mpps,满足率为1.48
27、7Mpps,不满足需的包转发率为1.565MPPS,甜。求需求。结论不采用采用时间：20XX年6月14-16日地点：生产现场负责人：韦文、杨晓娜交换机优化方向的确定由于本车间是制造部门，需保障产品的工艺质量,因此在数据传输正常的前提下还要保障网络的稳定性，按局域网验收测试标准GB/T21671-2008的要求,交换机的丢包率要控制在0.08%试验目的范围内，经查阅技术资料，对提升交换稳定性的三个优化方向进行试验磁机隐定恸5防向确定试验项目y每个优化方向对丢包率影响程度进行双样本T检验，通过测试数据绘制箱线图和单值试验方法图。指标P值0.05,即表明该优化方向对交换机丢醇产生显著影响。速率对交换
28、机丢包率影响的测试序号通讯速率MB/S丢包率序号通讯速率MB/S丢包率1100OO0.0501610000.0492100000.0491710000.0493100(X)0.0481810000.0514100000.0501910000.0525100000.0502010000.0526100000.0512110000.0497100000.0512210000.0508100(X)0.0522310000.0519100(X)0.0482410000.05210100000.0492510000.04911100000.0482610000.04812100000.050271000
29、0.04913100000.0512810000.05014100000.0522910000.05115100000.0493010000.050不列为向数据包容则班断丢包率影响的测试序号数据包容量MB丢包率序号数据包容量MB丢包率11000.050165000.05021000.048175000.05131000.047185000.04941000.076195000.04651000.048205000.04761000.048215000.04671000.046225000.04781000.048235000.04891000.047245000.049101000.04925
30、5000.048111000.048265000.047121000.045275000.046131000.047285000.048141000.046295000.047151000.049305000.050sm三环境温度对挣断丢包率影响的测试1at三dg序号环境温度C丢包率先序号环境温度C丢包率%1260.01516400.0962260.01917400.0973260.01618400.0974260.01819400.0985260.01920400.0996260.01321400.0997260.01822400.0998260.01623400.0989260.01424
31、400.09410260.01725400.098Il260.01626400.09812260.01827400.09713260.01528400.09814260.01529400.09915260.02530400.096G中国烟草I广西中工育森任公司a-XX卷烟厂制丝车间智思QC小组交换机最佳环境温度的确定由于交换机放置在生产线主控电柜内，靠柜内空调调节环境温度，每降低1,空调能耗增加8%,本着精益生产的原则，在满足丢包率标准的同时，要找出能耗最低的环境温度值。试验项目谩机最尊境温度的确定对于能耗最低的环境温度设定值，小组成员决定采用黄金分割法来计算。礴范围按照技术手册，AB交换机的
32、工作环境温度为045。C,以此为基准开展试验。试验方法用黄金分割法试验寻找能耗最低的环境温度设定值，每组设定值进行5次试验。满足丢包率要求的前提下,温度设定值越高越好。跟踪试验范围17. 19oC45C第三试验点X3=45-27. 81+17. 19=34. 38试验号12345平均丢包率(%)0. 0950. 0970. 0920. 0970. 0960. 095结论XO 2 XlX3III 4517.19 27.8134.84坏点好点坏点试验结果表明，X3未达到目标要求，所以Xl优于X3第二次试验分析试验号12345平均丢包率(%)0.0150.0140.0120.0130.0160.01
33、4由扩大试验结果可以看出，温度设定值27.8IC满足丢包率指标O在Xl (环境温度设定值27.81X)点进行扩大试验，具体结果如下:小组最终确定环境温度e27.81oC.时间：20XX年6月15日地点：生产现场负责人：石磊（2）桥接点的选择接的择桥点选I方案三方案一现场HMl监控机专业服务器邮树三故障反馈时间30ms（制丝线集控系统CPU扫描周期）测试方法在相应硬件中设置虚拟链路，测试故障反馈时间。方案图示方案二5tm方案三HMI m在中控服务器中搭载虚拟链在现场主体设备工控机搭建在现场HMl监控机中搭建虚路虚拟链路拟链路试验分析由于服务器处于终端，数据 交换量大，对数据处理长反 馈时间达22
34、2ms由于主体设备分属不通厂 家，相互信号通讯要经过转 换，反馈时间达63ms0现场HMI监控机已具备所有 设备的通讯协议，反馈时间 为 14ms0试验序号故障反馈时间（ms）郦分析方案一方案二方案三115478923226011300-A32536513200-1-/、一c/42587175178539/1一61895713719169125。-82165811OIlI；-IIlII-12345678910方案-方案二方案三故障反馈时间基准9184628102725514平均值2226314结论不采用不采用时间：20XX年6月18T9日地点：生产现场负责人：韦文、黄干将3、网性的邮(1)通讯方式的选择：蜻雌由于制丝生产集控系统的数据交换频繁,而且瞬时数据量较大，数据带宽1500Mbps(兆位/秒)才能有效防止数据堵塞。方案小意图单工通讯半双工通讯全双工通讯BB&一B性能分析网辘设难度”氐网稣设难度:中网镂设牺：高硬件要求：低硬件要求：中硬件要求：中系统负荷：低系统负荷：中系统负荷：高雌带宽:500Mbps带宽:1000Mbps数据带宽：2000Mbps综合评估单工通
