从“人控”到“智控”:烘丝工艺的智能化重塑

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近日,在广西中烟南宁卷烟厂制丝车间里,烘丝机正平稳运转。烘丝操作工谭伟站在控制屏前,专注地盯着实时数据曲线,脸上露出轻松的笑容。这一幕,与几个月前车间里的紧张氛围形成鲜明的对比。

每五分钟一次的“心跳考验”

“以前啊,这机器需要时刻伺候着,脾气完全摸不准,平均每隔五分钟就得看看它的筒温和水分,不停动手调调,精神高度紧张,一刻也不敢放松。”谭伟回忆道。烘丝是卷烟生产中最关键的环节之一,以实现“提质、调香、定型”这三大关键目标,直接决定了烟丝的色泽、香气和口感。差之毫厘,失之千里。

“回南天对烘丝出口水分影响大,烘丝筒壁温度最难调的。”制丝车间工艺员谢赞吾说,广西特有的潮湿天气常常让经验丰富的老操作工也措手不及。“空气湿度突然增大,水分控制全靠经验和感觉,一个判断失误,整批烟丝品质就会下降。”

制丝车间技术员覃洪汉补充说:“传统的控制模式存在明显的滞后性,每当烘丝机运行,操作人员必须紧盯筒壁温度和出口水分,频繁干预,不仅劳动强度大,还易因人为因素导致品质波动。当传感器检测到参数异常时,其实问题可能已经发生了一两分钟,操作工就像在‘救火’,永远慢半拍。”总的来看,人工调节已难以进一步提升控制精度和稳定性。

三年数据炼就智能模型

智能化改造迫在眉睫,广西中烟南宁卷烟厂决定以2台薄板烘丝机为试点,推进智能化改造。

系统研发之路充满挑战。“最难的是让机器学会思考,也就是构建算法模型,”分管智能化的副主任唐湛恒坦言,“这部分耗时最长,我们要用历史数据做验证,从海量信息中找出合适的数据,挖掘参数间的关联,识别出真正影响烘后水分的关键变量。”

“在数以万计的数据中找规律,无疑是大海捞针。”技术员覃洪汉回想起当时的情形苦笑道。团队整合了整整3年的生产数据,在建模阶段反复筛选,验证时则针对每个牌号抽取40个批次进行分析。通过大量模拟实验,最终确定了以入口水分、筒壁温度等作为输入变量,出口水分作为输出变量的预测模型。

该系统核心是MPC(模型预测控制)算法。它如何实现精准控制?该系统算法技术负责人李云豪进一步解释:“我们根据不同工况——预热、料头、料中、料尾——参考专家意见确定相关变量,再通过相关性分析剔除波动小或关联弱的参数,建立起出口水分的预测模型。”这一模型能实时感知烘后水分状态,并基于历史与实时数据动态预测未来30秒的水分趋势。例如,当入口水分突然变化,系统会提前预测30秒后的水分值,并自动调整筒壁温度,实现超前控制。这30秒的提前量,成为破局的关键。

试运行阶段是检验模型有效性的关键。“我们先利用真实数据进行离线仿真,比对预测趋势与工艺标准。”覃洪汉补充道,“仿真结果理想后,才进行在线部署。”在实际生产中,团队严密考察模型的实时预测准确性,随后开展试验批次的反控,并对结果进行离线验证。“就是看预测30秒后的水分是否与实际一致,验证模型有没有效。”“一山更比一山难,光是算法模型的选择就让我们头疼,通过大量模拟实验,花了两个多月才解决。”从工艺员到生产操作工再到电气技术员,所有和项目相关的人齐聚现场,大家当时就一个想法:无论如何,也要啃下这块硬骨头。

人与机器的双向奔赴

“一开始我们也抱有怀疑。”烘丝岗位的青年员工秦学敬坦言,“老师傅这么多年的经验,机器一下就能学会?”

转变发生在一个特殊的“回南天”,空气湿度骤增,而智能系统自动生成了控制参数,平稳度过了以往最容易出问题的时段。“那一刻,我相信了数据的自推算能力。”秦学敬说。系统的智能化不仅体现在预测,还在于自适应优化。它可模拟不同入口水分、环境温湿度、供气压力等条件,自动拟合最佳烘丝参数,提前生成调整方案。“这种能力显著提升了响应效率:水分进入稳态的切换响应时间从原来的8分钟缩短至4分钟。”覃洪汉表示。

“现在好了,上了这智能系统,它自己就能找到合适的筒温,头料水分可以快速稳定下来,我们只需要关注下水分整体趋势就行,不用再提心吊胆地来回调了。这么一来,我们省劲了,还更省能源了。”谭伟说道。他还特别提到系统的防差错功能:“筒温设置了上下限,如果超出预设范围的话就无法设置,这也杜绝了误操作风险。”此外,操作界面简洁,配备“一键启动”功能,让新员工也能快速上手。

智能制造的种子生根发芽

试运行期间,系统交出了亮眼成绩单:烘丝温度波动范围从原有的±1.5℃收窄至±0.5℃,物料水分均匀性提升15%,蒸汽消耗量较原系统降低3%。这些数字背后,是控制精度和稳定性的质的飞跃。系统集成多传感器融合感知、AI动态优化算法及数字孪生技术,实时采集温度、压力、风速、物料流量等20余项参数,通过自学习模型动态调整烘丝曲线,彻底告别了传统人工经验调控。其多模态预训练模型还能自动适配新牌号,为未来智能化升级预留了空间。

南宁卷烟厂制丝车间技术人员在研究薄板烘丝机智能化改造(卢忆 摄)

薄板烘丝机智能控制系统的成功落地,标志着南宁卷烟厂制丝车间迈入精细化生产新阶段。车间里,昔日操作工频繁调节设备的场景已渐行渐远,取而代之的是智能系统平稳运行的节奏。正如南宁卷烟厂负责人唐永佳所说:“这不仅是技术升级,更是生产模式的革新。”下一步,该厂将把实施成果转化应用于技改设备智能化规划,推动制丝线全流程数字化、智能化,为工厂向“高端化、智能化、绿色化、融合化”转型注入新动能。在智能控制的护航下,每一批烟丝的品质将更加稳定,每一份匠心都能通过科技精准传递。

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