过程控制及应用（共12篇）
过程控制及应用 篇1
摘要：随着我国可持续发展政策的深入落实, 节能减排的重要性日益凸显。电厂作为我国现代化建设的重要能源保障单位, 其生产过程中的节能控制技术应用意义重大。因此, 本文就现阶段电厂生产过程中常用的节能控制技术及其应用进行了详细的研究。
关键词：电厂,节能,控制技术,应用
随着我国社会和经济的快速发展, 人们对于电力的需求越来越大, 这也促使我国电厂发电能力的提高。电厂作为一个耗能巨大的单位, 其直接制约着我国经济的可持续发展。因此, 对于电厂实行高效的节能控制技术是当下电力企业的首要任务。我国现阶段在电厂生产过程中常用的节能控制技术主要有高压变频调速控制技术和自动化控制技术。本文就自动化控制技术和高压变频调速控制技术及其在电厂生产过程中的应用进行了详细的分析和研究, 希望给后续的应用和研究提供帮助。
1 自动化控制技术及其应用
1.1 自动化控制技术
目前, 我国面临着一系列有关生态环境方面的问题, 如环境污染、资源短缺等。如何在为社会提供足够电力的前提下提高电厂的发电效率, 减少环境污染、降低能耗, 实现电厂生产的节能成为了当下电厂生产所面临的首要问题。自动化控制技术的引入则很好地解决了上述电厂生产中所面临的各种问题, 下面就电厂自动化控制技术的具体内容进行详细的阐述。自动化控制技术实际上就是将网络通信、机电一体化和计算机等现代技术的各项功能综合在一起而形成的控制技术。该技术可以通过控制若干个控制单元来实现对于整个绿色电厂系统的远程诊断、控制和监视等功能的控制。此外, 自动化技术还具有以下优点:1) 可以自动对于电厂中的各类节能设备的运行情况进行实时地调节;2) 可以实现各类数据信息的实时共享, 从而提升发电的效率和质量;3) 提高了各类参数的转化速率, 从而提高数据处理的实际能力;4) 可以提高电厂电力控制系统地稳定性和实用性等。这些均可以使电厂获取更为精确地控制数据, 提高了发电的效率, 从而使电厂达到节能减排的目的。
1.2 自动化控制技术应用
为了可以更加清楚地了解自动化控制技术在电厂中的应用, 下面就该技术在电厂中的具体应用进行详细的分析和研究。1) 系统构建。通常而言, 电厂中的自动化控制技术要想实现远程控制和数据遥信的功能, 就必须要依靠控制系统中的通信模块和中央控制系统的功能。且中央控制系统所包含的控机组是由2套CRT站构成, 这2套CRT站分别负责人机交互和信息浏览, 以及对于电厂设备的信息采集和实时监控的实现。此外, 上位机则是以WIN为操作平台的软件系统, 其集合了饱经检测、数据统计、参数调整、动态图片和现场控制等多种功能, 而下位机则是借助工控机和PLC芯片来进行数据采集、数据分析和执行指令等操作, 这样可以避免由于单一CPU发生故障所引发的系统瘫痪问题, 同时也确保了各类数据的完整性。在这些基础上, 就形成了电厂的自动化控制系统, 且这个系统也具备了分布、闭锁、联动、成组和单独操控等功能。此外, 为了提高设备采取数据的效率和质量, 自动化控制系统需要在每一个车间配备特定的仪表控制装置, 还需要多媒体计算机和通信总线技术的支持和帮助。2) 功能集成。为了满足自动化控制技术的实时和动态监控功能, 电厂对于该系统的运行需要以WIN为工作平台, 以SIMATICManager Step软件为系统的编程软件, 而已组态王软件为相应系统的控制工具。而自动化控制系统各项功能的集成也是基于上述软硬件的设计, 例如, 该系统可以动态的呈现电厂的数据变化和现场的实际工况;可以对各类设备的运行情况进行实时的监督;可以通过有关的按键控制设备来实现对于操作画面的控制, 并能够借此来实现对于现场的监控;可以将其所反映的各类动态数据进行实时的显示, 也可以通过打印机将有关的数据打印出来;还可以实现对于现场中有关技术参数、开关情况、环境测试和阀门状态等信息的参数进行输入和修改。此外, 系统往往会对输入和输出的有关参数进行暂时性的储存, 从而方便后续的操作或系统调整时候的使用。
2 高压变频调速控制技术及其应用
2.1 高压变频调速控制技术的节能原理
异步电动机的电机极对数p、转差率s、电源频率f和转速n这几个参数具有如下的关系:。实际上, 高压变频调速控制技术就是通过调节电源频率f这个参数的数值来实现对于电机转速n的调节和控制。从上述的公式中我们可以很清楚地看出, 电源频率f和电动机转速n之间是线性的关系, 故电机的转速不会受到其他因素的影响, 同样也不会由于出现风机节流作用或励磁滑差作用的影响而造成电机功率的亏损, 从而可以有效地提高电机节能效果。而在传统的流量调节过程中, 如果通过采用挡板或改变阀门的方式来实现调节, 则会使电机一直处于高速运转的状态, 而机组的负荷是根据实际的运行情况来进行调节的, 故这种调节方式不能够实现节能, 并还会造成较多的节流损耗。此外, 电磁转差也是一种传统的节能调节方法, 其是通过液力偶合器和电磁转差离合器的变速来达到节能的目的。但是由于其在调速的过程中会由于造成较大的调速损失和耦合损失, 反而会增加能耗, 故节能效果较差, 且运行安全性也较差, 很容易造成安全事故的发生。基于此, 高压变频调速技术是一种有效的电力节能技术, 并且其具有较高的可靠性, 故应在实际的电厂中加以推广和使用。
2.2 应用高压变频调速控制技术的注意事项
高压变频调速控制技术是一种高效的节能技术, 但是其在实际的应用中要注意以下几个方面的内容:1) 高压变频调速控制设备对于电压的波动要具有较强的适应性, 通常要满足在特定的电压波动范围 (一般为-20%~+15%) 可以实现满载输出的要求。但是电厂所用的电源输出电压的稳定性不高, 尤其是在保护分和、切换厂用电源或大型电机启动的时候电压值会低于正常值。因此, 避免由于电压波动所造成设备开关的频繁分和操作, 变频设备要可以承受一定的电压波动。2) 高压变频调速设备的调速必须要通过实际的计算来确定。通常而言, 在风机和水泵在达到60%额定流量值时的节能效果最好, 而不是流量越小, 节能效果就越好。3) 为了避免电厂由于输出电流谐波过大所造成的系统损害以及对计量控制性能与精度的不良影响, 高压变频设备输出电流的谐波不可以超过限定范围。
3 总结
总之, 在当下环境污染日益严重, 能源日益匮乏的情况下, 电厂实行节能控制技术的策略势在必行, 这既是电力企业发展的需要, 也是我国可持续发展战略的要求。自动化控制技术和高压变频调速控制技术是两种有效的节能技术, 应加大其在电厂中的应用与推广力度, 从而实现电厂的节能减排。
参考文献
[1]陈勇.建筑工程项目施工阶段的质量控制[J].四川冶金, 2013.
[2]秦凤龙.高压变频调速控制节能原理分析[J].黑龙江科技信息, 2013.
[3]王荣华, 陆媚.电厂自动化的控制技术运用研究[J].电力科技, 2014.
过程控制及应用 篇2
设备的质量直接影响到设备的性能，因而在设备的整个制造过程中，我方将按照以下检验方案对整个制造过程进行过程控制，具体方案如下：
（1）过程控制和检验
①采购部根据技术部提出的设备材料采购清单采购，主要零部件及材料均向合格供应商采购。外购部件均选用著名品牌产品。
②所有原材料进货时均要求提供材质报告。
③所有外购件进货时均要求提供质量合格证和检验报告。所有材料进厂后，由仓库负责人召集质检部、技术部及车间质检员对材料进行验收，验收合格后方可办理入库手续；验收不合格办理退货手续。
④设备制造严格按图纸和相关的工艺进行，由车间质检部质检员及技术部现场指导员进行监造。
⑤设备制造过程中各零部件均进行首检，自检，检验合格的投入生产，制造后的单件均由过程检验进行逐个检验，制造质量凡达不到规定要求的一律进行返修或由技术部负责人批准后作报废处理。
⑥设备制造工艺流程中规定的质量控制点，由车间负责人填写控制点报审表，由质检部召集技术部及相关人员进行点检，并形成控制点质量检验意见，报项目经理审批处理。
⑦设备整机制造完成后，由质检部召集技术部、车间相关人员进行出厂前的预组装及空载试运转及渗漏试验，检验合格后办理入库手续。
⑧设备的生产过程各工序严格按规定的表格填写详细的检验数据。⑨出厂前对设备进行预组装。设备的空载运行，主要进行设备在没施加负载状态下进行的整体试压及运行。以上检验由质检部门及技术人员一起组合并验收，并记录检验报告。上述设备组装和空载运行调试合格后方可出厂。
（2）中间检验
甲方在制造过程中随时派人去制造厂进行中间阶段的考查、抽检、监查进度，我方将在货物具备出厂条件后，提前10天书面通知招标方派人员去制造厂进行预验收，预验收项目包括：
①产品外观检查； ②技术性能检查； ③系统调试检查； ④施工过程文件资料。（3）出厂检验
在净化装置制造完毕后二周内，乙方通知甲方到制造现场进行出厂验收。在甲方检验人员到达乙方制造厂后, 乙方向甲方检验人员提供检验必要的资料(含图纸)二份，检验完成后由乙方向甲方提供检验记录，一式二份。
过程控制及应用 篇3
关键词模糊PID；工业控制过程；算法；自动化
中图分类号TP文献标识码A文章编号1673-9671-(2011)012-0184-01
随着科学技术和工业现代化的发展，工业生产领域对控制精度、响应速度、系统稳定性及自适应能力要求越来越高。然而在工业过程控制中，总是存在着控制对象具有非线性、时变性、滞后性以及其动力学特性的内部不确定性和外部环境扰动等问题，使传统的控制方法不能满足现在的需要。因此，出现了经典的模糊PID控制理论，而且在工业过程控制领域得到了飞速的发展。模糊PID基于其能对过程控制中的不确定条件、参数、延迟和干扰等进行检测分析，然后通过模糊推理对PID参数进行在线自整定，不但保持着传统PID控制原理简单、鲁棒性强等特性，而且还具有更大的灵活性、精确性和实用性。
1工业过程控制的特点
工业过程控制通常指在化工、石油、冶金、轻工、建材等工业生产过程中的自动化控制技术，由于行业本身所具有的特点，因此对于工业过程控制来说具有许多的复杂性因素，大致特点如下：
1）控制过程的不确定性。由于控制环境和控制对象本身所具有的特性，控制过程中常常存在着无法预知的干扰和随机的变化，不能对被控对象建立准确的控制模型，因此从原理上来说需要达到控制要求存在着困难。而且对于控制的输入来说，每次相同的输入也不能得到相同的输出效果，即对同一个实验来说，无法让它在重复的试验中重复的激励，种种不确定因素的存在，影响着整个控制过程。
2）控制过程非线性。对于线性系统来说，现在已经具有了非常完善的控制理论和方法。在工业过程控制领域，往往存在着一些非线性的控制对象，对于非线性的对象进行精确的控制，就不能在依靠线性控制对象的理论，只有研究出针对非线性的控制理论，才能得到满意的控制结果。
3）控制过程时滞性。工业过程控制中大量的存在着时滞的参量，其时滞的特性不仅影响着控制的稳定性和实时性，而且促使控制系统动态品质差、精确度不高等特点。
2模糊PID控制研究的现状
随着技术理论的不断完善，以及控制理论的迅速发展，在工业过程控制领域出现了许多的控制思想和控制算法，但是PID控制算法始终占据着其强大的重要地位。由于PID控制具有结构简单、实现容易、控制效果好、稳定精度高、理论分析体系完整等特点，在化工、石油、冶金等领域得到了广泛的应用。然而PID控制的整定参数是固定的，对于工业过程控制中的參数变化、时滞性强、干扰强的控制对象，就不能满足其控制性能和控制精确要求。模糊控制理论对于研究对象的描述能在准确和简明之间取得平衡，不需要对控制对象建立精确的数学模型，可以实时的在线调整参数，柔性的达到控制要求。因此，有人提出将模糊控制与传统PID控制结合起来，构成了现在广泛应用的模糊PID技术。模糊PID控制器表现出了在非线性、大滞后、时变性系统中的控制优势，并推导出了其非线性增益的明晰表达式，大量的实际运用表明，模糊控制理论与传统PID控制理论相结合取得了很好的效果，为解决工业过程控制领域的控制问题做出了巨大的贡献。采用模糊控制理论对传统PID控制器的控制参数进行在线自整定，不但克服了系统的不确定性，而且还提高了系统控制的稳定能和鲁棒性。模糊PID控制技术在压力、温度、流量等控制场合得到了大量应用，并取得了很好的控制效果。
3工业过程控制中应用的模糊PID控制算法分析
在工业过程控制领域，存在大量的自动控制算法。如以传统理论为基础的PID控制算法，以现代控制理论为基础的自适应控制、预测控制、神经网络控制及模糊控制等智能控制方法。但目前在工业过程控制现场主要运用的还是模糊PID控制算法，基于其简单、稳定、精度等控制特性得到了飞速的应用。对于模糊控制算法与传统PID的结合形式和参数的整定方法的差异，在实际的工业过程控制现场运用的模糊PID算法通常有如下几种：
1）模糊自整定PID控制算法。该种算法基于对PID参数模糊推导后进行在线自整定，能根据实际的控制结果和控制要求自动调节控制参数，以达到预期的控制精度和要求。具体思想就是找出PID的三个参数与误差和误差变化率之间的模糊关系，在实际的控制过程中通过不断检测误差和误差变化率的大小和变化方向，根据模糊控制理论对PID的三个参数进行在线修正，已达到在不同的暂态控制过程中对PID参数的不同要求，从而使被控对象得到良好的动、静态控制性能。
2）Fuzzy-PI型模糊PID算法。该算法属于混合型的PID控制器，由一个常规积分控制器和一个以误差和误差变化率为输入的普通二维模糊控制器并联而成。通过并联的结构把而着的控制特性进行结合，以使控制对象达到最佳的控制效果。该控制器不仅对于规则的“离散性”引起的余差有很好的消除作用，而且还能很好的消除输入输出量引起的零点附近的极限振荡现象，促使系统成为无差模糊控制系统，具有很好的控制性能。控制原理图如下：
图1Fuzzy-PI型模糊PID控制器结构图
4模糊PID算法应用在温控系统中的程序流程
由于温度具有非线性、时滞性等特点，因此在工业过程控制领域常采用模糊PID控制器进行控制调节。通常的温度模糊运算程序就实现有模/数转换后的值到模糊控制值的运算，常包括求差量化和查模糊表等子程序。
5总结
模糊PID控制器对于非线性、时滞性、不确定性、多变性和强耦合性的控制对象具有很好的控制性能，该控制器能够很好的满足工业过程控制的控制场合。随着社会的发展和工业自动化领域的发展，模糊PID控制技术将在工业控制领域得到飞速的发展和应用。
参考文献
[1]刘骏跃,PID参数的模糊整定器研究,自动化与仪器仪表,2001.
[2]金以慧,过程控制.清华大学出版社,2002.
[3] 刘向杰,周孝信,柴天佑.模糊控制研究的现状与新发展,信息与控制,1999.
过程控制及应用 篇4
工程项目的设计, 需要充分结合建筑工程实际情况, 针对工程所需的后期施工技术、经济和资源投入、环境要求等因素, 进行深入分析与论证, 从而编制工程项目设计工作的开展。建筑工程中对于设计质量的掌控至关重要, 尤其是设计与现实的协调, 所采用工艺的先进性等, 均是保证工程质量的重要因素。
2 建筑工程设计项目过程质量控制要点
2.1 做好事前的控制工作
要想做好建筑工程设计项目过程质量控制工作就必须选择适合的方法, 通过事前控制以及设计阶段的成果优化来予以实现, 保证设计质量能够得到有效的掌控。一般来说, 在事前控制方面主要采取的措施, 就是进行项目的设计策划, 项目负责人和工程的主持人员应当对自身的职责和工作内容予以熟悉和明确, 诸如工程项目的概况、设计应依据的文件、采用的各种基础资料、设计时应当遵循的原则以及设计应当开展的主要内容和方案比较等等, 这些内容都需要项目负责人进行深入了解。
2.2 强化工程设计的标准化工作
在设计阶段, 如果能够强化工程设计标准化, 则该标准的制定应当综合考虑科学技术与先进经验, 综合作为基础和借鉴, 通过各方面的统一商讨后, 经由主管机构进行审核, 待审核通过后予以批准, 最后制定和发布, 为工程设计提供应有的技术准则和标准。该标准对推动技术进步与科技创新方面具有重要的现实意义, 同时也能够为设计质量的控制提供有效保障。
2.3 设计输入控制要点
施工图的设计阶段, 设计输入主要是指将技术条件落实, 由项目负责人将落实的具体情况, 以书面的形式送至甲方进行确认, 然后作为施工图设计的重要依据。技术条件则指的是专业性的技术条件与措施, 包括室外条件、市政条件和建筑本身技术条件等。另外, 还需要确认建筑设计、规划、消防、人防等相关部门的意见, 从而进行设计费用的追加。
2.4 严格选择并审核设计方案
设计方案编制完成后, 还应当对其进行合理考量、选择与审核。通常情况下, 设计方案选择与审核的重点内容, 在于相关设计参数、设计标准和结构的选型方面, 而主要的参考因素则包括工程的功能、外观和安全性能等, 是否符合工程标准。通过审核工作, 找出潜在的问题, 并就提出相应的解决办法。
2.5 内部设计控制要点
建筑工程设计涉及建筑、结构、机电以及各项专业设计, 在进行内部设计时, 应对各接口进行控制。
2.5.1 建筑专业提条件图
如果建筑专业能够为下道专业提供条件图, 则能够全面开展施工图的设计过程。建筑工程后期对于平、立、剖面图所做的任何调整, 均会影响到下道专业设计效果, 所以, 在提出建筑平、立、剖面图的设计与调整时, 必须预先进行审核, 避免由于建筑专业改动, 所导致的其他专业返工问题, 甚至导致工期难以按照计划完成。
2.5.2 建筑提大样图
所设计的建筑大样图中, 应当包括楼梯、电梯、卫生间、墙身节点等主要部位。墙身节点和结构应当紧密相关并紧密配合, 并且同步进行, 从而保证结构与建筑专业之间的统一性, 最终确保建筑立面能够达到要求的设计效果。
2.6 做好设计交底与图纸会审
设计交底的目的, 在于使相关施工、监理单位, 都能够正确贯彻设计者的设计意图, 从而掌握设计的重点问题、疑难问题, 进而能够明确工程设计的要点与质量要求, 确保在施工过程中, 设计意图不被更改, 使工程质量达到相应标准与规范。图纸会审工作的开展, 则可以促进施工单位尽快熟悉设计图纸, 了解设计特点和意图, 及时发现其中存在的技术冲突, 从而制定解决方案。所以, 设计交底和图纸会审工作中, 必须严格按照规范要求进行, 以保证思想和认识上的契合。
2.7 设计输出控制要点
在施工图的设计输出环节, 主要的评审内容包括:设计输出是否满足设计输入要求;各专业的系统配置与设计是否合理;设计深度是否达到工程要求;工程设计的计算结构是否与设计图纸维持一致;设计所选择的材料设备, 是否可靠;设计专业的综合协调性等。设计输出控制在整个建筑工程设计过程中, 相应管理工作应当得到充分的重视。
3 建筑工程设计项目过程管理方法
3.1 过程识别
就体系的角度而言, 为了使组织能够有效运作, 应当注意识别并管理众多的相互关联活动。过程识别的步骤如下: (1) 识别并确定管理模式, 以及所需要的过程, 如客户导向过程、支持过程以及管理过程; (2) 确定以上过程的具体顺序与关联性, 并进行职能的合理分配; (3) 识别并明确过程的有效运行与控制准则; (4) 保证能够获得必要资源与信息, 从而支持过程运行与监视; (5) 实施相应的必要措施, 从而实现过程策划结果, 并对该过程进行持续的改进。
3.2 过程接口
在整个过程中, 各个环节是相互影响、相互作用的, 即为过程接口, 主要是指识别过程中的输出流向。首先应当将全部输人、输出进行彻底盘点和清理, 清除其中无效、无用、不合理或多余的输人、输出等部分, 将一些重复或者相似的输出内容进行高效整合。找出对实现目标有所影响的一些关键活动, 确定活动的要求、相关责任者和主要责任者, 以保证目标的实现。
3.3 绩效考核
绩效考核是进行工程质量评价、分析与目标实现的重要手段。绩效考核的结果, 在整个工程设计过程中形成的, 需要各部分进行高效协调、配合。绩效考核应当融人整个设计中, 将以往的“部门绩效”转变为科学、合理的“过程绩效”考核模式。过程绩效应当制定统一、科学的过程准则, 即是指过程原则、指标、目标及要求等。在制定过程准则时, 应当注意保证所有接口、输出活动的顺利进行, 并针对岗位设置、设备设置和输入信息等, 进行衡量准则的制定。
3.4 过程控制
以结果的过程控制为依据, 进行过程的简化。一般来说, 过程的控制可以分成四个层次, 即:过程方向、过程原则、过程要求和过程程序。而系统的活动则可以采用过程方向进行控制, 而对于具备灵活性特征的活动, 则可以采用过程原则进行控制, 若是简单的活动, 则仅以过程要求加以控制, 复杂活动则采用过程程序控制。
3.5 过程职责
所谓过程职责, 主要指的是利用过程, 决定工程设计管理的相应职责与职权, 确定人数和职能、职能以及部门之间比例关系的合理性。而在整理职责的过程中, 则应当以“二八原则”为准则, 决定其重要职责, 并针对重要的20%职责, 进行合理排序, 删除第二职责, 减少虚职责, 从而达到优化职权的目的。
4 结束语
总而言之, 建筑工程设计过程的管理与控制工作, 其关键在于能否建立一套有效的控制流程, 并针对其中的控制关键点、方法与责任人进行明确规定。建筑工程设计同时也是客户能够参与进来的环节, 因此, 设计师需要具备充足的职业能力, 以引导客户参与其中, 最大限度上提升客户的满意程度。
摘要：工程项目的建设质量, 首先需要通过设计, 来加以具体化。工程项目的设计需要充分考虑到相关技术、工艺、经济成本以及设备、结构等各种因素, 从而避免对整体工程质量造成不良影响。本文探讨了工程项目设计过程中, 对于质量的控制措施, 以供参考。
关键词：建筑工程,设计,质量控制
参考文献
[1]郭凯.工程建设项目设计阶段的质量控制[J].黑龙江科技信息, 2015 (26) :45~46.
[2]张鹏.工程建设中对设计进行质量控制的研究[J].科技资讯, 2014, 12 (20) :118.
过程控制及应用 篇5
我所选择的就读专业是工科类，化学与环境工程学院的过控专业。乍一眼看上去，本专业宏观化工机械操作实用性相对比较强，高等数学高深玄妙的知识领域似乎还很难深入涉足到这门专业的点滴中去。但我从不认为高数的魔力对我知识全面而灵活的运用和牵连假想的影响有丝毫的褪色。由于本专业自身需求和特色，它是为了着重培养具有化工机械、控制管理等工程领域实践创新性的复合型人才。你也可以选择更加优秀而埋头苦学来实现自己考研读博的梦想。由于知识的广元性，你未来毕业后的就业方向选择上也很多元化。如在石油、化工、能源、轻工、环保、医药、食品、机械、劳动安全、航空航天军工等部门从事工程设计、技术开发、设备管理以及科学研究等方面工作的高级工程技术人才。
当然，你要想成功选择就业领域并能自信十足的随手应用而不是让众多可以让你混口饭吃养家糊口的热门领域一一将你当作次品，审核不合格再无情把你给Pass了，你就需要得踏实认真地掌握好你要成为本专业强手的必备基础知识！如普通化学、基础物理、物理化学、工程热力学、高等数学、工程制图、电工及电子技术、流体力学、工程力学、机械设计、化工原理、工程材料与防腐、化工仪表及自动化、过程装备控制技术及其相关应用、过程设备和化工容器方面的设计。当然，在实习训练过程需要培养的能力有工程设计、测控技能、工程科学研究和对新型过程装备技术开发的研制。
但一切这些看似复杂艰深的专业化知识最基本的理论框架和计算运用上的知识点无非都与高等数学知识有着或多或少、千丝万缕般的联系。在此，我并非想要特意去标榜夸大高等数学能够支配、渗透并凌驾于其它学科之上的能力，而是旨在强调：任何专业学科要想被所学之人深入理解、消化记忆并能得心应手运用自如，都有数学领域在里头发挥的巨大作用。从基本的数据处理运算到精确计算布图设计，再到各类物理理论力学对微分几何、积分的普遍应用。从诸多鲜明而强有力的证据当中我敢大胆地说，没有高等数学魔术般潜移默化的巧妙影响，也就不可能恰如其分地将各专业独特魅力发挥到极致了！
记得伟大的哲学家马克思也曾经说过：“高等数学有着如此让人痴醉的神奇力量，学不好它，你似乎很难弄懂真正辩证唯物主义法的奥秘所在了！”高等数学能教给人一种独特而严谨的思维方式和逻辑推理能力，能运用高数的理论角度去分析设计上和力学上的问题，会对你以后投入科学研究起到很重要的作用！
比如说在材料力学中，研究铸造过程中的收缩应力该如何去计算，要知道机械零件在什么地方容易受到较大的力作用，而知道了能承受较大应力的地方才能对零件进行正当有效的防护和检测！而这一切的基础必备知识就很大程度上需要高等数学来作帮忙分析的工具，强而有力的将需要导出的公式及其运算结果一一计算出来。所以，你还能忽略高数在本专业中潜藏着的巨大作用而敢去不用心思花费功夫去领悟它吗？！
高数很重要，而基础理论知识也同等重要。无论是以后做研究开发还是日常运营管理，没有点扎实过硬的高数理论基础，在实际分析解决问题的过程当中你是很难切中要害能剖析到点子上的！找不到问题出现的根本原因所在，那以后类似的大大小小的故障还会相继并反复的出现！你要是在走上实践、参加工作岗位了还会为自己高等数学基础欠缺、理论知识再扎实在问题频繁出现的烦恼之下，你还是会有意无意中去重翻以前课本来加以温习巩固的！
高等数学具有综合性，逻辑性和应用性强等诸多特点。是生物化工工艺、有机化工生产和过程装备控制技术等专业课程的基石。如化学反应工程中涉及到一元函数微积分、常微分方程、分布函数及数字特征；分析化工中涉及到估计、假设、检验等数理统计知识。学习高数就是学习许多专业知识课程的基础！
掌握了高等数学的基本理论和技巧，培养自身抽象概括问题、逻辑推理问题、熟练运算问题、综合分析并解决实际问题的能力上会有不断较大的提高的！也如分析微观空间分子各方向运动情况和受力，利用了函数的对称有界性和统计参量正态分布。由特殊到一般的高数方法，使得能从理论和实践证明上得知理想气体作永不规则的热运动；平衡态下，气体性质与方向无关，每个分子速度按方向分布完全相同，各方向上速率的各平均值相等的重要结论。
关于矢量函数的积分，尤其是当这个函数是空间坐标上x、y、z的多元函数时，还有如线积分，面积分，体积分等其它较为复杂的积分计算（要按不同的定义式来进行求算），例如功的计算就是对一个关于位臵矢量函数
求积分的问题！
作为学习化工工科类的学生，再由于所学过控专业对宏观设备流程、操作控制和需要与机械设备长期打交道、熟练运用的耳濡目染，在知识储备方面，不说要得心应手深入研究，至少你要不想被别人取笑成为门外汉，你就得有着一点过硬的物理化工方面的理论知识和实际运用能力！
例如，导数与微分概念和计算，可以解决求变化率的问题，求物体运动速度，加速度的问题，积分的应用可以解决一些关于某个区域累积量的求解问题。分析利用积分的概念与运算来求解物体的转动惯量。譬如求电场强度等问题都是典型的求关于某个区域累积量的问题，在求解这类问题时，应结合问题的物理意义，明确是在对哪一个变量，在哪个区域上在进行累积、并应充分利用区域的对称性特点，这样就可以将复杂的积分问题简化，降低积分的重数，较简捷地解决具体的实际问题。分析曲线、曲面积分的概念与运算在物理学中应用地非常广泛，灵活应用曲线、曲面积分、往往能使问题得以简化，如在求磁感应强度，磁通量这类问题时，高斯公式往往就狠凑效！
高等数学是在我们完成了实行数学基本知识，基本理论和基本方法的学习基础之上，介绍有关一元函数微积分等内容。这些内容的设臵为我们日后继续学习其它专业课程和今后的实际工作提供了数学基础方法。培养出学生一定抽象思维和概括的能力。有效提高学生综合运用所学知识分析和解决实际问题的能力，提升个人专业理论素养！
我国已经进入了高等教育大众化的阶段，为充分建立我校高水平综合性应用型大学的发展目标，又由于高等数学是作为广大工科类学生一门必备的重要基础课，所以对我们适合工科学科要求的数学思维能力和应用能力都显得尤为重要！数学思维能力是学习现代科技原理和知识的必备能力，这种能力的体现主要落实在吸引我们学生去积极参与关于微元法，新论及数学定理的发现式教育环节中，加强培养数学的应用能力主要落实在关于应用问题的数学建模和解读数学思维能力和运用有关高等数学知识的方法来学好其他专业课程和学科的科技原理的能力，使其更具有自主持续发展的潜能！
过程控制及应用 篇6
【关键词】大跨度；桥梁施工；预应力
一、前言
随着近年来我国经济的高速发展，我国石油化工机械产品发展迅猛，石化机械产品热处理工艺也随之得到较为全面的实施与实践，机械产品热处理工艺在质量上不断发展，持续增高，取得了丰硕的成果。笔者在文中结合石化机械产品热处理工艺过程控制实际，从其中的缺陷入手，对石化机械产品热处理工艺过程控制的问题展开分析，并提出相应的解决策略。
二、热处理工艺概述
我国的石化机械产品里钢材是用的较广的一种材料，但是我们在下文中主要对钢材的热处理进行热处理的工艺的介绍，我们对其进行热处理工艺主要是对其进行材料的退火、淬火、回火。我们在生产中进行退火是对其进行热处理工艺的预备，对其不同工件进行退火处理后，可使得工件内部的内应力与其成份更加稳定，有效的对其钢材的力学性能进行调整，为其热处理下道工序做准备。我们对钢材进行退火主要是对其内的化学成份或是其机械性能进行消除。对其工艺性能进行减少内应力，为其进行最后的热处理工艺做提前的准备。热处理工艺中最重要的处理工艺是淬火与回火，这是在其中应用的较广的，对其石化机械产品进行淬火主是为了提高其整体的强度与硬度，而对石化机械产品进行回火处理，是将其中的淬火应力进行消除处理，对其内的组织进行改变，使得石化机械产品的性能更加稳定，对其热性与其塑性进行提高，我们在其进地回火时不同的温度，会产生不同的回火加工效果，对不同用途工件有不同的性能的具体要求。
三、金属的热处理工序
1、加热
石化机械产品进行热处理的时候，我们要先对其进行机械产品的加热处理，我们设置一个临界点，当加热的温度小于临界点以下时，其机械产品的内部组织不会产生变化。但是我们要想在得到奥氏体组织时，这时对其机械产品的加热就得达到所设置的临界点以上。由此可以看出，温度是加热过程中的一个重要参数。若要使热处理的质量得以保证就必须对加热的温度进行良好的控制。由于工件在加热过程中常常是暴露在空气中的，为了保证经热处理的部件表面性能不受加热过程中氧化、脱碳情况的影响，通常会采取一些保护措施对其保护加热。如真空或是熔融盐加热等。我们通过其上文可知，热处理过程中温度是重要的参考指数，我们要想从热处理工艺中得到想要的质量产品，那么就得对其温度进行控制，我们进行石化机械产品进行热处理时，其往往是工件表面露在外面，在其加工过程中容易产生氧化与脱碳的现象，我们会对其进行一些保护的处理。从最初要其中加入一些简单热源到现在的复杂热源选择，现在我们进行热源选择时，多选择使用电力，因其易于控制，并且其具有绿色环保的特性。进行热处理工艺时其应该根据自身的特点对其进行热源和选择。
2、保温
我们进行石化机械产品进行热处理时，其往往是工件表面露在外面，在其加工过程中容易产生氧化与脱碳的现象，并且一些较大的机械产品进行热处理时，我们要保证其内部受热均匀，这时我们就要对其进行保温处理，我们进行保温处理时其保温方式的选主要是由于部件的大小与其进行保温处理的介质，所以我们通过实验证实，石油机械产品的尺寸越大其热能进行传导就低。这时我们就应该使用很长的时间对其内部进行保溫的处理，以保证其部件内部热力均匀。
3、冷却
进行石油机械产品热处理的最后一道工序时，是热处理的冷却处理，这是热处理中最重要的部骤，我们进行冷却处理工艺时，其不同的处理方法与部件的整体性能正相关，我们必须对其冷却方法进行熟练的掌握，这才能很也的控制其冷却的过程。
四、热处理工艺在石化机械产品中的合理安排
我们进行热处理时，其部件的厚度超过30MM的调质件，我们将其工序安排到中间进行，由于我们进行热处理之前都会对坯件进行粗加工，这时其表面的脱碳层被切除，可以使得工件表面清洁，保证对其进行淬火后其工件整体的硬度较高，其完成淬火后其综合机械性能比其是毛坯时还要高，尤其对于淬透性较差的钢，这样安排可保留较厚的脱碳层。另外在进行热处理时，其对于那种工件表面需要有锐角的部份，我们将其选处理成圆角，其后再进行精加工成型，我们进行留量时，一般以1.5-2mm即可。
石油机械产品进行热理处后，其不需要进行后期的较正处理，但是其扁平件与其细长件就容易产生变形，这时我们在进行其热处理时应该使用压力机校准或是定型夹具，对于必须最终热处理或仅留磨削余量的高硬度零件可通过摸索、掌握热处理的变形规律，采用改变热处理前的公差方法（收紧或移位），对其精度进行保证，石油机械产品内部的应力分布较为复杂，其外表形状也不相同，对其进行热处理后其应力会进行重新的分配，所以其进行变形的规率是复杂的，但是对其中成批进行的零件，其规律很好掌握。我们对加工产品的材料进行选择时，机加工和热处理工艺参数及相关系编制软件，并建立数据库，这样就可以免去技术人员在对其进行设计时，需要对其热处理工艺的手册进行查阅的麻烦，对其整体热处理工艺的编制时间，对其热处理材料的选，还有其工艺参数具有较大的参考作用，使得其成为石油化工机械产品进行热处理人员的未来发展主向。
五、我国石油机械制造业热处理的展望
（一）广泛采用先进控制技术
近期，石油机械设备加工企业进行热处理设备的先进设备的引入，把提高产品质量的炉温测量与炉温控制当成重点，而且加工的工序都采用记录仪，不在需要施工人员进行纸笔记录，使得其不会因其人员的错误产生误差，实现制造工艺过程中的可改变性。连续炉和大型周期式热处理炉的控制系统采用先进的可控硅模块、可编程智能型数显仪表，PID程序调节控制温度，这样可以有效的提高其对热处理进行设备的控制精度。
热处理的加热炉多采用氮气进行保护，其内多是无氧或少氧的，对其热处理加工的零件质量是一个保证，而对零件进行冷却时采用空气冷却器，对其介质的使用温度加以保证，曲轴采用中频感应淬火，这样可以实现零件的在线加工模式，我们热处理施工的企业以经积极的进行热处理工艺与其产品质提高的方法，长期以来，热处理普遍以油、水作为淬火介质，压缩空气、板式或塔式热交换器循环冷却。但是近些年来我国的企业多采用环保水基做为其淬火剂使用，对其工件的变形与开裂进行控制，整体提高了其质量。针对大截面钢淬透性不足和油烟污染等问题，业内企业积极研究某些较高淬透性钢采用可控双液淬火冷却，取得很好的效果。
（二）热处理需要更好适应性的设备
我国目前的熱处理炉虽然其精度较高，但是多数机械的使用多以人员操作为主，全自动的操作较少，机械产品的质量与人的操作相关，所以我们在进行一些量较小或是品种多的情况时，其多使用氛炉进行外理。石油机械产品热处理的企业应该多与其进行此项研究的单位进行联系，研究出一种少氧化处理，盐浴炉是目前一些企业仍在不得不使用的污染重，耗能高的设备，我们正在努力的改变这一现状，但是对其进行改变的根本原因在于对其制造方法进行改变，所以进行热处理工艺施工的企业正在对另一种机工方式进行究，保证其进行热处理技术的工厂在其进行石化机械产品制造 方式的研究，也包括各种装出炉机具、淬火槽冷却循环系统、控制温度调节装置等，使其能够对于这种生产的方式进行接受。
（三）热处理技术实现新突破
我们目前对于热处理产品质量的控制主要是通过其后期的检测进行的，所以如果石化机工产品产生了质量问题，那么其前期生产的产品就会产生大量的损失，我们对其进行热处理的工序的处理，只是为了提高其整体的生产管理水平，目前我国有一批先进的热处理企业，对其新型的热处理设置进行集成化控制系统的选用，可以在机械产品进行大批热处理时，对其进行群体性的控制，对其进行生产的过程时空行金控。保让下其施工工艺的集中管理，场急需可靠的热处理施工工艺模拟、淬透性、淬硬层深度预测系统，希望借助数据库系统进行热处理工艺评定。所以许多的石化机械产品的生产企企对其以经产生了认识，进行热处理的段件多是在完全准花前月下会才可以进行热处理工艺的，在这其中其段件上大量的热能被释放，进行热处理时其还得进行重新的加热处理，所以我们现在希望可以通过对其预热进行处理的工，使得制造企业对其越来越上心，这种技术以经成为企业内部的核心竞争力。现在的热处理行业变得规范化与专业化，以后其相关的材料学与其热处理将会得到更大的发展。
六、结束语
综上所述，本文所提到的石化机械产品热处理工艺过程控制的研究工作，希望可以对石化机械产品热处理工艺过程控制的发展提供参考价值。随着石化机械产品热处理工艺过程控制的不断开展， 对石化机械产品热处理工艺过程控制的研究工作也将成为保障石化机械产品热处理工艺质量的重要工作。
参考文献
[1]顾宝海.石化机械产品热处理工艺过程控制应用[J].机械工程师，2012，10：162-164.
过程控制及应用 篇7
产品质量是在生产过程中形成的,不良的产品质量容易造成废品、返工和投诉等,从而导致人力、物力和财力的浪费与信誉的损失,因此建立积极、主动、有效的预防方法,力争一次做好,有效降低质量成本是现代质量管理所要求的。朱兰博士曾经说过[1]:“20世纪是生产力的世纪,21世纪是质量的世纪”。现代制造业的质量控制,遵循质量是在过程中制造出来和以预防为主的原则,广泛使用统计质量控制(SPC)作为有效的质量分析手段。
目前,企业对SPC的研究或应用大都针对单工序或单独生产线进行控制性能的改进[2,3,4],但是制造加工过程通常需要经过多个工序才能完成,因而以往的模式容易忽略不同工序中各加工要素间存在的相互关联的工艺信息,也未考虑到在制造过程中对不同工序间进行产品加工时所造成的误差传递,缺乏从整体视角对产品制造全过程进行监控及诊断,而且影响产品质量的各个生产环节,当出现重大质量问题时,更多时候只能采用经验评定或各方数据汇总的方法,无法提出相应的纠正措施并具体落实,从而导致重复性质量问题时有发生,很难适应精益生产制造的需要。因此对以供应链流通生产制造全工艺流程为核心的现代钢铁制造业来说,对产品从原料直至成品出厂进行一贯制质量分析、质量跟踪及对异常原因进行追溯非常必要。
随着当前企业各层级基础自动化系统的不断完善,用各种通信手段自动获取制造过程中不同工序或单体设备产生的各类信息已成为可能。为了减少产品和过程的变差,实现产品质量的持续改进,确保企业不同层级的技术人员和管理人员全方位了解生产线全工序情况,避免出现所谓的“信息孤岛”局面,建立一套完整的生产线全工序质量分析系统尤为迫切。基于此,上海宝信软件股份有限公司以虚拟化硬件平台为基础,开发了多工序过程质量控制系统,并成功应用于上海宝钢集团,效果较好。
1系统架构
1.1系统体系架构
基于钢铁企业过程质量管理思想,按照多工序过程质量控制系统的设计模式并结合应用实例,将该系统分为两大部分,4个层次。第一大部分是在线系统实时数据整理部分,包括基础数据层和中央数据库层;第二大部分是具体数据分析应用及用户展示部分,包括数据应用层和结果展示层。
系统体系架构如图1所示。
系统基础数据层主要采集来自不同生产线或机组的在线生产实时数据,如高频过程数据、生产实绩以及检化验、生产计划、性能、合同信息等数据。
中央数据层由操作性数据存储区和系统主题存储区组成,操作性存储区存储基础数据层采集和ETL(抽取、转化、装载)处理后的信息,这些信息包含各生产在线系统的当前实时数据和历史数据。操作性存储区存储的数据再经ETL过程转化成统一的数据格式后,存储在系统主题存储区中,该区包含了按照不同工艺区域或生产工序划分的一系列质量主题。
数据应用层主要包含各种数理统计分析方法和模型库,例如控制图分析、符合评价、方差分析、曲面图分析、帕累托分析和回归分析等方法以及物料树模型和报表模型等。该层通过调用各种分析方法或模型,对中央数据层的数据集进行处理运算,将用户业务需求转换成不同的结果形式。
结果展示层由各类表格、图表、图形等组成。它主要是通过Web的方式,将结果通过浏览器呈现给终端用户。
1.2系统硬件平台
该系统采用基于虚拟平台的三层B/S架构和分布式部署,扩展性较强,用户只需要使用IE浏览器就能够访问系统。平台搭建时采用虚拟化软件对硬件资源进行整合和优化,使资源配置动态化,形成虚拟平台集群,即对若干台物理服务器分别使用虚拟化技术,利用物理服务器强大的处理能力,生成若干个虚拟子机,并进行主机互备,当其中一台虚拟服务器出现故障时,将该虚拟服务器服务切换到其他可用的虚拟服务器上,以保证应用服务的连续性,同时还配合存储阵列和带库,实现数据的集中存储、集中备份以及动态在线迁移。这样,以前的每个传统物理服务器就变成虚拟服务器集群上的每个虚拟应用,从而大大提高了现有资源的利用率,降低了成本,增强了系统和应用的可用性、扩展性及快速响应能力。通过整合服务器,将共用的基础架构资源聚合到存储池中,打破原有的一台服务器一个应用程序模式。系统硬件平台如图2所示。
2系统设计
针对不同工序的质量监控要求,我们运用数理统计方法(如SPC分析等),对生产线中各仪器仪表所指示的大量工艺参数进行加工、整理、存储及主题数据集构建,在此基础上建立物料树模型以实现对多工序质量的跟踪和分析,并自动判断连续生产过程中数据有无变化征兆、有无急剧变化、有无超出控制范围的异常值,为系统应用提供依据;同时针对企业对报表的需求,将主题数据集中的数据转化成相应的静态报表模型或动态报表模型等。
2.1关键监控参数选取、存储和检索
关键监控参数选取是指根据用户的需求,选取产品生产过程中必须控制的关键产品特性参数(KOV),以及利用因果分析或SPC等方法选取相应的关键过程特性变量参数(KIV)。选择关键监控参数时,要充分考虑到本工序与上工序或相邻工序的关联,同时,关键变量必须具备能观性和能控性。
在收集和整合钢铁企业不同生产线过程机系统、MES的KOV和KIV数据的基础上,我们建立了用户使用更为方便的支持产品过程质量分析的平台。该平台存储了海量不同类型、不同采集频率的KIV和KOV数据,其中大部分数据是来自过程机系统的以钢卷为单位并按钢卷长度方向以定长周期采集的高频数据(全长曲线表数据)。这类数据采集精度较高,能直观反映钢卷质量,特别是在发生产品质量异议时,能帮助技术人员详细了解异议卷的生产情况,以利于理赔方案的制定。因此用户往往要求这类数据在线保存24个月甚至更长时间,这导致在系统中形成海量数据。
以往系统的数据存储采用普通存储方式,即所有相关变量数据存储到一个表中,按照这种方法存储,采集的曲线信息越多,全长曲线表的容量就越大,且记录条数多,导致在应用查询中读取或检索相应信息的时间长,有时检索一条信息的时间甚至达到5 min以上,严重影响系统使用。
为了能够有效地存储海量高频数据,缩短读取高频数据表的时间,我们采用表分区的形式存储海量过程机数据,即将表划分为多个数据分区,存储在不同或相同的表空间中,表空间可以对应不同的存储器对象。对采用新存储方式存储的数据进行查询时,只需要扫描相应的分区就能完成查询,不仅为数据库管理员提供了更高的可伸缩性和灵活性,而且改善了数据库的性能和控制能力,为数据归档和单个数据分区复原提供方便。采用新的存储方式后,读取一条带钢数据的时间缩短到1 s甚至ms以内,大大缩短了高频数据的检索时间。
2.2主题数据集构建
系统存储的海量数据来源于不同的生产系统或平台,形式各异且大多是离散数据,难以直接分析,无法支持企业对信息的、历史的、联合的、智能的需求,因此我们在系统中构建了主题数据集,使其不受原生产系统的数据限制,方便技术人员使用。
主题数据集的构建原则是从各目的明确的业务主题出发,综合考虑各业务主题的独立性、特性及其相互之间的数据关系来构建。首先根据预先定义的规则对操作性数据进行过滤,并按照预定数据模型对数据进行转换和加载,使操作性数据变成信息全面、面向业务的主题数据;然后将主题数据加载到系统主题存储区。
下面以某钢企某段时间范围内(如每月),某成品机组镀锡量控制精度(含过程能力指数(CPK))主题数据集构建为例进行说明。镀锡量的精度是体现电镀质量和机组控制水平的一个重要指标,影响镀锡量的因素包括钢卷规格(宽度和厚度)、不同的镀锡量代码、生产班组、机组速度等。各种相关的数据已保存在过程质量控制系统的操作性数据存储区中,我们以钢卷号为关键值,从该存储区的不同表中取出上述提及的相关数据,并形成新的镀锡量控制精度主题数据集。形成过程如图3所示。
通过以上过程,我们得到以时间(月份)为主键,并包括各种相关数据项信息的二维主题表,其中月份、班组、镀锡代码等为离散型变量,钢卷镀锡量为连续型变量。我们需要将待分析的连续型变量,按照企业质量管理工程规范生成新的离散型变量,由于不同镀锡量代码的控制标准不一样,因此为了确定各不同镀锡量控制精度,需对上下表面不同镀锡量代码分别进行统计分析计算,得出该段时间范围内各班的上下表面镀锡量均值Mean、P值(正态分布检验的概率值)、CPK值等。至此,镀锡量控制精度主题集构建完成,它既包含每个时间单位内的班组信息等,同时也包含新生成的镀锡量控制精度指数等离散变量。
2.3物料树模型建立
在钢铁制造业,多工序过程质量控制系统主要是根据合同制造流程来实现全工序的产品质量跟踪和分析。产品生产时,首先是将用户合同在合同处理阶段转化成生产合同,然后根据生产合同通过各工序机组将物料加工成产品从而实现用户合同,因此,合同跟踪从本质上来说就是对物流的跟踪。在在建工序(包括炼钢、热轧、冷轧等工艺环节)产生的实际数据及构建的相关主题数据集基础上,建立以业务为中心的物料树模型,就可以根据在任一机组输入的板坯号、热卷号或冷卷号得到产品一贯制造履历,方便对物流的跟踪;而点击其中任一工艺处理过程,还可以根据该工艺的KOV和KIV进行SPC分析和过程能力评价。业务部门的最终用户也正是需要查看到这些以不同层次汇总的物料树模型,分析并得到所需信息。我们建立的物料树模型结构如图4所示。
由图4可以看出,物料树模型由事实表和维度表组成。事实表是维度表的详细信息描述,由外关键字及事实列组成,包括炼钢信息事实表、热轧信息事实表和冷轧信息事实表,分别存储相关关键工艺参数,各事实表分别包括2类变量:维变量(钢卷信息和物料号等)和可测量量(带钢成分、带钢温度、轧机轧制力、轧辊弯辊力、带钢厚度、乳化液浓度等)。维度表是进入事实表的入口,包括合同维度表(订货信息)、物料维度表(物料生产加工信息)、成分维度表(产品内在化学成分信息)、日期维度表(物料生产时间信息)、炼钢信息维度表(炼钢基础信息)、热轧信息维度表(热轧基础信息)和冷轧信息维度表(冷轧基础信息)。利用物料树模型,不但可纵向针对单工序进行单独分析,也可横向将不同工序连接起来,跟踪产品的所有制造工序并进行相关比较分析,有助于业务人员了解产品工序生产流程,找出各种属性与分析变量之间的潜在规律,用于辅助决策和指导生产。
2.4系统分析
在建立面向多工序产品特性的主题数据集基础上,系统对生产过程进行诊断和分析,并利用多维方法对数据进行深层次数据汇总和分析。
2.4.1 过程诊断与分析
过程诊断与分析主要是对KOV或KIV(如炼钢成分、热轧温度及各机架压下率等、冷轧退火速度、成品力学性能等)进行过程能力和过程符合性评价等,以便对评价中表现出来的过程能力不够和符合性偏低的变量,采取相应措施进行工艺改进。其中,过程能力评价包括计算CPK等重点指标,稳定工序状态下的CPK值一般在1.33～1.67之间[5,6];符合性评价包括计算符合率和命中率等,以确保产品是否已按规范标准进行生产。具体的过程诊断与分析包括:(1)KOV符合性分析,同时提供钻取功能,以便多层面展现数据(汇总数据、详细数据),从而可以逐层追溯,对超出范围的量进行标志和记录并及时提供信息;(2)产品成分、性能、锌层质量等直方图分析(正态检验),监控工艺变量是否服从统计概念上的正态分布,进行正态性检验,即均值、方差、稳定性计算等;(3)各种KIV特性控制图的查询、绘制、判异标准维护、计算各种控制参数,如UCL(控制上限)、CL(控制中心线)、LCL(控制下限)、CPK(过程能力指数)、PPK(过程性能指数)等,并对异常数据进行勾连;(4)KIV趋势图的查询(与单工序机组连接),KOV均值与PPK或CPK的趋势图;(5)曲面图、柱状图、雷达图监控、回归分析等。
以屈服强度性能分析为例,根据识别出来的影响屈服强度的主要因素,建立屈服强度分析模型,采用散点图、一元线性回归和多元线性回归方法,对收集到的数据进行预测并分析变量间的关联拟合程度,对于最终回归得到的结果用回归分析的残差图来评价,如果残差分布呈线性相关,则可认为回归结果可信度好;如果可信度不好,可以对影响屈服强度最大的变量做控制图和趋势图分析,根据异常预警出现的区域,找出造成异常可能的原因,并进行进一步的过程分析,进而为过程改进提供明确方向。
2.4.2 多维分析
由于系统包含大量历史数据,因此为数据的深入分析提供了充足的样本。除了利用前面提到的统计分析方法外,我们还可以对不同类型的变量采取其他常用的分析手段。例如创建符合星型模式概念的逻辑模型,经证实这是用户组织数据的一种有效方法,因为结构良好的关系模型是应用程序的基础,有助于快速构建用于查询和分析的应用程序。
制造过程中的大多数数据本质上是多维的,维度建模技术就是为了多角度、多层次地反映数据之间的这个联系,通过对数据进行重组与综合,组织和建立起数据的多维结构。例如,假设用户是一个热轧厂生产主管,他希望了解2012年12月份轧钢车间乙班,按钢种(或组距)分类计算的小时产量,并且要求在分类变量的基础上进一步汇总数据。那么,我们就可以把要求汇总的分类变量或描述类变量分别设计成各种维度表,例如,产品(热卷信息)、工位(轧钢车间等)、班组、时间、钢种、宽度组距和厚度组距维度表等;把热轧小时产量主题表作为事实表。每个维度表与事实表之间通过相关字段建立连接,这样就可以轻松得到多种维度下的小时产量,由此建立的小时产量多维模型如图5所示,通过该模型可以为决策分析提供数据的多维视图,使各种结果展示更加直观和丰富。
2.5报表模型
现代企业需要针对不同的工艺需求快速完成大多数报表的设计,以满足质量管理的要求。目前企业使用的报表主要可以归类为静态报表和动态报表两种模型,从报表设计的角度来说,模型还可以细分为包括列表、分组、主从、嵌套等各种形式的模型。
下面以分组方式为例,介绍报表模型的产生过程,以分组方式建立报表模型是以列表为基础,对数据做进一步处理,即将同类数据显示在同一个组中,并对该组数据进行统计运算。例如,需要计算“小时产量”时,除了需要计算一段时间范围内总的小时产量外,更多情况下需要计算针对不同分类组合下的小时产量,使技术人员可以及时找出不同因素间的关系。以分组方式建立报表模型时,取主题表中钢卷的宽度组距、厚度组距等变量作为分类变量,以钢卷质量与实际轧制时间的比值作为计算变量,根据不同的分类变量,就可以计算一段时间范围内各种情况下的小时产量。分类变量可以根据企业要求进行调整,最简单的应用是只取一个分类变量,考察在单独的不同分类下的小时产量水平,例如,以班别作为分类变量,可以计算出一定时间范围内各班的生产水平,作为各班绩效考核的依据;以轧制方式为分类变量,可以得到不同轧制方式下的小时产量等。复杂的应用是将某几类分类变量进行交叉组合(例如,可以将轧制方式、宽度组距和厚度组距3种分类变量进行组合),考察针对不同分类组合的小时产量。
3案例介绍
某钢厂通过多工序过程质量控制系统对冷轧成品卷加工过程质量进行实时监控和跟踪,并结合各类统计分析方法,如SPC、正态检验(含T和P指标检验)、曲面跟踪、回归分析等,对产生钢卷质量问题的原因进行分析,其过程如图6所示。监控发现从某月开始,冷轧工序反映热卷来料厚度发生局部波动,导致冷轧轧后产品局部不良,有明显可视边浪,且伴有5～20 mm的厚差,不满足产品放行标准导致机组封闭,于是通过对比F6温度和厚度曲线波形、盒形图及进行相关分析,结果显示带钢厚度波动点与F6机架温度低点位置对应,厚度突变的主要原因为带钢局部温度低,于是对冷轧反馈卷中同批次厚度和板型正常卷与封锁卷进行F6机架温度低点的统计,发现也存在同样的情况。因此采取相应措施,分析厚度参数控制图的异常点区域,将厚度与其他可能造成该参数异常的工艺参数进行相关性评价,对有厚度和温度突变卷在相应变化位置进行取样,做性能和组织分析等,判断哪些参数变化最可能导致厚度超差,进而优先调整这些工艺参数。经过一段时间的跟踪处理,问题得到解决。
4总结
多工序过程质量控制系统自2010年以来,已在钢铁企业应用并不断完善,核心技术的应用可以为现场操作、工艺和设备人员及时提供过程异常数据,对产品性能波动做出科学的预测和分析,针对诊断结论及时调整设备状况和工艺参数。基于多工序的质量控制模式,不仅有利于提升产品质量控制水平和市场竞争力,而且是提高制造能力工作的重要组成部分之一。目前,该系统已逐渐成为企业现场技术人员、质量管理人员重要的数据分析平台。
摘要：针对制造过程质量分析具有可追溯性及一贯制特性,以钢铁企业过程质量管理为例,构建了面向多工序制造的过程质量控制系统。该系统基于虚拟平台架构,综合运用各类统计控制技术,对多工序生产物流进行状态监控、趋势预警和统计分析,通过制造过程中关键监控参数的选取、系统主题数据集的构建以及调用模型和方法进行产品一贯制质量分析。系统以多种方式展示的分析结果可以满足企业需求,提高了生产效率,实现了制造业产品质量控制从单纯的产品检测转向对生产过程的质量控制,提高了质量管理水平。
关键词：过程质量控制,多工序制造,虚拟平台,钢铁企业
参考文献
[1]约瑟夫.M.朱兰,A.布兰顿.戈弗雷.朱兰质量手册[M].焦叔斌,译.5版.北京:人民大学出版社,2003.
[2]金炎.宝钢1550冷轧CAL机组IPC系统[J].控制工程,2004(2):135-137.
[3]余忠华,吴昭同.面向小批量制造过程的质量控制方法研究[J].机械工程学报,2001,37(8):60-64.
[4]苗瑞,孙小明,李树刚,等.面向小批量生产的统计过程质量控制研究[J].计算机集成制造系统,2005(11):1 633-1 635.
[5]袁学成,胡湘洪.统计过程控制(SPC)体系实施指南[M].北京:中国标准出版社,2009.
过程控制及应用 篇8
在污水好氧处理过程中,溶解氧(DO)浓度是好氧处理生化反应过程中一个重要的指标,它能比较直观、迅速地反映整个系统的运行状况,对溶解氧的控制可以直接影响到污水排放进程和系统能耗,因此溶解氧的控制一直受到人们的普遍重视和广泛研究[1]。
由于输入水质水量的剧烈变化,以及微生物生长的复杂性,使得污水好氧处理过程具有多变量、非线性、强耦合、大滞后和不确定性等特点,这导致了采用传统的控制技术如PID控制对DO值进行精密控制难以取得理想效果,故成为工业自动化中较薄弱的环节之一。因此采用切换控制的思想将前馈专家控制、PID控制、专家反馈控制算法结合起来实现无扰动切换专家控制方案。实际应用效果证明了该方案的有效性。
2 好氧工艺流程及控制系统总体方案
2.1 好氧工艺流程
目前污水采用厌氧-好氧相结合的生化处理已较普遍,而好氧微生物必须在有氧的条件下才能使有机物分解成二氧化碳、水、硝酸盐。好氧工艺流程如图1所示。
2.2 曝气池控制
溶解氧的控制是重点也是难点。而曝气池的控制是整个好氧处理过程的核心。如果DO值不进行很好的控制,将会造成整个污水处理过程的失败,图2是曝气池测控系统的设计。
2.3 控制系统总体方案
本系统根据污水处理工艺指标的具体要求,设计了图3所示的基于西门子PCS7软件开发平台的DCS控制系统。系统以AS414H CPU为核心,由操作员站、控制器、远程I/O站以及通讯网络构成三级DCS。AS414H作为系统的控制核心,完成所有回路的控制功能。ET200M作为远程I/O站,用于现场厌氧和好氧处理工段的信号的采集与输出。
系统设置了三级网络:厂级MIS网、工业以太网和PROFIBUS现场总线。其中,PROFIBUS现场总线用于远程I/O站与CPU之间的信息交换,工业以太网用于工控机与CPU之间的信息交换以及工控机与厂级网之间的信息交换。下位机PLC编程软件采用西门子的STEP7 V5.2 SP1版本开发平台,程序主要包括采样和滤波子程序,主要用于对流量、压力、液位以及DO值等信号进行采集。上位机编程软件采用西门子公司的WinCC V6.0 SP1版本开发平台,主要完成现场数据在线显示、工艺报警、PID参数设置等功能。
3 活性污泥系统中曝气过程数学模型的建立
首先根据物料平衡定律并对活性污泥法污水处理系统作出如下假设:①微生物为非自养微生物,其生长率大于死亡率并满足Monod方程;②二沉池无生化反应发生;③回流污泥影响污泥龄与生长系数;④进水生物量为零,完全沉淀后的生物量为零;⑤有机物的饱和常数KS<
3.1 活性污泥系统模型
依据冯裕钊等人2003年在“变参数活性污泥系统的最优鲁棒控制法”一文中提出模型基础上[2],并根据废水处理过程微生物的生长机理和曝气机理及物料平衡:
【输入量】-【输出量】+【反应生成量】=【累积量】
可得活性污泥系统的状态方程,如下式(1)所示:
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式中:x1(t)——微生物的浓度;x2(t)——底物浓度;x3(t)——混合液中氧的浓度;Q——流入量;uH——微生物的最大比增长速率;V——反应器体积;Si——流入污水中的有机物浓度;kd——内在的迟滞系数;C——二沉池浓度因子;QW——污质的流量;η——联系有机物与需氧量的一个因子;fx1——消耗因子;YNH——观察到的生长系数;δ——对溶解氧设定的冲量系数;u——打氧量。
3.2 模型的转换
本文选取曝气量u为控制量,溶解氧浓度x3(t)作为被控量,并将流入污水中的有机物浓度作为扰动,则方程可以表示为式(2):
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式中:
3.3 不确定参数有界系统模型
在污水处理过程中,由于进水流Q、排出污泥泥量Qw、进水微生物的浓度Si、异氧菌的可观测产率YNH在污水处理过程中是随每天的废水进水量、废水水质等其它方面的因素而发生变化的,属于不确定的因素;同时又由于其进水量,废水水质是在一定范围波动的,因而又属于有界的。由以上分析可知:状态方程中的参数是在一定的范围内变动的,系统属于不确定参数有界系统,可以确定参数的变化如式(3):
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根据污水处理的性质及上式中废水动力学参数,冲量系数恒取1,确定该污水处理系统中各参数的上、下界值如下式:
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本文任取一中间状态的模型作为研究的对象,在下面章节中将先对它进行性能分析,然后用模糊控制的串级控制进行控制研究。所取的中间状态模型为:
由自动控制理论可知,实现闭环极点的任意配置的必要且充分条件是系统完全可控,即假如系统是能控的,则可以采用状态反馈将极点置于复平面的任意位置。因此当闭环系统的超调量σ≤10%且ts≤15 s时,根据经验公式undefined和ts=4/ξωn(2%稳态误差)可以得到一对主导极点:p1,2=-0.27±0.36j及S3=-10,其中一对复极点用来满足动态性能的要求,远离虚轴的极点对系统动态性能的影响很小[3]。可得到模型对应的反馈增益矩阵为:
K=4.010 1 7.852 6 5.435 0 (5)
4 溶解氧专家控制算法及仿真
溶解氧控制回路通过调节鼓风量来控制池内溶解氧值的含量,达到有效去除有机物的目的,控制系统结构框图如图4所示。为了保证活性污泥系统的正常工作,在混合液中必须保持浓度在2 mg/L左右的溶解氧,而且以曝气池出口为准[4]。
该回路根据溶解氧偏差e(t)的大小将系统响应分为两个区域,在不同区间采用不同的控制策略,从而增加了系统的控制精度。这两个区域分别是:I区域,当︱e(t)︱≤1时,系统超调不大,控制策略采用细调,即采用前馈专家控制器和PID控制策略(开关由b端切向a端);Ⅱ区域,当︱e(t)︱>1时,系统超调过大,控制策略采用粗调控制策略,即采用反馈专家控制器进行粗调,使系统加快向稳态方向靠近(开关由a端切向b端)。
4.1 前馈专家控制器结合PID控制器设计
专家控制是控制系统总地看作一个基于知识的系统[5]。在建立基于数据库的模糊对象模型时,数据库中每条记录的形式为:(进水流量,进水DO值,变频风机频率)。在本系统中根据实际情况设定输入变量为:进水DO值的变化ΔE1,进水流量的变化ΔE2。输出变量为:控制量输出U2(t)的变化ΔU2。
选择描述输入输出变量:
将输入ΔE1,ΔE2和输出ΔU2进行模糊化,即:进水DO值的变化为{负大,负小,零,正小,正大};进水流量的变化为{偏低,正常,偏高};前馈专家控制器控制量输出的变化为:{零,正小,正中,正大}。
用数学方法表示为:
式中:ΔE1(k)——k时刻的入水DO值变化;E1(k)——k时刻的入水DO值;ΔE2(k)——k时刻的入水流量变化;E2(k)——k时刻的入水流量;ΔU2(k)——k时刻的控制量输出变化;U2(k)——k时刻的控制器输出。
则总结其前馈专家规则如下:
本系统采用的PID控制算法如下:
undefined
由于DO值的变化非常敏感,要求系统超调量小,所以我们引入积分分离PID控制,其算式为:
undefined
即在DO值开始跟踪而偏差较大时,取消积分作用;一旦其接近设定值,引入积分作用消除余差。由合成前馈专家控制器得出的控制量U1(t)和PID控制器得出的控制量U2(t),得控制量:U(t)=U1(t)+U2(t),通过U(t)控制变频风机改变鼓风量,从而达到DO含量控制稳定的目的。
4.2 反馈专家控制器设计
在建立基于数据库的模糊对象模型时,数据库中每条记录的形式为:(DO值,风机频率,鼓风机量)。专家经验提供的是一种根据已知的状态得到应施加控制量的方法,但是,在有些场合下,无法找到这样的专家,而被控对象的模糊模型却己知,那么,就可以根据对象的模糊模型来推断相应的推理规则。
因此用数学方法表示为:
式中:e(k)——k时刻的DO值偏差;Δe(k)——k时刻的DO值偏差增量;F(k)——k时刻的变频风机频率;ΔF(k)——k时刻的变频风机频率增量;V(k)——k时刻的鼓风机鼓风量;ΔV(k)——k时刻的鼓风机鼓风量增量。
则其反馈专家规则总结如下:
4.3 仿 真
用MATLAB对专家方案控制下的曝气池内的溶解氧控制回路进行了仿真研究,将上面介绍的状态空间模型转化为传递函数模型,如下所示:
undefined
根据上面的模型我们首先得到图5所示的开环响应曲线。
作如下仿真:①单纯PID下的算法仿真;②PID+基于经验的专家规则的算法仿真(15条);③PID+基于经验的专家规则+基于模糊思想的专家规则算法仿真(21条);④PID+基于经验的专家规则+基于模糊思想的专家规则算法仿真(45条);⑤PID+基于经验的专家规则+基于模糊思想的专家规则算法仿真(65条)。
通过以上思路,得到以下仿真曲线图。并将这些曲线图进行对比分析。如图6所示,采用衰减曲线法进行PID参数的整定,好氧处理过程工艺要求含氧量波动不能太大,所以超调量必须小,而该PID响应曲线显然不能满足工艺控制需求,需要进行改进。
图7为本文采用的控制算法与PID算法应用于溶解氧控制系统后的仿真曲线对比图,在15 s时加入了50%的阶跃扰动以研究系统的抗扰性,综合考虑各方面的因素,其控制效果较好,能够达到设计要求。
为了比较上述两个控制器的干扰衰减性能,将对象开环比例增益K由1.0 增大到3.8,对应的响应曲线见图8(a),模型参数改变后的响应曲线见图8(b)。可以看出,采用本文专家控制方法能够得到更好的控制性能和鲁棒性,其结果充分证明了新的控制系统较PID控制系统在系统响应速度、超调量以及延迟时间、增强系统抗干扰能力等特性上均有明显优势。
5 小 结
本课题设计的曝气池溶解氧的专家智能控制方案已在污水处理控制系统中成功采用。该系统结构简单、调节时间短、调节精度高、稳态性能好、超调量小,能够很好地完成DO值的自动控制。投入运行后,对系统进行了实时控制。实时控制证明,专家控制不依赖被控对象的数学模型,实现了对时变、非线性和复杂反应过程的控制,取得了较为满意的效果,从而显著降低污水处理的运营成本,提高经济效益。
参考文献
[1]高大文,彭永臻,王淑莹,等.污水处理智能控制的研究、应用与发展[J].中国给水排水,2006,18(6):35-39.
[2]冯裕钊,龙腾锐.变参数活性污泥系统的最优鲁棒控制法[J].中国给水排水,2003,19(3):14-16.
[3]杨智,朱海锋,黄以华.PID控制器设计与参数整定方法综述[J].化工自动化及仪表,2005,32(5):1-7.
[4]唐海,刘桂中,蔡昌风,等.基于CBR的曝气池智能实时供氧控制专家系统的设计[J].中国给水排水,2006,3(32):99-101.
过程控制及应用 篇9
公司在产品生产过程中做了大量的工作, 如首件鉴定、供方监造、检验点前移、首件检验、进货检验、过程检验、最终检验、启用FRACAS系统等。在上述各个控制过程中产生了大量的数据, 然而目前我们缺乏每个环节过程数据的分析, 即缺乏过程能力分析并对过程进行改善。以生产过程产生数据为例, 受人、机器、材料、方法和环境等基本因素的影响, 产品的加工尺寸存在波动。这种波动分为正常波动和异常波动两种。正常波动对产品质量影响较小, 技术上难以消除, 经济上也不值得消除。异常波动由系统原因 (异常因素) 造成, 对产品质量影响大, 但能够通过有效措施避免和消除。因此需要对生产过程进行控制, 消除和避免异常波动, 使过程处于正常波动状态。
统计过程控制 (SPC) 可以有效的解决这些问题。SPC指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控, 科学的区分出生产过程中产品质量的随机波动与异常波动, 从而对生产过程的异常趋势提出预警, 以便生产管理人员及时采取措施, 消除异常, 恢复过程的稳定, 从而达到提高和控制质量的目的。
在我国SPC理论的应用还没有普及。随着市场竞争的日益激烈, 企业对产品质量提出了更高的要求, 特别在全球一体化经济背景下, 企业要想加入全球产业链之中, 就必须按照国际统一的质量管理标准和方法进行质量管理。近年来, 越来越多的国内企业意识到这一点, 纷纷通过了ISO9000、ISO/TS16949等质量管理认证。国际标准化组织 (ISO) 也将SPC作为ISO9000族质量体系改进的重要内容, ISO/TS16949认证也将SPC列为一项重要指标, IRIS认证同样将SPC列为一项重要指标。鉴于此, 世界许多大公司不仅自身采用SPC, 而且要求供应商也必须采用SPC控制质量, SPC业已成为企业质量管理必不可少的工具和质量保证手段, 也是利用高新技术改造传统企业的重要内容。综上SPC具体作用如下:
(1) 提高产品合格率, 降低生产成本, 提高企业效益
(2) 降低产品售后服务费用, 包括因质量原因引发的退货、换货、修理。
(3) 实时监控企业质量管理过程, 全面掌握质量动态, 及时发现质量变异。
(4) 多种控制图提供质量变异分析方法, 提供质量管理决策支持, 使质量管理者能找出真正使质量变异的原因, 有助于企业持续改善质量。
(5) 获得采购商对质量管理的认可, 从而获得更多客户。
(6) 提升现代管理及信息化建设水平, 改善企业形象。
2 过程能力分析
2.1 技术原理
统计过程控制是一种借助数理统计方法的过程控制工具。它认为, 当过程仅受随机因素影响时, 过程处于统计控制状态 (简称受控状态) , 当过程中存在系统因素的影响时, 过程处于统计失控状态 (简称失控状态) 。由于过程波动具有统计规律性, 当过程受控时, 过程特性一般服从稳定的随机分布;而失控时, 过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制。因而, 它强调过程在受控和有能力的状态下运行, 从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。
2.2 关键技术指标
过程能力 (简称PC) 是指过程质量方面的能力。这种能力表现在过程稳定 (受控) 的程度上, 用过程能力指数Cpk表征。Cpk计算步骤如下:
步骤1:计算极差均值 (n表示测试组数, R1为第1组测得N个样件的最大值与最小值的差值;Rn为第n组测得N个样件的最大值与最小值的差值) , N取值范围3~5。
步骤2:计算标准差σ。。其中, d2为中心线系数。参见表1。
步骤3:计算过程能力指数Cpk。
T的大小是标准要求, 往往是根据顾客的要求确定的, 一般是不变的, 因而过程能力指数Cpk主要取决于标准偏差σ, 标准偏差σ越小, Cpk越大。参考评价表见表2。
说明:Cp、Cpk并不是越大越好, 如果过大, 表明过程能力过高, 产生浪费, 需要节俭, 如果过小, 则过程能力不足, 需要进行改善。
3 过程能力实例分析
3.1 沈阳地铁实例分析
由图1工序能力图来看, Cpk值为0.928, 在0.67~1.0之间, 属于第4等级。过程能力不足, 技术管理能力很差, 需整改。
本过程能力不足, 具体原因需从以下几个方面分析:
(1) 从设备、工装方面分析:首先对设备的各种参数进行了评估, 尤其对设备的各种重要参数进行了分析, 初步判断各种参数可能对设备稳定性的影响程度, 经过筛选, 判断转轴的转速对加工的效果有着不同寻常的制约作用, 因此对转轴的转速为300±20r/min, 调整为260±20r/min。
(2) 从人员的作业方法分析, 通过对作业人员作业方法的确认, 作业时完全按照工艺卡片的要求执行, 所以出现的过程波动与作业方法没有任何关系。
(3) 从原材料方面分析, 通过对原材料的复验分析, 原材料的成分与原来的成分相吻合, 所以对出现的过程波动, 与原材料没有任何关系。
(4) 从人员方面分析, 通过对作业人员的工作认真程度、责任心等方面的全方位分析, 确认出现的波动与人员没有任何关系。
(5) 从测量设备方面进行分析, 对过程使用的测量设备进行测量系统的稳定性的分析, 从控制图的点的分布及情况及折线的走势, 可以判断, 出现的波动与测量设备没有关系。从下图即可看出测量系统稳定。
经过调整并重新运行一个月, 运行情况从下图可以看出, Cpk由0.928提高到1.345, 即过程能力明显提高。
3.2 其它应用实例
公司生产部门曾经提出要增加五面铣设备申请, 相关部门利用统计过程能力分析方法对转向架构架加工工序做了三个月控制图分析, 结果显示构架加工过程非常稳定, 不需要进行全数检验, 利用现有检测能力通过抽检即可保证产品质量, 无需增加新设备。
4 结论
应用软件过程质量分析和控制 篇10
关键词：软件过程,软件质量,模型,方法
1 引言
中国经济和社会发展处在重要的战略机遇期。中国政府提出要以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走以科技为先导的新型工业化发展道路。信息产业成为国民经济的基础产业、支柱产业和先导产业。信息化是一项复杂的工程,而应用软件处于整个信息化的顶层,涵盖整个信息系统工程的应用部分。信息化建设中无论是网络建设还是服务器配置,最终的目标还是为了应用软件的应用,应用软件是整个信息系统工程的最终表现形式,并最终实现用户的业务目标。所以,应用软件实施的成功与否,直接关系到信息化的成功,应用软件才是信息化建设中的重中之重。
应用软件的建设一般是周期长、知识密集、高风险的系统工程,其复杂性既由于技术的复杂,又由于协调的复杂,而且当两者结合起来以后,其复杂性就尤其突出。应用软件的实施重点就是保障软件的质量,而应用软件的质量是最难衡量的,首先,应用软件是知识密集型的脑力劳动,由于每个人的能力不同,导致了软件的质量无法简单的衡量;其次,软件最终的形式是一些程序代码,由于业务流程繁杂,而且容易受运行环境的影响,所以不能通过一般简单的感观评估的方法进行质量保证;最后,应用软件开发是一个系统的过程,最注重过程的质量保证,如果问题在最后时刻发现,往往项目已经与事无补。所以,如何有效的保障应用软件的质量一直是一项复杂的课题。
2 应用软件的过程质量分析
由于应用软件的复杂性,分析软件的质量,首先要分析软件开发的过程,建立软件过程的质量模型,然后才能对应用软件的过程质量进行控制分析。由于目前的软件的开发模式很多,如线性顺序模型(The Linear Sequential Model )、原型实现型模型(The Prototyping Model)、快速开发模型(Rapid Application Development Model)、渐近式软件开发模型(Evolutionary Software Process Model)等模型,各种开发模式的不同,导致应用软件的开发过程也存在差异。所以,如果分模型进行软件的过程分析,是非常复杂的。幸好ISO(国际标准化组织)为我们定义了通用的软件工程生命周期,来适应不同的开发模型。在软件工程生命周期中,开发过程如图1所示。由于他是一个通用模型,我们可以在这个模型的基础上分析应用软件的过程质量。
从图中我们可以分析软件过程把软件质量的形成过程分成如下几个阶段:
(1)软件需求分析阶段。这是软件开发过程中最重要的内容,他是应用软件质量的开始,也是应用软件质量的基础,
(2)软件设计阶段。本阶段包括软件的结构设计和软件的详细设计。他决定了软件开发的程序框架,同时,他也要与软件的需求相对应,所以也是应用软件质量控制的重点。
(3)软件编码和测试。本阶段包括应用软件的编码过程和软件的单元测试过程。他最直接的影响软件的质量,同时,单元测试也是后面其他各种测试的基础。
(4)软件集成和软件合格性测试。本阶段主要进行软件模块的组装,同时,对软件各模块之间的功能进行测试。所以,本阶段决定了各模块之间是否能协同工作的质量。
(5)系统集成和系统合格性测试。本阶段主要是对软件在真实环境下的运行情况进行测试,以保障软件质量,以适应他运行的环境。
(6)软件验收。本阶段主要是对软件进行验收,从整体的角度对软件进行分析和评价。
从模型中,还有系统需求分析和系统结构设计阶段,这个过程由于是涉及到系统级的需求分析和系统级的结构设计,超出了本文研究的应用软件的范围,所以本文暂时不对他进行分析。但系统需求分析和系统结构设计对整个系统的质量有很大的影响,尤其是大型系统内各系统的接口、数据资源共享问题,所以,系统需求分析和系统结构设计对系统质量的形成是非常重要的。
针对应用软件质量的形成过程,我们对软件质量的控制主要体现在过程中的质量控制,同时,我们在建立应用软件质量的过程控制模型时还需要考虑质量控制的成本,必须在最关键的地方建立质量控制。所以,我们建立应用软件质量的过程控制模型如图2所示。
控制模型分析如下:
(1)软件需求分析阶段:主要的质量控制手段包括需求过程质量保证,需求评审。
(2)软件设计阶段:主要的质量控制手段包括设计评审。
(3)软件编码和测试阶段:主要的质量控制手段为软件的单元测试。
(4)软件集成和软件合格性测试阶段。主要的质量控制手段为软件合格性测试。
(5)系统集成和系统合格性测试阶段:主要的质量控制手段为系统合格性测试。
(6)软件验收支持阶段:主要的质量控制手段为软件验收测试。
3 应用软件质量的过程控制指标分析
形成应用软件质量的过程控制模型后,需要具体的对过程控制指标进行分析,具体指标分析如下:
3.1 应用软件需求分析阶段
本阶段是软件开发过程的起始阶段,是后面各个阶段的基础,所以本阶段的质量要求非常高。具体手段包括需求过程质量保证和需求评审。
需求过程质量保证主要控制点包括:总体计划是否合理,是否有配置管理计划、需求调研工作计划。调研过程是否按计划进行,调研方法是否合理,是否有调研问题跟踪记录、需求变更流程是否完备,需求是否用户确认等。
需求评审主要控制点包括:需求文档是否描述了详细的功能与能力规格说明,包括性能、物理特性和软件项执行的环境条件。是否描述了验收需求、安全需求、数据需求等内容。是否描述了用户文档、用户操作与执行需求、用户维护需求、易用性需求等内容。另外,需要评审需求文档是否与合同有可追溯性和一致性,与业务目标和系统建设目标是否一致等。
3.2 应用软件设计阶段
设计阶段是关系到后面开发质量的重要环节,同时,他也起到承上启下的作用,即把用户的需求与真实的程序语言关联起来。设计阶段重要的质量控制手段就是应用软件的设计评审。主要分析的内容包括与软件需求的可追溯性和一致性,所采用的设计方法和标准的适宜性;后期开发、运作与维护的可行性等。
设计阶段在进行设计评审的过程中,除了运用和需求评审一样的审核手段外,还有一些技术手段来进一步确定软件设计,主要如表1:
3.3 软件编码和测试阶段
本阶段的质量控制手段主要是软件单元测试,软件单元测试的对象是可独立编译或汇编的程序模块。单元测试在开发阶段后期同步进行。软件单元测试的目的是检查每个软件单元能否正确地实现设计说明中的功能、性能、接口和其他设计约束等要求,发现单元内可能存在的各种差错。
软件单元测试一般应符合以下技术要求:对软件设计文档规定的软件单元的功能、性能、接口等应逐项进行测试;每个软件特性应至少被一个正常测试用例和一个被认可的异常测试用例覆盖;测试用例的输入应至少包括有效等价类值、无效等价类值和边界数据值;在对软件单元进行动态测试之前,一般应对软件单元的源代码进行静态测试;语句覆盖率达到100%;分支覆盖率要达到100%;对输出数据及其格式进行测试。
3.4 软件集成和软件合格性测试阶段
本阶段的质量控制手段主要是软件合格性测试或者软件集成测试,测试的目的是检验软件单元之间、软件单元和已集成的软件系统之间的接口关系,并验证已集成软件系统是否符合设计要求。
软件合格性测试一般应符合以下技术要求:软件要求的每个特性应被至少一个正常的测试用例和一个被认可的异常测试用例覆盖;测试用例的输入应至少包括有效等价类值、无效等价类值和边界数据值;应逐项测试软件设计文档规定的软件的功能、性能等特性;应测试软件之间、软件和硬件之间的所有接口;应测试软件单元之间的所有调用,达到100%的测试覆盖率;应测试软件的输出数据及其格式;应按设计文档要求,对软件的功能、性能进行强度测试。
3.5 系统集成和系统合格性测试。
本阶段主要进行系统集成,所以,本阶段的软件基本成熟,需要通过系统合格性测试(系统测试)对软件的质量进行全面的检验。
系统合格性测试一般应符合以下技术要求:系统的每个特性应至少被一个正常测试用例和一个被认可的异常测试用例所覆盖;测试用例的输入应至少包括有效等价类值、无效等价类值和边界数据值;应逐项测试系统/子系统设计说明规定的系统的功能、性能等特性;应测试软件配置项之间及软件配置项与硬件之间的接口;应测试系统的输出及其格式;应测试运行条件在边界状态和异常状态下,或在人为设定的状态下系统的功能和性能;应测试系统访问和数据安全性;
本阶段的质量控制由于是对整个系统的检验,所以,一般根据质量特性的要求,对不同的实际问题应外加相应的专门测试。具体的测试内容如表2所示。
3.6 软件验收阶段
本阶段主要目的是让用户确认软件的质量,所以,验收测试也成为交接软件前的最后一道质量保证手段。验收测试的目的是在真实的用户(或称系统)工作环境下检验完整的软件系统是否满足软件开发技术合同(或软件开发任务书)规定的要求。质量手段几乎同系统合格性测试,只不过由用户来实施,侧重点更注重业务的测试。
4 结论
综上所述,通过应用软件质量过程控制的分析,我们可以得到应用软件过程质量控制的手段和指标。通过实施过程控制手段,可以有效的保证软件的质量。当然,本文提供的只是一个软件过程质量的通用模型和通用的指标,对于具体的项目,需要剪裁使用,如小项目可能只选取比较关键的指标和控制手段,对于大项目或对某方面(如安全)要求比较高的软件,可能还需要在此基础上添加一些控制点。总之,只有通过应用软件质量的过程控制,才能保证软件的过程质量,才最终保证软件的整体质量。
参考文献
[1]冯惠,王宝艾,韩红强.GB/T8566《信息技术软件生存周期过程》新版标准说明[J].信息技术与标准化,2006,(08):40-44.
[2]ISO/IEC12207-1995,Information technologe-Software life cycleprocesses[S].
[3]赵晶华,苏秦.软件需求变更过程质量管理及控制初探[J].计算机应用研究,2004(07):31-33.
过程控制及应用 篇11
【关键词】内部控制；企业；作用
一、内部控制在库存现金收支业务中的应用
现金的流动性很强，企业每天都会发生大量的现金的收支活动。比如发放工资、津贴，支付日常费用等发生现金支出等。现金收支频繁，容易被他人盗用或侵占，因此、进行现金的内部控制极为重要。
1.库存现金收支业务内部控制的目标
管理现金主要应实现下列目标：首先要保证现金存储安全完整，在日常工作中，企业对现金要严格保管，并做到现金账面数和实际数目相符。其次要保证现金收支正确合法。现金收支业务要严格审核，如数收付现金，要符合现金管理规定。再次要保证现金结算及时适当。企业应该合理安排现金收支，以满足企业经营活动的日常需要。
2.库存现金收支业务内部控制的方法
（1）库存现金收支与记账的岗位分离。出纳不得进行会计记账，现金收付记账的会计人员不得经管现金。做到钱账分管。（2）全部收入及时准确入账，并且支出要有核准手续。库存现金的付出应由有关主管人员授权批准，以保证各项现金付出合理合法。现金收入、支出要有合理、合法的凭据。（3）控制现金坐支。当日收入现金应及时全额缴存银行，企业不得从本企业的现金收入中直接支付现金（即坐支）。（4）按日盘点现金，以做到账实相符；现金日记账做到日清月结，账款相符。
3.库存现金收支业务内部控制的关键点
首先是管住现金的流入点。处理现金业务时要搞清楚钱的来龙去脉。同时，对已取得的收入必须及时入账，不得私设小金库，不得账分设账，严禁收款不入账。其次把好现金支出关。审核支出程序是否合法、合理。实际工作中，首先要审核支付申请，看是否有理有据；其次要审核支付程序、权限是否正确，手续是否完备；然后审核支付办理是否按审批意见和规定程序办理，是否及时登记现金和银行存款日记账；再次管好现金盘点关。企业的日常现金盘点要增加不定期抽查次数，尽可能做到增加其他第三者参与盘点或监督盘点工作，保证现金账账相符。
二、内部控制在银行存款收支业务中的应用
1.银行存款内部控制的目标
首先要保证银行存款的安全、完整。企业要重视银行存款的管理，积极做好各项工作。比如，票据是否由专人负责保管，严禁出租、出借银行账户和转让支票的行为，确保银行存款安全完整。其次要确保银行存款账户有足够的数额，以维护企业正确经营所需的资金。企业要防止因缺乏足够的银行存款而丧失了好的投资机会，更不能因为严重的财务危机而造成破产。银行存款的内部控制可以使企业正确经营所需的资金有一定的保证。再次要保证银行存款结算适当及时。不同结算方式的使用范围、条件和结算程序都有不同，企业要按银行规定的结算方式及时、合理安排贷款结算时间和办理结算手续，避免因结算方式处理不当而影响资金使用效率和耽误购销业务。最后要保证银行存款收付正确合法。企业应该严格审核银行存款收付的合法性、合理性，正确和准确计算银行存款收支金额。
2.银行存款内部控制的方法
（1）确立授权与批准的制度。银行存款管理与现金管理一样，都要求建立严格的授权批准制度。银行存款收付业务的发生，需要经过审批人员审批，并授权具体的人员经办，审批一般以签字盖章方式表示。
（2）银行存款收付业务的相关人员职责分离。要做到银行存款收付业务授权与经办、票据保管与银行存款记账人员相分离；票据保管与印章保管人员、登账与审核人员相分离。
（3）严格支票管理。所有的空白支票必须连续编号，空白支票要妥善保管，支票存根要按有关规定妥善保存，任何有文字或数字更改的支票应予作废，并且同其他支票存根一起，按顺序编号并保留。每项支票支出，都必须有经过核准的发票或其他必要的凭证作为书面依据，而必须经过指定的支票签署者的审批并签发。所有己签发的支票，应于当日及时入账，并定期与相关账户核对。
三、内部控制在存货业务中的应用
1.存货业务内部控制的目标
首先是保证存货的账存数和实存数相符。任何财产物资进行内部控制的共同目标就是为了保证账实相符。对于存货而言.数量上要保证相符、价值也要相同，即不存在存货变质、损坏等现象。其次是保证合理经济地购入材料（商品）及制造商品。不合理地购入原材料（商品）、盲目地制造在产品、产成品都会导致巨大浪费和损失。再次是保证存货的计价正确合理，以确保列入利润表的成本恰当。由于市场价格不断波动，以及因膨胀（紧缩）的影响采用不同的计价方法会导致不同的财务结果。所以，应根据经济环境的变化选择恰当的存货计价方式，反映出企业的财务状况比较真实的数据。最后要保证货款支付或负债增加是真实合理的，杜绝违法乱纪行为。
2.存货业务内部控制的方法
（1）存货业务中采取职务分离制度。存货业务中涉及采购、验收、保管领用、盘点、会计记录等工作，从事这些业务的相关人员应适当分离。如采购部门人员与验收、保管人员分离等。
（2）建立存货盘存控制制度。对存货的会计记录通常采用永续盘存制，为保证存货账实相符，应建立定期和不定期的存货盘点制度。仓库保管员比定期盘点库存存货，编制存货盘点表，并提出处迎意见。同时，还应有单位主管领导在内的三人以上不定期进行盘点，以验证盘点表的真实性。年底应抽查存货盘点表，对于账实差异应根据主管领导和相关部门的处理意见，调整存货账务，以确保账账相符。
参考文献：
[1]方满英.内部控制在企业经营活动中的地位与作用[J].科技创业月刊，2005（01）.
过程控制及应用 篇12
产品质量是企业的生命。衡量卷烟产品质量管理水平的高低, 除了要求配方稳定、原辅材料和产品外在质量经检验符合标准外, 还要求实施卷烟加工过程控制, 保障产品在生产过程中质量稳定符合要求。但长期以来, 在卷烟生产过程中同步采集的各种工艺参数和质量检验数据并没有得到充分的利用, 卷烟的加工质量在很大程度上局限于满足工艺技术指标, 以抽样检验评价产品质量, 这种做法存在两个弊端:其一是抽样带有风险性, 经抽样检验判为合格的批次不等于批中每个产品都合格, 经抽样检验判为不合格的批不等于批中全部产品都不合格;其二是检验发现不合格, 损失已经造成。如何利用卷烟生产过程中同步采集的各种工艺质量参数, 从中了解工艺管理、设备管理、质量管理的水平和现状, 从这些数据中发现问题的必然性和偶然性, 并以此来改进和提高卷烟产品的优化与设计技术、工艺工序质量的控制技术、质量评价与分析技术, 为产品质量的改进和提高提供可靠的依据, 以达到更高的质量管理目标;保证在制产品的质量受控, 出现异常时提出报警, 以便及时在人、机、物、法、环方面采取针对性措施, 调整过程状况, 保证过程在制品质量回复稳定;实施卷烟加工过程控制, 提高产品质量稳定性, 使质量管理从被动的事后把关转变为过程中积极的事前预防, 为卷烟加工过程提出新的课题。
2. SPC技术原理和实施该项目的目的和意义
SPC即统计过程控制 (Statistical Process Control) 是一种借助数理统计方法的过程控制工具, 它通过把过程质量特性数据编制成控制图和直方图等的形式, 对生产过程进行分析评价, 根据反馈信息及时发现系统性因素出现的征兆, 并采取措施消除其影响, 使过程维持在仅受随机性因素影响的受控状态, 以达到控制质量的目的。当过程仅受随机因素影响时, 过程处于统计控制状态 (简称受控状态) ;当过程中存在系统因素的影响时, 过程处于统计失控状态 (简称失控状态) 。由于过程波动具有统计规律性, 当过程受控时, 过程特性一般服从稳定的随机分布;而失控时, 过程分布将发生改变。SPC正是利用过程波动的统计规律性对过程进行分析控制的。因而, 它强调过程在受控和有能力的状态下运行, 从而使产品和服务稳定地满足顾客的要求。
SPC在生产过程中的应用主要是指应用统计分析技术对生产过程进行实时监控, 科学地区分生产过程中产品质量的随机波动与异常波动, 从而对生产过程的异常趋势提出预警, 以便生产管理人员及时采取措施, 消除异常, 恢复过程的稳定, 从而达到控制和提高质量的目的。建立SPC控制系统, 就是在生产体系中建立一个实时的动态的质量监控和反馈系统, 能够使生产过程处于统计过程控制之下, 从而保证产品质量并持续满足客户的需求。
运用数理统计方法, SPC可对生产线中各仪器仪表所指示的大量工艺参数进行加工整理, 对生产过程中的重点工序、关键工序和特殊工序进行实时监控, 自动判断连续生产过程中有无变化的征兆、有无急剧的变化、有无超出控制范围的异常值, 从而避免工作人员凭经验判断所产生的失误, 改变产品品质控制仅停留于强调结果评价阶段的现状。
3. 项目主要内涵和实施过程
本项目以广州卷烟二厂生产二部作为试点, 共同调研和确定生产过程中的关键质量控制点, 建立在线SPC控制系统。可以通过该系统及时了解和掌握生产过程质量动态, 探寻表现质量特征的数据及其规律性, 分析卷烟产品生产过程中的质量问题及确切原因, 应用数据和图表评价过程控制的结果, 为优化过程工艺参数设计提供依据, 使单牌号多点生产的卷烟产品的均质化得到控制和保证, 从而确保我公司产品质量的稳定性, 最大限度地缩减过程产品缺陷的数量, 杜绝不合格品的产生。
项目具体实施过程如下:
3.1 过程关键质量特性的确定
根据生产二部的实际情况, 共同对制丝和卷包生产线进行调研, 从而确定生产过程中的关键质量控制点共2 2个, 确定SPC的范围, 制作流程图, 确定关键参数。
3.2 在线SPC系统的购置、安装和调试
确定SPC系统的软、硬件需求及实施环境要求, 购置SPC系统服务器并进行安装和调试, 建立了在线SPC控制系统。SPC系统服务器正式上线启动运行后, 在线S P C控制系统每天定时自动地从生产二部质量管理系统中读取质量数据, 包括22个关键指标。根据数据收集的实际情况, 在系统中为各指标相应设置了推荐使用的SPC控制图。
3.3 SPC知识及其系统应用的培训
项目组人员参加SPC统计知识和SPC系统操作培训, 通过培训, 项目组成员学习和掌握了SPC基本知识及数据采集、图形分析的方法, 能利用在线SPC控制系统对系统收集的数据进行统计过程控制图表化的分析, 为优化过程工艺参数设计提供依据。
3.4 应用系统监控、分析和改善过程质量
质量监控:SPC系统服务器正式上线启动运行, 在线SPC控制系统每天定时自动地从质量管理系统读取关键质量特性数据, 数据自动导入系统设置好的控制分析图表中, 如:单品质分析图 (I-MR, XBarR、XBar-S等管制图) , 针对产品的某一管制特性进行分析, 同时系统对录入的数据进行KPI数值统计, 项目组成员利用在线S P C控制系统可实时了解关键质量特性的控制状况, 实现对过程质量的监控。
分析和改善过程质量 (举例说明) :项目组成员选取较有代表性的指标:双喜 (经典) 成品烟丝含水率作为分析改善的对象, 把学习到的SPC知识和所掌握的如何进行分析、改善的流程、步骤融会贯通到实践工作中。其过程与步骤如下:
3.4.1
通过对控制图的观察发现成品烟丝含水率在某一时期段出现偏离控制限的异常点。
3.4.2
分析成品烟丝含水率与有可能影响其变异的其它因子的关系, 分别建立两两相关性图形, 以查找其相关性的程度。
3.4.3
通过对相关因子在图中点的分布及分析, 发现与成品烟丝含水率有强相关性的关键因素。
3.4.4
经对关键因素进行分析, 发现该因素在过程控制上出现问题而导致成品烟丝含水率出现异常, 项目组根据追寻出的原因, 制定针对性强的相关措施并付诸实施, 结果过程控制得到改善, 控制图显示成品烟丝含水率回复受控状态。
在广东中烟工业有限责任公司技术中心领导的大力支持下, 在品控室和工厂项目组成员的共同努力下, 通过两年有目的、有计划、有选择地开展SPC在生产过程中的应用研究, 基本完成了项目的计划任务。
4. 项目实施后所获得的主要成果
4.1
在线SPC控制体系上线运行后, 双喜 (软经典) 卷烟成品批内焦油量波动同比小于2.0mg;烟支重量标准偏差平均值小于21mg, 同比降低2mg;双喜 (经典) 成品烟丝填充值同比提高0.2cm3/g;整丝率变化率达到93.57~100%。双喜其它牌号的关键质量指标也得到了不同程度的改善。
4.2
在线SPC控制系统的上线运行, 使生产管理人员可以及时了解和掌握生产动态, 应用数据和图表评价过程控制的结果, 为优化过程工艺参数设计提供依据。
4.3
在线SPC控制系统的研究和开发, 为我公司在MES质量管理子系统中建立SPC模块提供宝贵经验;为公司日后在生产管理和质量管理方面推行精益-六西格玛管理模式奠定了基础;为公司实现一牌号卷烟多点生产的均质化控制和管理提供了保障。
5. 结语