烟草QC成果获奖降低物流ROFA小车故障停机频次.docx
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烟草QC成果获奖降低物流ROFA小车故障停机频次
红云红河集团2016年QC成果发布材料
降低物流ROFA小车
故障停机频次
（攻关型）
红云红河集团昆明卷烟厂
生产二部精进QC小组
2016年4月
前言
昆明卷烟厂德国ROFA小车空中物料输送系统是连接制丝箱式储丝立库和柔性翻箱风力喂丝系统的唯一设备，其根据卷包物料需求，将成品丝烟箱转运到柔性翻箱风力喂丝系统，供给卷包生产。
2011年该系统在昆烟新技改线的投产使用是整个烟草行业物流的首次尝试。
其先进的非接触式感应取电技术，高效、平稳的运行方式，实现成品丝高敏捷、快响应、低造碎的柔性物流生产模式。
攻关研究ROFA小车运行控制原理，降低故障停机问题，保障运行效率稳定，对于该系统今后在整个烟草行业的推广使用，具有十分积极的现实意义和推广借鉴价值。
投产以来ROFA小车频繁出现故障停机，大部分情况均导致卷包区域生产物料中断，昆烟精进QC小组对如何进一步降低ROFA小车故障停机频次，提升小车运行效率，保障卷包区域成品烟丝供给及生产连续性，开展了一系列攻关研究。
一、小组概况
课题名称
降低ROFA小车故障停机频次
小组名称
生产二部精进QC小组
成立时间
2011年7月
小组成员
12人
本次课题注册时间
2014年3月
本次课题注册号
HH1QC-15-17-1
活动时间
2014年6月至2015年10月
课题类型
攻关型
组长
肖明亮
序号
姓名
性别
文化程度
职务
组内分工
1
肖明亮
男
大专
工程师
组长、组织协调、设计
2
郑漫红
女
硕士
工程师
组员、设计实施
3
邓寿玺
男
本科
助理工程师
组员、设计实施
4
田凯
男
本科
助理工程师
组员、文档编写
5
伞金辉
男
本科
助理工程师
组员、实验设计、统计
6
郑建锋
男
硕士
工程师
组员、项目实施
7
王奇云
男
本科
工程师
组员、项目实施
8
张华平
男
中专
电工
组员、项目实施
9
宋俊青
男
中专
电工
组员、项目实施
10
甘利霖
男
本科
工程师
组员、项目实施
11
温佛生
男
硕士
电工
组员、项目实施
12
冯茜
女
本科
副作业长
材料收集，发布
二、选题理由
三、现状调查
现状调查1：
ROFA小车生产工艺路径调查
昆明卷烟厂现制丝生产工序流程与传统制丝生产工序流程有较大的区别，如图3.1所示。
图3.1丝库东端出库流程图
制图人：
田凯
时间：
2015年6月30日
传统制丝生产工序，成品烟丝通过储丝柜、皮带等传统方式向卷包区域转运物料。
当前制丝生产工序，通过ROFA小车将根据卷包物料需求，将物流丝库东端出库的成品烟箱运送到相应风力送丝站点，供给卷包生产。
ROFA小车故障停机频次高会影响卷包生产
现状调查2：
ROFA小车故障停机频次调查
首先，小组对2014年3月至5月，每日产量大致在8000-8500箱之间的情况下，ROFA小车故障停机频次，如表3.1、图3.2所示：
表3.12015年3月ROFA故障停机频次统计表
制表人：
伞金辉
时间：
2015年7月3日
图3.22014年3个月内ROFA小车故障停机频次柱状图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月3日
结论：
ROFA小车在2014年3月至2014年5月三个月故障故障停机频次均超过部门7次/日的要求。
同时导致卷包生产断料849次。
因此ROFA小车故障停机频次高的问题已经影响到了卷包区域生产的连续性。
现状调查3：
ROFA小车各故障点停机频次调查
其次，小组对2014年3月至2014年5月ROFA小车各故障点的分布情况进行了调查，如表3.2所示，绘制了小车各部件故障停机频次的排列图，如图3.3所示。
表3.2ROFA小车各部件故障停机频次统计表
故障点
故障次数
累计频次
单项故障占总停台次百分比（%）
累计百分比（%）
小车运动控制故障
665
665
69.20%
69.20%
系统外围硬件故障
111
776
11.55%
80.75%
上位与ROFA系统通信故障
99
875
10.30%
91.05%
机械传动故障
56
931
5.83%
96.88%
系统PLC程序故障
10
941
1.04%
97.92%
其他
20
961
2.08%
100.00%
合计
961
100%
制表人：
田凯
时间：
2015年7月10日
图3.3ROFA小车故障频次分布排列图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月10日
结论：
根据分析，“小车运动控制故障”共665次，占总故障次数的69.20%因此，“小车运动控制故障”是ROFA小车故障停机频次高的主要症结所在。
现状调查4
（1）ROFA小车故障停机频次历史值调查
首先，小组对2013年每月ROFA小车故障停机情况进行调查，并绘制了柱状图，如图3.4所示。
图3.4ROFA小车历史故障停机频次柱状图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月10日
图3.4可知，在历史上2013年3月、6月，ROFA小车车故障停机频次小于部门目标值7次/日，在历史记录上曾低于过考核标准。
（2）ROFA小车故障停机频次理论计算
其次，根据分析“小车运动控制故障”共665次，占到961次故障总数的69.20%。
如果将“小车运动控制故障”问题解决90%（降低至现状的10%），ROFA小车日故障停机频次为：
961×（1-69.20%×90%）/62≈5.85次/日≤7次/日。
根据上述两方面分析，ROFA小车故障停机频次应在6次/日。
四、目标设定
ROFA车故障停机频次从目前的15.5次/日降低到6次/日,如图4.1所示。
图4.1活动目标设定
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年7月15日
五、原因分析
小组通过头脑风暴法对造成ROFA“小车运动控制故障”的原因进行分析，绘制原因分析树图,如图5.1所示：
图5.1ROFA“小车运动控制故障”原因分析树图
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年7月18日
六、要因确认
小组对原因树图列出的末端因素进行整理，为了找出主要原因，列出了要因分析确认表，如表6.1所示。
表6.1ROFA小车“电气控制故障”要因分析确认表
序号
末端因素
确认内容
确认方法
标准
负责人
完成日期
1
小车驱动电机制动器间隙大
小车驱动电机制动器间隙
现场测试分析
制动器间隙＜0.8mm
肖明亮
2014年9月
2
小车停车位置误差大
小车停车位置误差
现场测试分析
小车停车位置误差<10mm
宋俊青
2014年9月
3
条形码读码正确率低
小车读码正确率
现场测试分析
读码正确率100%
邓寿玺
2014年9月
4
无线路由器通信信号弱
小车运行区域通信信号强度
现场测试分析
小车运行区域通信信号强度＞-60db
邓寿玺
2014年9月
5
轨道道岔变轨运行误差大
道岔间误差距离
现场测试分析
道岔间距离误差范围±2mm
田凯
伞金辉
2014年9月
6
TR01区域动力电负荷大
TR01动力电负荷
现场测试分析
供电负荷<16kw
邓寿玺
2014年10月
7
储丝烟箱重量超过标准
储丝烟箱重量
现场调查烟箱重量、假设检验
烟箱重量标准350±20kg
张华平
2014年10月
制表人：
田凯
时间：
2015年7月20日
末端因素一：
小车驱动电机制动器间隙大
表6.2末端因素一确认标准
标准
SEW电气制动器技术标准：
制动器间隙＜0.8mm
确认内容
小车驱动电机制动器间隙
确认人员
肖明亮
确认地点
车间现场
确认时间
2014年9月
确认方法
现场测试分析
制表人：
肖明亮
时间：
2015年7月22日
ROFA小车由两台电机控制驱动以一定的速度运行，驱动电机制动器间隙过大、过小，会影响驱动电机的制动效果，造成小车启动或停止的实际位置与设定位置误差过大，一旦超过停车误差范围小车就会产生“过位报警”停机。
针对该末端因素小组按照每天5台的进度，共4天时间，现场调查测量了19台小车驱动电机制动器间隙的情况如表6.3所示。
表6.3驱动电机制动器间隙制动器间隙统计表
车号
测量员
测量间隙（mm）
1
肖明亮
0.78
邓寿玺
0.75
田凯
0.76
2
郑漫红
0.62
伞金辉
0.65
张华平
0.66
3
肖明亮
0.52
宋俊青
0.53
郑建锋
0.56
4
肖明亮
0.46
邓寿玺
0.47
田凯
0.48
5
郑漫红
0.66
伞金辉
0.65
张华平
0.63
…
…
…
19
肖明亮
0.66
邓寿玺
0.66
田凯
0.66
制表人：
邓寿玺
时间：
2015年7月23日
同时查阅小车驱动电机技术手册，确定该型号制动器间隙标准，如图6.3所示：
图6.3升降运行驱动电机制动器间隙标准
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年7月23日
根据现场调查，19台小车驱动电机制动器间隙均在0.8mm技术标准范围内。
结论：
非要因
末端因素二：
小车停车位置误差大
表6.4末端因素二确认标准
标准
ROFA小车技术标准：
小车停止位误差<10mm
确认内容
小车实际停止误差
确认人员
宋俊青
确认地点
车间现场
确认时间
2014年9月
确认方法
现场测试分析
制表人：
宋俊青
时间：
2015年7月23日
Rofa小车以120m/min速度运行，根据任务要求精确的运动到相应的任务位置，到达位置后程序系统根据小车位置的读码条，如图6.4所示，判断小车的实际位置与设定位置的误差情况，小车速度过快，在运动到任务位置时，一旦超过10mm误差范围，就会产生“过位报警”停机。
针对该末端因素，现场调查了2014年9月共20次“过位故障报警”时，其停车的误差情况。
如图6.4、如表6.5所示：
表6.5小车实际停止位置误差统计表
制表人：
伞金辉
时间：
2015年7月25日
图6.4小车停车位置误差柱状图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月23日
通过现场调查分析，20次“过位故障”，停车误差值均大于10mm，因此可以确定小车速度快是要因之一。
结论：
要因。
末端因素三：
条形码读码正确率低
表6.6末端因素三确认标准
标准
ROFA小车技术标准：
读码正确率100%
确认内容
小车读码正确率
确认人员
邓寿玺
确认地点
车间现场
确认时间
2014年9月
确认方法
现场测试分析
制表人：
邓寿玺
时间：
2015年7月26日
Rofa小车运行到达位置后，控制程序根据小车位置的读码条,如图6.5所示，对小车位置进行判断。
如果轨道条形码灰尘污，不能准确检测出条形码内容，小车无法准确检测实际位置，就会产生“过位报警”停机。
图6.5ROFA小车位置条形码检测示意图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月23日
针对该末端因素，现场调查了19台小车的条形码读码正确率。
如表6.7所示。
表6.719台小车读码正确率测试情况
制图人：
田凯
时间：
2015年7月23日
根据统计19台小车的读码正确率均为100%。
结论：
非要因
末端因素四：
无线路由器通信信号弱
表6.8末端因素四确认标准
标准
ROFA小车技术标准：
小车运行区域通信信号强度＞-60db
确认内容
小车运行区域通信信号强度
确认人员
邓寿玺
确认地点
车间现场
确认时间
2014年9月
确认方法
现场测试分析
制表人：
邓寿玺
时间：
2015年7月26日
ROFA系统，通过三组西门子无线路由器实现主控制PLC与19辆小车的信号通信，主控制PLC与19辆通信之间的信号强度必须大于-60db，如果小于该信号强度，系统通信中断，故障报警。
图6.7ROFA小车无线路由器分布图
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年7月23日
因此针对该末端因素，利用WIFI分析仪对无线路由器通信信号强度进行检测,测试结果如表6.9所示。
表6.9WIFI分析仪测量通信信号强度统计表
制表人：
冯茜
时间：
2015年7月26日
根据现场采样的数据，小组运用简单克里金插值方法建模计算，计算无线通信信号强度分布预测图，如图6.8所示
图6.8通信信号强度分析预测图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月23日
通过对分布预测图可以看出，ROFA运行区域内有三处远离无线路由器的区域发生信号衰减，不满足通信信号大于-60db的要求。
结论：
要因
末端因素五：
轨道道岔变轨运行误差大
表6.10末端因素五确认标准
标 准
ROFA小车技术标准：
道岔间距离误差范围±2mm
确认内容
道岔间误差距离
确认人员
田凯伞金辉
确认地点
车间现场
确认时间
2014年9月
确认方法
现场测试分析
制表人：
田凯
时间：
2015年8月2日
轨道系统共有9组轨道岔道，小车运行到岔道处根据运行方向，控制系统会控制电机自动切换到小车需要运行的岔道方向，如图6.9所示。
如果轨道岔道变轨运行不到位，其误差大于±2mm,小车产生“驱动向前故障报警”，便不能继续前行，故障停机。
图6.9轨道道岔示意图
制图人：
田凯
时间：
2015年7月23日
因此针对该末端因素，小组现场调查了9组岔道10次变轨的误差，如表6.11所示：
表6.11轨道岔道间隙测量表
制表人：
田凯
时间：
2015年8月2日
通过现场测量，九组岔道变轨10次，道岔间距离误均小于±2mm。
结论：
非要因
末端因素六：
TR01区域动力电负荷大
表6.11末端因素六确认标准
标 准
ROFA小车技术标准：
供电负荷小于16kw
确认内容
TR01区域动力电负荷
确认人员
邓寿玺
确认地点
车间现场
确认时间
2014年10月
确认方法
现场测试分析
制表人：
邓寿玺
时间：
2015年8月3日
ROFA空中车动力供给按区域进行分配。
ROFA空中车系统一共分为5个区，即TR01,TR02，TR03，TR04，TR05，区与区之间通过转向道岔连接，不同的区域在图中通过不同的颜色进行区分。
橙色部分为TR01区，黄色部分为TR02区，紫色部分为TR03区，绿色部分为TR04区，蓝色部分为TR05区,如图6.10所示。
图6.10ROFA供电区域分布图
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年8月20日
每个分区都有单独的配电柜进行电气控制，其输出最大功率为16kw。
在实际生产中，由于TR01区包含昆船缓存通道实箱等待输送区，所有实箱输送到翻箱站台的始发站全部在TR01区，因此TR01区成为ROFA小车实箱输送密集区，经常会有7到8辆满载的小车在区域内运行。
而每辆ROFA小车载箱的最大功率为2.3kw，这样当区域内的满载小车达到7辆时，其总功率为2.3x7=16.1kw,超过电源柜的输出功率16kw，导致供电电源柜因超负载工作自动跳闸，区域供电断路，ROFA空中车系统全线停机。
因此针对该末端因素，小组随机现场调查了2014年10月TR01区不同时间段运行小车数量及动力电负荷情况，如表6.13所示。
表6.13TR01区运行小车数量及动力电负荷调查表
制表人：
田凯
时间：
2015年8月10日
根据调查统计TR01区最大小车运行数量为7.4,平均最大供电负荷为17.42kw，TR01区动力电负荷已经超过其额定功率16kw，且长时间超负荷运行。
结论：
要因
末端因素七：
储丝烟箱重量超过标准
表6.14未端因素七确认标准
标 准
烟箱重量标准350±20kg
确认内容
烟箱重量
确认人员
张华平
确认地点
车间现场
确认时间
2014年10月
确认方法
现场调查烟箱重量、假设检验
制表人：
邓寿玺
时间：
2015年8月10日
储丝烟箱重量超过标准，小车在进行装卸站台时，无法产生足够的驱动力对烟箱进行装卸，造成装卸任务超时，产生“滚床间隙”报警，小车故障停机。
因此针对该末端因素，小组现场随机抽取了30个烟箱重量数据，如表6.15所示：
表6.15烟箱重量数据记录表
制表人：
田凯
时间：
2015年8月10日
通过以上样本数据，进行假设检验，原假设：
H0≤350，备择假设：
H1＞350
式中：
=样本均值，uo=总体均值，s=样本标准差，n=样本量。
单样本T
mu=350与>350的检验
平均值
N平均值标准差标准误95%下限TP
30350.8215.782.88345.920.280.389
通过假设检验得出，P值=0.389＞0.05，无法拒绝原假设，因此烟箱重量未超过350kg±20kg。
结论：
非要因。
通过以上七条末端因素的确认，以下三条是造成ROFA小车电气故障的主要原因。
七、制定对策
根据以上要因确认结果，小组针对三个主要原因制定了对策表，如表7.1。
表7.1对策表
制表人：
肖明亮
时间：
2015年10月17日
八、对策实施
对策实施一：
优化小车控制参数
1、正交试验测定小车最优控制参数
小车运行过程中，当前位置不断与下一个停止位置进行通信握手数据交换，当下一位置为小车停止位置时或有前车阻挡，小车即产生减速信号，进行减速,制动停车，如图8.1所示。
图8.1ROFA小车停止位控制示意图
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年10月20日
根据理论分析，我们针对停车位置误差指标，制定了因素位级表，如表8.1所示。
表8.1因素位级表
因素
位级
减速频率（HZ）
减速距离（m）
制动距离（mm）
1
10
1
1
2
20
1.5
2
3
30
2
3
备注
减速频率小于10Hz，小车不能正常运行，减速频率大于30Hz，减速效果不明显
减速距离小于1m减速效果不明显，减速距离大于2m，小车运行效率变低。
通过查看小车程序，小车制动系统制动距离范围为1-3mm
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年10月20日
制定3因子，3水平的正交试验计划表，并正交试验，如表8.2。
表8.2正交试验表
因素
试验号
A
B
C
D
实验结果
减速频率
减速距离
制动距离
小车停车位置误差（mm）
1
1
1
3
2
11
2
2
1
1
1
6
3
3
1
2
3
7
4
1
2
2
1
7
5
2
2
3
3
12
6
3
2
1
2
11
7
1
3
1
3
9
8
2
3
2
2
4
9
3
3
3
1
13
位级I结果之和
27
24
26
26
80
位级II结果之和
22
30
18
26
位级III结果之和
31
26
36
28
R
9
6
18
2
备注
误差值K越小越好
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年10月20日
实验结果分析：
（1）直接看：
第８号试验结果较好，其因素组合为A2Ｂ3Ｃ2。
（2）算一算：
从极差分析得出较优方案为A2B1C2，与较好方案不一致。
（3）Ｄ为检验列，其极差最小，说明试验误差小，试验有效。
（4）于较优方案不在正交表的九次试验中，因此再进一步进行试验，试验结果如下,如表8.3。
表8.3方案比较试验表
方案项目
小车停车位置误差实验结果（mm）
平均值（mm）
实验1
实验2
实验3
较好方案A2B3C2
4.3
3.9
4.1
4.1
较优方案A2B1C2
2.3
2.2
2.2
2.23
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年10月20日
图8.2ROFA小车停止位控制示意图
制图人：
邓寿玺
时间：
2015年10月20日
根据比较试验，选取控制效果较好的最优方案，即减速频率20HZ,减速距离1m,制动距离1.5mm。
2、调整控制参数
（1）查阅小车控制程序，修改减速距离，如图8.3所示。
图8.3控制程序修改
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
（2）调整变频器参数，修改减速频率，如图8.4所示。
图8.4变频器输出频率调整
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
（3）查阅小车控制程序，修改制动距离，如图8.5所示。
图8.5制动距离程序调整
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
3、对策实施效果验证
对策实施后，小组对19辆小车的三次停车位置误差进行了测量，如表8.4所示。
表8.4调整速度后停车误差测试
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
通过测试,19辆小车的停车距离均小于<10mm,对策目标实现。
对策实施二：
增强无线路由器通信信号强度
1、测量通信距离，选型新的功率天线
在要因分析中，轨道3个区域通信信号较弱，为此小组对三个通信信号较弱的区域，分别编号为X、Y、Z,与最近无线路由器的距离进行了测量。
（1）区域X
区域X在南边最端头有30m的轨道有信号衰减波动情况，该处距1号无线路由器距离32m,信号波动范围-65db至-56db，如图8.6所示。
图8.6区域一通信信号强度测量
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
（2）区域Y
区域Y在两台无线路由器信号交界处有5m的轨道有信号衰减波动情况，该处与3号无线路由器相距37m,与2号无线路由器相距31m,信号波动范围-65db至-53db，如图8.6所示。
图8.6区域二通信信号强度测量
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
（2）区域Z
区域Z在北端最端头有10m的轨道有信号衰减波动情况，该处与最近3号无线路由器相距62m，信号波动范围-77db至-55db，如图8.7所示。
图8.7区域三通信信号强度测量
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
根据测算，衰减区域X，其距离1号无线路由器最近距离为32m；衰减区域Y，其距离最近的2号无线路由器最近距离为31m,衰减区域Z,其距离3号无线路由器距离为62m，如图8.8所示。
图8.8信号通信距离测量测量结果
制图人：
田凯
时间：
2015年10月20日
根据上述距离的测算，选择WIFI2.4GHz9DBI的天线其有效传输距70m,规定距离内增益损耗小于-10db,符合传输要求。
技术标准
新天线
原天线
外观
频率范围
2400--2500MHz
2400--2500MHz
驻波比
<=2.0
≦1.5
增益
9dB
5db
最大功率
50w
50
有效传输距离
70m
30m
天线尺寸
36cm
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