遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)資料
遠(yuǎn)程溫度控制系統(tǒng)資料,遠(yuǎn)程,溫度,控制系統(tǒng),資料
程序控制實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場總線的時(shí)代已經(jīng)到來
摘 要
工業(yè)的程序控制已經(jīng)經(jīng)過下列的演變過程：直接數(shù)字控制 (DDC-1962),可編程邏輯控制器 (PLC-1972),離散控制系統(tǒng) (直流 -1976), 和域控制系統(tǒng)(FCS-1994). 最近正在發(fā)生的域控制系統(tǒng)變革是fieldbus思想原則(FF)落實(shí)到制造業(yè)環(huán)境內(nèi)。 這篇文章通過在一個(gè)植物網(wǎng)絡(luò)階層的角色以及現(xiàn)場總線思想和較舊的直流模型之間的比較中描述現(xiàn)場總線思想。此外，這篇文章還探討在一個(gè)系統(tǒng)的控制課程和實(shí)驗(yàn)室上結(jié)合對現(xiàn)有的程序訓(xùn)練者上的FF的整合來建立一個(gè)基礎(chǔ)現(xiàn)場總線裝置的網(wǎng)絡(luò)所需的硬件和軟件的指導(dǎo)議題。
前 言
基本現(xiàn)場總線在制造業(yè)環(huán)境中是聯(lián)結(jié)著“智能的”傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)的一種數(shù)字控制網(wǎng)絡(luò)。這是用于截取自動(dòng)化程序數(shù)據(jù)和自動(dòng)化制造制系統(tǒng)的最新技術(shù)。來自直接數(shù)字控制(DDC)到離散控制系統(tǒng)(直流)且現(xiàn)在到域控制系統(tǒng)(FCS)的構(gòu)架的演變在圖圖 1 中被說明。在進(jìn)化的每個(gè)步驟中，程序控制已經(jīng)更接近探測器和發(fā)動(dòng)機(jī)了。
圖 1 控制進(jìn)化 [1]。
圖 2 是從主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)到傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)在測量和控制角度對比例-積分-微分(PID)各項(xiàng)的功能進(jìn)行舉例說明?？刂瞥绦虻倪@一次變化減少了配線,在故障修理中提供援助, 而且減少了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)費(fèi)用。它同時(shí)允許通過任何主機(jī)總線控制總線裝置，這個(gè)主機(jī)是能存在于一個(gè)局域網(wǎng)分支上的任何一個(gè)對現(xiàn)場總線系統(tǒng)裝置用有合適的現(xiàn)場總線的主機(jī)。
圖 2 控制建筑學(xué) [1]。
當(dāng)它是可操作的時(shí)候， FF 系統(tǒng)的另一個(gè)特征是有把 現(xiàn)場總線裝置加入一個(gè)現(xiàn)有的現(xiàn)場總線程序的能力。當(dāng)傳感器被代替或增加新的域裝置的時(shí)候，要使現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)施成為一個(gè)現(xiàn)有的需要更少的程序且不要求關(guān)閉程序系統(tǒng)。
現(xiàn)場總線裝置具備不需要網(wǎng)絡(luò)上的中央計(jì)算機(jī)或數(shù)字處理器為其提供動(dòng)力處理，而能夠在內(nèi)部運(yùn)行程序控制環(huán)。除了網(wǎng)絡(luò)功能的數(shù)據(jù)之外,被擰的FF-雙網(wǎng)絡(luò)電纜能供應(yīng)必需運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)上的所有傳感器和主動(dòng)器的力量。在一個(gè)單一片段上需要達(dá)到32個(gè)裝置的標(biāo)準(zhǔn)。利用中繼器，在一個(gè)單一網(wǎng)絡(luò)上能有多達(dá)240個(gè)現(xiàn)場總線裝置。
兼容性的FF標(biāo)準(zhǔn)支不支持"接線片和play " ？建筑學(xué)。這允許領(lǐng)域裝置從不同的廠商在可行的現(xiàn)場總線模型上被合并，且附加的新域裝置不需要局域網(wǎng)進(jìn)行重構(gòu)。
現(xiàn)場總線系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)。
使用現(xiàn)場總線去描述網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的數(shù)目很多。結(jié)果，現(xiàn)場總線驅(qū)動(dòng)的控制系統(tǒng)的選擇和設(shè)計(jì)中存在相當(dāng)程度上的混亂。圖解3為設(shè)計(jì)工程師在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上的選擇提供了看法?，F(xiàn)場總線區(qū)域網(wǎng)絡(luò)分為離散和過程兩種應(yīng)用策略。更深的可得的自動(dòng)化的程度的不同選擇，從位水平傳感器操作到支持過程控制再到商業(yè)單位的數(shù)據(jù)庫管理和詳細(xì)目錄控制支持程序控制和接口。在離散區(qū)域中，現(xiàn)場總線DP，CAN，Devicenet和SDS 協(xié)議有好廠商支持。在程序控制邊方面,二個(gè)協(xié)議: 現(xiàn)場總線基礎(chǔ)和現(xiàn)場總線PA占有主要優(yōu)勢。
現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展在二十世紀(jì)八十年代中期開始，當(dāng)時(shí)美國的電子工業(yè)協(xié)會(huì)成立了SP5現(xiàn)場總線委員會(huì)。在1992年，當(dāng)Fisher, Rosemount，Yokogawa和Siemens創(chuàng)立了Interoperable系統(tǒng)工程（ISP），以及另外主要的SP50公司，包括 Honeywell,Allen Bradley,和其它形成了WorldFIP標(biāo)準(zhǔn)的群體時(shí)，變化的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字少了。當(dāng)網(wǎng)際服務(wù)和 WorldFIP參加形成現(xiàn)場總線系統(tǒng)(FF)的時(shí)候，較進(jìn)一步的鞏固在1993年發(fā)生了。結(jié)果，兩個(gè)協(xié)議已經(jīng)被應(yīng)用于局域網(wǎng)基本過程控制應(yīng)用中?，F(xiàn)場總線基礎(chǔ),一個(gè)美國和亞洲支持標(biāo)準(zhǔn),而 Profibus PA 標(biāo)準(zhǔn)則在歐洲流行。
現(xiàn)場總線控制建筑學(xué)。
建筑學(xué)使用FF結(jié)構(gòu)包括二區(qū)域網(wǎng)絡(luò)類型，被稱為H1 和 H2。H1片段是一 31.25千字節(jié)每秒用于把FF裝置聯(lián)接在一起的總線結(jié)構(gòu)。H1總線,如圖4中說明,可以是點(diǎn)對點(diǎn),和馬刺或多點(diǎn)，菊花鏈和樹型的總線。A類屏蔽雙絞線電纜是H1的理想接線，也是IEC/ISA物理層明確規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。H1電纜的最大長度1900米也是以同樣的標(biāo)準(zhǔn)明確說明的。在多數(shù)情況下，利用這些線新安裝時(shí)利用現(xiàn)有的設(shè)備線能把電流信號(hào)轉(zhuǎn)化成FF技術(shù)。
如圖 5舉例，擴(kuò)展模塊或聯(lián)接箱被用于建立樹型或星型/雞角型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和在離FF接口一些距離上為H1總線創(chuàng)建多spur 擴(kuò)展模塊的一個(gè)典型結(jié)構(gòu)圖5所示。
圖 5擴(kuò)充模塊[4]。
注意到初始模塊是加在一個(gè)大功率空調(diào)上的終端設(shè)備。而后面的模塊只作為域裝置的終端。初始模塊也為主計(jì)算機(jī)提供一個(gè)連接點(diǎn)。H1總線也必須有終端（一系列電阻和電容）放在總線的兩端來增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的傳輸。一些終端模塊把終端建立在接口內(nèi)。
第二個(gè)局域網(wǎng)FF叫做H2，是一個(gè)高速總線傳輸模型，它作為一個(gè)支柱為H1段服務(wù)。H2 backbone能以 1,2.5, 或 100 兆位每秒的速度運(yùn)行。為一個(gè) H1 和使用 FF 記錄的 H2 區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)典型的結(jié)構(gòu)在圖 6 中被顯示。H1和H2局域網(wǎng)利用FF協(xié)議的典型結(jié)構(gòu)如圖6所示。
圖6 H1和H2區(qū)域網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) [4]
H2 網(wǎng)絡(luò)速度對在靈活的領(lǐng)域裝置和其他的制造硬件之間的數(shù)據(jù)傳輸是有用的，如可編程邏輯控制器和程序分析器。H2允許訪問在萬維網(wǎng)分支上的任何計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)。而且允許程序設(shè)計(jì)者和產(chǎn)品計(jì)劃者直接訪問程序數(shù)據(jù)，以及從遠(yuǎn)程為系統(tǒng)編程的能力。
FF和離散控制系統(tǒng)的比較
離散控制系統(tǒng) (DCS)是當(dāng)前大型控制應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)。
在離散控制系統(tǒng)中,一個(gè)中央處理器，如圖 7,控制所有的參數(shù)。Fieldbus直接地完成在現(xiàn)場總線傳感器或主動(dòng)器 (圖 2)里面移動(dòng)數(shù)據(jù)過濾，轉(zhuǎn)換，調(diào)節(jié)常數(shù)和警報(bào)進(jìn)入領(lǐng)域之。這極大地減少現(xiàn)場總線系統(tǒng)對中央的處理能力的需要。使用現(xiàn)場總線系統(tǒng)中的配置工具配置所有的裝置設(shè)定,包括程序叁數(shù),過程變量和設(shè)置點(diǎn),是可行的。同時(shí), 參數(shù)符號(hào)已經(jīng)被FF裝置制造業(yè)者標(biāo)準(zhǔn)化。這保證了來自不同的制造業(yè)者部門之間的兼容性，而且允許裝置被用于一場 " lug和play " ，有風(fēng)格。[6]
在比較中，DCSs 有一個(gè)所有的傳感器和主動(dòng)器被連接在一起的單一程序控制計(jì)算機(jī)。傳感器和主動(dòng)器來自許多不同的廠商，不過每個(gè)裝置必須配置成能與被選擇的程序計(jì)算機(jī)工作。在離散控制系統(tǒng)上，F(xiàn)F的最大的優(yōu)點(diǎn)是通過域設(shè)備輕易地把信息和豐富的數(shù)據(jù)放到網(wǎng)絡(luò)上。在離散控制系統(tǒng)裝備中，傳感器只為程序變量提供相關(guān)的值。相反,每 FF 領(lǐng)域裝置有能力提供所有會(huì)來自離散控制系統(tǒng) 中央處理器的數(shù)據(jù)。
圖 7-散控制系統(tǒng)過程控制模型。
基本現(xiàn)場總線 系統(tǒng)和離散控制系統(tǒng)共存。這保證了離散控制系統(tǒng)現(xiàn)有投資得到保護(hù)。然而，必須采取行動(dòng)來把兩個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合起來，因?yàn)椴淮嬖陔x散控制系統(tǒng)和FF的功能特性相配。如果一個(gè)系統(tǒng)的裝置用于另一個(gè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)沒，那么FF和離散控制系統(tǒng)之間的特性差別將會(huì)潛在地引起混亂和不期望的系統(tǒng)操作。
實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場總線的介紹。
創(chuàng)建基本現(xiàn)場總線系統(tǒng)的第一個(gè)步驟是選擇控制程序。控制實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)包括若干的程序系統(tǒng), 新的和現(xiàn)有的。許多大學(xué)和學(xué)院的大多數(shù)過程控制實(shí)驗(yàn)室擁有培訓(xùn)者，教授溫度，壓力，流程和水平控制。4-20毫安控制系統(tǒng)和這些模擬器中的單機(jī)PID控制器能通過總線設(shè)備沒有損失4-20毫安控制選項(xiàng)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償。
實(shí)現(xiàn) FF系統(tǒng)需要的硬件和軟件包括:
.有一個(gè) FF 接口卡片和 FF 結(jié)構(gòu)軟件一部計(jì)算機(jī)。
.能為每個(gè)域裝置提供9-32 伏特的直流電壓和大約 20毫安的電流能力的電源。
.阻抗為100歐姆沒法特和最大值3分貝/公里，頻率為31.25仟赫的H1現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)的配線。電纜必須是16-26個(gè)標(biāo)準(zhǔn)度量的屏蔽雙絞線。被推薦的彩色代碼是橘色的或白色的(+)和藍(lán)色的或黑色的。(-)[8,9]
.一個(gè)終端包含一個(gè)電容器 (1 mF) 和一個(gè)電阻 (100 歐姆) 避免電線中的反射信號(hào)?？梢再徺I有合適的電子儀器的終端或者從現(xiàn)有的部門構(gòu)造。[8]
.由一個(gè)電感(5 mH)和一個(gè)電阻(50 歐姆)做成的空調(diào)必須置于電源和網(wǎng)絡(luò)之間。[8]
域裝置, 像傳感器和主動(dòng)器,能從許多公司購買?；粳F(xiàn)場總線在他們的第九頁[9]網(wǎng)頁上列出所有用現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的公司。既然技術(shù)是新的，相對地目前使用的少數(shù)部件可與較舊的4-20毫安的設(shè)備的有用性相比較?；镜牟考菧囟葌鞲衅? 壓力傳感器, 流量傳感器,給～裝閥門遠(yuǎn)程位置調(diào)節(jié)器 ，現(xiàn)場總線-到-電流(4到20毫安)轉(zhuǎn)換器, 和電流(4到20毫安)-到-現(xiàn)場總線的轉(zhuǎn)換器。另外地,"ound卡片"是可用于連接現(xiàn)有的 4-20毫安裝置到現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中。
修正一個(gè)現(xiàn)有的程序流教練器。
現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)和控制系統(tǒng), 在 Penn 州 Altoona 的實(shí)驗(yàn)室被設(shè)計(jì)用于過程控制實(shí)驗(yàn)室，利用現(xiàn)有的流程程序教練器如圖 8所示。
最初的單元橫過一個(gè)碟子孔口，圖 9 連接不同壓力的發(fā)射器,圖 9 ，藉由DP 單元的4 到 20 毫安輸出連接可變速度的馬達(dá)控制器，圖 10 。通過圖 11 的系統(tǒng)方框圖，馬達(dá)控制器改變一個(gè)泵的抽泵能力來控制液體的流動(dòng)。
系統(tǒng)區(qū)劃的一項(xiàng)研究指出，它是筆直向前的有關(guān)一個(gè)容器，單向流程環(huán),壓力孔,泵, 泵馬達(dá)，加速控制,和在線視覺流程指示器的控制問題。
在現(xiàn)場總線解決方面系統(tǒng)包含了相同控制的可變速度泵，通過Smar fieldbus到電流轉(zhuǎn)換器(FI-302)和一個(gè) Honeywell積分壓力傳感器 ( ST3000 一)，如圖 12 中舉例。網(wǎng)絡(luò)顯示在圖 13 中。這些部件是可以通過一臺(tái)有國際儀器AT-FBUS接口卡和國際儀器" Configurator" 軟件包的個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程和配置。這個(gè)訓(xùn)練器被設(shè)計(jì)用于教或示范程序如何驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)部件，而且控制軟件能配置成保持連續(xù)的液體流, 甚至當(dāng)一個(gè)過程干擾出現(xiàn)在系統(tǒng)中也如此。
現(xiàn)有的程序流程訓(xùn)練器如圖 8。
在最初的系統(tǒng)中, 比例積分微分(PID) 控制算法實(shí)現(xiàn)于一個(gè)單獨(dú)的數(shù)字控制器中。在 現(xiàn)場總線含義中，微分壓力傳感器包括(PID)控制器，這個(gè)控制器有內(nèi)在的電子學(xué)，和在系統(tǒng)中監(jiān)視和控制液體流在一個(gè)由用戶設(shè)定的平面的軟件。
在現(xiàn)場總線解釋中，Honeywell DP 域裝置包括一個(gè)鏈活動(dòng)一覽表(LAS) 程序, 這是安裝在他們的微分壓力傳感器中的工廠。LAS 允許來配置和檢測系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)從程序網(wǎng)絡(luò)分離,而不會(huì)造成程序控制的任何分裂或造成流程控制的擾亂。
圖 10 變速驅(qū)動(dòng)。
用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)配置在電流轉(zhuǎn)換器(FI-302)中使用Smar現(xiàn)場總線，這樣來自 DP 傳感器的控制叁數(shù)就可以置入到Seco AC可調(diào)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)有4-20毫安控制中。
所有的實(shí)驗(yàn)室都練習(xí)預(yù)先運(yùn)行于初始的 4 到 20 ma DP，直接適用于現(xiàn)場總線系統(tǒng)。一種變化是學(xué)生必須配置 Honeywell ST3000 微分壓力發(fā)射器，圖12,為適當(dāng)?shù)目刂迫?shù)代替調(diào)節(jié)數(shù)字控制器。除此之外，學(xué)生學(xué)習(xí)使用基本現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)編程，用于域儀器同時(shí)展示對標(biāo)準(zhǔn)的DP單元可用的更大范圍的程序數(shù)據(jù)。
圖 12–Honeywell ST-3000。
微分壓力發(fā)射器
未來擴(kuò)展計(jì)劃
基于初始的FF安裝的成功, 三個(gè)另外的程序訓(xùn)練器將會(huì)被修正適合于基本現(xiàn)場總線技術(shù)。這三個(gè)程序訓(xùn)練器包括一個(gè)溫度教練儀，一個(gè)液體的水平訓(xùn)練儀 , 和壓力訓(xùn)練儀。所有的四個(gè)訓(xùn)練儀將會(huì)被一起聯(lián)接到H2 高速的 (100個(gè)百萬赫茲)總線上。產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)如圖14描述。另外，在H2總線上的主要計(jì)算機(jī)能置于實(shí)驗(yàn)室中教師的位置，以監(jiān)視學(xué)生在FF系統(tǒng)上工作的進(jìn)度。主計(jì)算機(jī)能被學(xué)生利用現(xiàn)場總線系統(tǒng)測試那遙遠(yuǎn)的監(jiān)視和可能的控制。H2總線和主機(jī)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是老師去插入問題或故障到本地網(wǎng)絡(luò)中，促使學(xué)生實(shí)時(shí)檢修故障。
圖 11 系統(tǒng)流動(dòng)概要的。
圖 13 流程訓(xùn)練者的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)。
在三個(gè)另外的訓(xùn)練儀上的FF的實(shí)現(xiàn)與用來轉(zhuǎn)換流程程序訓(xùn)練儀的努力類似。主要的不同是在于適當(dāng)?shù)腇F發(fā)射器和主動(dòng)器的選擇中。目前，所有的技術(shù)都可用于用獨(dú)立的基本現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)對每個(gè)訓(xùn)練器進(jìn)行翻新改進(jìn)并且用 H2總線連接系統(tǒng)。
結(jié)論
現(xiàn)場總線將會(huì)是下一個(gè)因?yàn)橄铝性驎?huì)在制造控制中找到廣泛用途的技術(shù)。當(dāng)必需的和財(cái)政能力允許的時(shí)候，它相對地是容易藉由允許一個(gè)使用者從小的系統(tǒng)和伸展開始減少費(fèi)用,領(lǐng)域配線被減少，而且系統(tǒng)問題的故障修理率得到提高。同時(shí),因?yàn)榛A(chǔ) 現(xiàn)場總線組成成分在公司之間都是并立的, 任何人能為基本現(xiàn)場總線系統(tǒng)的使用創(chuàng)造成份，允許市場上更大的競爭。
主站計(jì)算機(jī)
從站計(jì)算機(jī)
從站計(jì)算機(jī)
從站計(jì)算機(jī)
從站計(jì)算機(jī)
溫度處理
流程處理
水平處理
壓力處理
圖 14- 未來控制實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的劃分。
因?yàn)槭褂没粳F(xiàn)場總線系統(tǒng)的預(yù)期利益, 在教育的環(huán)境中教授基本現(xiàn)場總線系統(tǒng)是很重要的。用這種新技術(shù)來教育未來的工程師是從離散控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)移程序控制到基礎(chǔ)現(xiàn)場總線描述的網(wǎng)絡(luò)的模型關(guān)鍵。
作者：
詹姆士 Rehg 是一個(gè)助理教授和B.S在Penn State Altoona進(jìn)行電子-機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)編程的編程合作者.William H.Swain 和Brain P.Yangula 是在編程上資深的學(xué)生，且在他們的資深項(xiàng)目中研究fieldbus工程。史蒂文 Wheatman 是堡壘華盛頓PA Honeywell 工業(yè)自動(dòng)化 & 控制的主要工程師。
（第二篇）
系統(tǒng)理論和管理控制
Dr.Shahid Ansari
教學(xué)筆記的目的是概述系統(tǒng)理論的中心思想并且展示他們?nèi)绾螢閷W(xué)習(xí)管理控制提供有用的框架。系統(tǒng)理論自身有很大的文學(xué)，且很難去一一證明。這些筆記并不認(rèn)為是包羅萬象的文學(xué)回顧。
了解世界的方法。
科學(xué)家和哲學(xué)家已經(jīng)為我們?nèi)绾卫斫夂驼J(rèn)識(shí)世界的問題進(jìn)行了長久的爭論。了解世界的方法有:描述法和說明法。在描述方面，認(rèn)識(shí)的理論，感知和思想上描述我們這些人類如何組織 stimuli 而且了解他們。在說明法上,有二個(gè)方法去了解世界。第一是簡化論，另一個(gè)是系統(tǒng)論。
簡化論認(rèn)為了解新現(xiàn)象的最好方法是研究它的個(gè)別部分的功能和特性。舉例來說,了解人類身體工作的最好方法是去分析它的組成部分，(器官，肌肉，有機(jī)系統(tǒng)，骨頭,細(xì)胞) 和學(xué)習(xí)每個(gè)部分的特性。
系統(tǒng)論把重心集中在部份之間的關(guān)系,而不是縮小實(shí)體,比如說把人的身體分成部分或元素( 比如說器官或細(xì)胞) , 系統(tǒng)理論把重心集中在安排各部份之間整體工作的關(guān)系。部份被系組織起來的方法和它們?nèi)绾蜗嗷プ饔檬怯上到y(tǒng)的特性決定的。系統(tǒng)的行為與元素的特性無關(guān)。這時(shí)常提到作為一個(gè)整體法去分析現(xiàn)象。
系統(tǒng)論是什么?
在系統(tǒng)理論上的一個(gè)流行的網(wǎng)站提供系統(tǒng)理論的下列各項(xiàng)定義:
系統(tǒng)理論: 對現(xiàn)象抽象系統(tǒng)的跨學(xué)科研究，孤立了他們的物質(zhì)，類型或空間或存在的暫時(shí)范圍。它調(diào)查了從普遍原則到所有的復(fù)雜實(shí)體，和能夠用來描述它們的樣式。
”跨學(xué)科”這個(gè)詞解釋了為什么系統(tǒng)理論在許多學(xué)科中如此的流行。因?yàn)橄到y(tǒng)理論為集中于一個(gè)問題提供了一種語言，而不受學(xué)科約束。這普通的結(jié)構(gòu)或語言在不同的領(lǐng)域，如過程學(xué)，生物學(xué)，系統(tǒng)理論，社會(huì)學(xué)和心理學(xué)是給予系統(tǒng)理論的近乎普遍的要求。
系統(tǒng)理論的二個(gè)版本。
系統(tǒng)理論在人類知識(shí)領(lǐng)域有很長的歷史。一些學(xué)者把系統(tǒng)理論的發(fā)展追溯到亞里斯多德。相比德國哲學(xué)家 Hegel陳述的整體比部分總和要大的思想，大多數(shù)的學(xué)者更贊成整體論，系統(tǒng)思維中心論。系統(tǒng)包含了許多相互關(guān)聯(lián)，相互交織的部分的思想認(rèn)為一旦這些部分集中起來，會(huì)使得整體行為與個(gè)別行為不同和有所區(qū)別。整體論斷言我們藉由學(xué)習(xí)它的各種不同的成份行為不能夠了解整體的行為。
系統(tǒng)理論的二個(gè)版本。第一個(gè)是從古典物理學(xué)出來的，叫做封閉系統(tǒng)。Norbert 維納和羅斯 Ashby 發(fā)展了它的現(xiàn)代版本，稱為控制論。另一個(gè)叫做開放系統(tǒng)，來自于生物學(xué)。它由十九世紀(jì)四十年代生物學(xué)家路得維希提出。
控制論和開放系統(tǒng)思想。
封閉系統(tǒng)思想源于古典的（牛頓）物理學(xué)。牛頓的物理學(xué)基于少數(shù)變量。系統(tǒng)元素 ( 舉例來說行星)以準(zhǔn)確的時(shí)鐘運(yùn)行，而又回到初始平衡的穩(wěn)定狀態(tài)。微小的誤差可以忽略，因?yàn)闀?huì)在對系統(tǒng)有顯著的影響之前被改正?？刂普擃I(lǐng)域例證了封閉系統(tǒng)思想的現(xiàn)代版本，而且它被歸因于 Norbert 維納的工作。
1949 年，Norbert維納 , 麻州理工學(xué)院的一個(gè)卓著的數(shù)學(xué)家和工程師與一個(gè)是腦神經(jīng)外科手術(shù)專家的同事一起吃午餐。維納正在處理電回應(yīng)中干擾聲音系統(tǒng)的這類問題。腦神經(jīng)外科手術(shù)專家正在處理一個(gè)引起病人不能夠正確地判斷物體的距離的神經(jīng)不正常問題。這些病人，當(dāng)嘗試在他們面前拾起一杯水的時(shí)候，會(huì)伸過頭或扣不著。
當(dāng)二位科學(xué)家談話時(shí)，他們各自的問題并不象他們當(dāng)初認(rèn)為的那些完全不一樣。干擾正常系統(tǒng)的電回應(yīng)也是引起肌肉神經(jīng)系統(tǒng)混亂的原因。病人顯然地正在收到來自正在引起肌肉系統(tǒng)官能不良的腦電回應(yīng)。電機(jī)工程問題和神經(jīng)的混亂問題有共同點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)，促使人們?nèi)で笠环N可能用來描述兩者問題的普遍語言。答案是系統(tǒng)理論?，F(xiàn)代封閉系統(tǒng)方法隨著Norbert 維納的控制論的出版而誕生。
控制論領(lǐng)域的發(fā)展允許了不同的學(xué)科以系統(tǒng)理論的通用語言溝通有關(guān)他們的問題。更重要的是，它允許了一系列原理應(yīng)用于控制和規(guī)則的問題。我們發(fā)現(xiàn)允許遠(yuǎn)古水手利用“管理者引導(dǎo)船的系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則和允許機(jī)械的工程師為空調(diào)單元設(shè)計(jì)自動(dòng)調(diào)溫器，企業(yè)家設(shè)計(jì)控制產(chǎn)品質(zhì)量, 天文學(xué)家描述行星的行為, 會(huì)計(jì)員設(shè)計(jì)預(yù)算控制系統(tǒng)的原理相同。我們說這些系統(tǒng)在他們被干擾后通過管理他們自身的反饋信息又回到了平衡狀態(tài)。
圖 1 一個(gè)典型的控制論的系統(tǒng)模型。
圖 1 是以一個(gè)使用加熱器的自動(dòng)調(diào)溫器為例的典型的控制論系統(tǒng)概要圖表。在擾亂已經(jīng)沖破穿緩沖之后，系統(tǒng)又回到了期望的穩(wěn)定狀態(tài)。在我們的例子中，室溫是受控變量,冷空氣是擾動(dòng)變量，而墻壁是被設(shè)計(jì)成把溫度保持在期望水平的緩沖區(qū)。當(dāng)溫度計(jì)反饋回來的數(shù)據(jù)顯示房間太寒冷的時(shí)候(如少于65度)，為了控制溫度，一個(gè)開關(guān) (管制裝置) 把空調(diào)打開?？刂坪凸芾碓谛袨榘l(fā)生后緊接著發(fā)生的想法是控制論模型思想的核心。這種形式的規(guī)則在控制論的用辭中叫做“錯(cuò)誤控制規(guī)則”，且這個(gè)系統(tǒng)被稱為閉環(huán)系統(tǒng)。它的主要特性是在關(guān)于小錯(cuò)誤信息的基礎(chǔ)上操作，避免產(chǎn)生大錯(cuò)誤。
你可能已經(jīng)注意圖1的概要圖表能用來描述傳統(tǒng)的費(fèi)用控制或質(zhì)量控制方法。費(fèi)用被編入預(yù)算而且首先奏效。我們試圖從干擾因素中減輕費(fèi)用。當(dāng)來自預(yù)算 (不一致) 的偏離發(fā)生的時(shí)候,我們利用它作為反饋信息采取正確的措施。工人制造一種產(chǎn)品；檢查員稍后檢查質(zhì)量。利用小樣品，他們看廢品率來改正質(zhì)量問題。關(guān)鍵思想是行為發(fā)生在先，采取措施在后。控制論的封閉系統(tǒng)模型是傳統(tǒng)的費(fèi)用和質(zhì)量管理方法的智力基礎(chǔ)。
在封閉系統(tǒng)中另外要注意的是熱力學(xué)之函數(shù)或最大的混亂趨向的增加。這是因?yàn)橄到y(tǒng)靠近環(huán)境，沒能力輸入能量去抵消熱力學(xué)之函數(shù)的增長。被熱力學(xué)的第二定律例證的這種看法認(rèn)為封閉系統(tǒng)隨著熱力學(xué)之函數(shù)的增加會(huì)不可避免地趨向于崩潰。
生物學(xué)和開放系統(tǒng)思想。
開放系統(tǒng)理論有它的生物學(xué)基礎(chǔ), 特別是達(dá)爾文在物種進(jìn)化論的著作。開放系統(tǒng)理論的流行版本出自路得維希Bertalanffy，他用系統(tǒng)理論的普遍方面描述了主要的思想，并且把它們從封閉系統(tǒng)思想?yún)^(qū)別開來。Bertalannfy強(qiáng)調(diào)封閉系統(tǒng)不適宜于研究生物現(xiàn)象，因?yàn)樯锵到y(tǒng)和它們的環(huán)境，生長，生存互動(dòng)。如圖1所描述，錯(cuò)誤控制規(guī)則工作于穩(wěn)定和良性環(huán)境中。然而，活生物的環(huán)境很不寬廣，而且經(jīng)常不存在從錯(cuò)誤中研究的奢望。封閉系統(tǒng)于開放系統(tǒng)理論之間有四種主要的不同。每種不同在下面將被討論：
1、外部的環(huán)境關(guān)系。開放系統(tǒng)理論把重心集中在一個(gè)系統(tǒng)和它的環(huán)境之間的交換。 因?yàn)樗麄儾煌５剡M(jìn)展并且適應(yīng)他們的環(huán)境需要，所以生物學(xué)的生物是開放系統(tǒng)。 他們的行為是對在他們生存環(huán)境的威脅和可利用資源的一個(gè)回應(yīng)。
2、變量考慮。第二個(gè)方面，區(qū)別開開放系統(tǒng)和封閉系統(tǒng)思想的是包含在其中的一系列變量。一個(gè)封閉系統(tǒng)有一些變量。一個(gè)開放系統(tǒng)典型地處理一系列更加復(fù)雜的關(guān)系。從一個(gè)封閉系統(tǒng)立場看，費(fèi)用和質(zhì)量是需要在公司內(nèi)部管理的內(nèi)部變量。在一個(gè)開放系統(tǒng)中，費(fèi)用和質(zhì)量被看成是外部的驅(qū)動(dòng)變量，而這些變量通過理解環(huán)境在這些變量上的影響來管理。
3、規(guī)則或控制的形式。如圖 1 所示,關(guān)閉系統(tǒng)使用了錯(cuò)誤控制的規(guī)則。這是事實(shí)之后的控制。開放系統(tǒng)使用優(yōu)先控制。在它們發(fā)生和采取有效措施之前，它們被預(yù)料錯(cuò)誤控制，而她們的產(chǎn)生和采取措施又是在最后的輸出之前的。像一只老鼠, 公開系統(tǒng)預(yù)期貓的下一個(gè)動(dòng)作。等候從錯(cuò)誤反饋通常是致命的。這種控制形式被稱為前饋控制。如果費(fèi)用將被處理如一個(gè)開著的系統(tǒng)，它應(yīng)該被控制于產(chǎn)品被生產(chǎn)之前而不是之后。
4、制的目的。不像關(guān)閉系統(tǒng)，開放系統(tǒng)對讓系統(tǒng)返回到某些預(yù)定的穩(wěn)定狀態(tài)不趕興趣。它們認(rèn)為控制的目的是在一條動(dòng)態(tài)路徑上調(diào)整和移動(dòng)系統(tǒng)。開放系統(tǒng)尋求連續(xù)改進(jìn)而不僅僅是穩(wěn)定。它們被說是達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡。
象生物系統(tǒng)，許多系統(tǒng)利用它們的環(huán)境進(jìn)行頻繁的轉(zhuǎn)換操作。他們在他們的邊界里面有許多復(fù)雜的交互作用和相互關(guān)系。為了生存，系統(tǒng)必須發(fā)展和達(dá)到一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡，而不是回到一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。正是基于這些原因，普通系統(tǒng)理論已經(jīng)被應(yīng)用于如管理計(jì)劃和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)這樣的系統(tǒng)現(xiàn)象的研究。在下一張，我們將會(huì)描述一般系統(tǒng)理論的一些重要原則。在這一個(gè)筆記的第二部份中，我們討論這些對研究管理控制系統(tǒng)有用的概念。
一般系統(tǒng)理論的主要原則(GST)。
Kast 和 Rosenzweig(1972)已經(jīng)識(shí)別了GST的幾個(gè)重要概念和原理。從他們的討論中產(chǎn)生了特別引人注目的七種想法或原則，在下面將會(huì)簡要的敘述。(Kast 和 Rosenzweig,1972,圖 1)
對環(huán)境開放。 GST 的第一個(gè)原則是開放系統(tǒng)的概念。正如早先解釋的一樣，封閉系統(tǒng)沒有能力從環(huán)境中吸取能量來抵消建立起來的熱力學(xué)之函數(shù)，所以被一個(gè)很大程度的確定性表征了。開放系統(tǒng)能夠從它們的環(huán)境中吸取能量，且因?yàn)榇?，其能夠超時(shí)地生長和改變。
目的論或目的。GST 的第二個(gè)原則是系統(tǒng)中的行為是目的論的或有目的的。系統(tǒng)被研究被說成是有一個(gè)目標(biāo)。這可能似乎是一份非常瑣細(xì)和明顯的陳述。然而, 在一個(gè)目標(biāo)不是系統(tǒng)內(nèi)在的東西或是本質(zhì)的反映之后，你可能對感激這個(gè)系統(tǒng)。然而,這被歸咎于把現(xiàn)象當(dāng)成一個(gè)系統(tǒng)來研究的人的某種情況。達(dá)爾文在這是歸因于物種的生存目標(biāo)的解釋上得到了喘息。因?yàn)樵谝粋€(gè)生物系統(tǒng)嘗試去生存上沒有一個(gè)絕對的測試，所以這是給模型以力量來解釋這些行為。正在嘗試攜帶食物的昆蟲可能沉迷于本能的行為并非有目的的行為。然而，辯論不在于行為是有目的的或本能的, 它是否藉由歸于我們能更解釋而且預(yù)測螞蟻的行為目的。的確，查爾斯達(dá)爾文能夠藉由歸于生存的目標(biāo)構(gòu)造一個(gè)生物學(xué)現(xiàn)象的非常有力的理論。他能夠提供一個(gè)比生物學(xué)行為和生物學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)的競爭模型更多解釋的說明模型。
在商業(yè)系統(tǒng)中的研究也是一樣正確的。一樣的是真實(shí)的在生意系統(tǒng)的研究中。 古典的經(jīng)濟(jì)學(xué)依靠有目的的行為為公司提供了一個(gè)強(qiáng)大又可行的理論。在他們的情況，公司取利潤最大值，而個(gè)體取公用程序最大值。我們大部份人從未見到 utile ，而且也許大多數(shù)的商業(yè)公司并不關(guān)心利潤最大值。然而,理論的力量在我們能或不能看到utiles或公司是否去爭取最大的利潤的事實(shí)上沒有那么大。藉由歸于那些簡單的目標(biāo)，寧可它是事實(shí)，我們能夠?yàn)檎w經(jīng)濟(jì)平衡構(gòu)造說明模型。
我們在近年來也看到了古典經(jīng)濟(jì)理論的挑戰(zhàn)真正不是來自拒絕目的論的行為，而來自于不同目標(biāo)的替換中。舉例來說藥草西蒙,替換了 satisficing 行為的目標(biāo)并非將在個(gè)體和公司的部份上的行為最佳化來建立他的公司行為理論。同樣地,公司的管理理論取代管理的福祉最大值而不是利潤來解釋公司的行為。所有的這些替代選擇保留了系統(tǒng)理論的目的論假設(shè)。這個(gè)目標(biāo)可能是研究員的一個(gè)發(fā)明，但是說服力在于建立一個(gè)系統(tǒng)的行為說明模型上。
相關(guān)的子系統(tǒng)。一般系統(tǒng)理論的第三個(gè)原則是如一組相關(guān)的子系統(tǒng)的系統(tǒng)概念。這是一項(xiàng)任何系統(tǒng)概念定義，且如先前陳述的，它俘虜了整體行為比個(gè)體行為之和要大的俘虜想法。
整體論或完形意味著我們必須注重于部分和聯(lián)合之間的關(guān)系來了解系統(tǒng)。它警告了系統(tǒng)設(shè)計(jì)者，如果他們在部分上無法認(rèn)識(shí)聯(lián)合和焦點(diǎn)，將會(huì)有不意的后果。
輸入-變形-輸出處理。
第四個(gè)原則是，系統(tǒng)是一個(gè)取輸入并把它們轉(zhuǎn)換成輸出的持續(xù)過程。輸入從環(huán)境獲得，而且輸出在持續(xù)的交換中回到環(huán)境。舉例來說，一個(gè)商業(yè)公司引進(jìn)輸入，像原料和勞動(dòng)力, 再把他們轉(zhuǎn)變成貨物和服務(wù),然后把它們遞送給它的客戶。供應(yīng)者和客戶都是它外部環(huán)境的部份。
反饋。
第五個(gè)主要的原則是反饋的概念。反饋是允許一個(gè)系統(tǒng)獲得它的期望值或穩(wěn)定狀態(tài)。這里有兩種形式的反饋環(huán)。第一種叫做負(fù)反饋或者叫做錯(cuò)誤控制反饋，在這種反饋的信息中，系統(tǒng)的響應(yīng)是在事實(shí)或錯(cuò)誤已經(jīng)發(fā)生之后。系統(tǒng)利用微小誤差的信息來采取正確的措施。另一個(gè)叫做前饋控制。它在本質(zhì)上是預(yù)先的防范。在擾亂能影響系統(tǒng)之前 , 系統(tǒng)預(yù)期可能發(fā)生的東西，而且采取糾正行動(dòng)。自動(dòng)調(diào)溫器利用了反饋信息。保持一艘太空船在它的軌道上需要前饋控制。軌跡必須在太空船離開它的軌道之前的到糾正。
內(nèi)部平衡。
GST 的第六個(gè)原理是涉及系統(tǒng)獲得一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)的能力的內(nèi)部平衡的概念。那是,不像簡單的古典技巧自動(dòng)駕駛裝置喜歡一個(gè)自動(dòng)調(diào)溫器, 系統(tǒng)不回到它的初始狀態(tài)然而，它回到取它的生存和生長的機(jī)會(huì)最大值的狀態(tài)。這個(gè)狀態(tài)可能是或不是系統(tǒng)最初開始的狀態(tài)。
Equifinality。
最后的原則是 equifinality 的概念。Equifinality 被定義為系統(tǒng)從許多不同的初始狀態(tài)來獲得同樣的最后結(jié)果的能力。這就是系統(tǒng)在該系統(tǒng)能從許多不同的初始開始位置找到相同的最后狀態(tài)上展現(xiàn)一個(gè)多數(shù)-單一行為。Equifinality 能被比喻成許多人從不同的方向向一個(gè)目標(biāo)射擊，而所有的子彈都能找到靶眼的情形。
我們剛剛才列舉 GST 的一些主要原則。在這篇論文的最后，我們將系統(tǒng)觀點(diǎn)在理解和設(shè)計(jì)管理控制系統(tǒng)上的應(yīng)用。為了做到這些，我們必須首先從管理控制的工作定義上開始工作。
什么是管理控制 ? " 控制 " 被用于各式各樣的情形來描述許多不同的現(xiàn)象。結(jié)果，不同的科目不同地使用這個(gè)詞語。我們定義如下:
管理控制系統(tǒng)包含了所有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，程序，而子系統(tǒng)被設(shè)計(jì)于引出一個(gè)達(dá)到系統(tǒng)在最高水平性能運(yùn)行的策略目的的行為，而且這個(gè)系統(tǒng)有最少的不意后果和風(fēng)險(xiǎn)。
在這些定義中主要的思想如下?？刂剖怯嘘P(guān)達(dá)成策略的目的。系統(tǒng)必須要達(dá)到一個(gè)良好水平的性能，同時(shí)最大限度減少產(chǎn)生不意后果的機(jī)會(huì)。結(jié)構(gòu)在一個(gè)系統(tǒng)中提及到正式的工作，權(quán)威和職責(zé)任務(wù)。程序是控制完成過程中的工作。子系統(tǒng)通過對激烈行為提供正確的激勵(lì)來支持結(jié)構(gòu)和程序。
管理控制和系統(tǒng)理論。這里有幾種重要的應(yīng)用為管理控制系統(tǒng)的領(lǐng)域提供GST觀點(diǎn)。
首先，以 GST 作為一個(gè)架構(gòu)意味著我們看待管理控制系統(tǒng)必須象利用他們的環(huán)境存在于持續(xù)的商業(yè)中的生物系統(tǒng)一樣相似。如果一個(gè)系統(tǒng)和它的環(huán)境是持續(xù)商業(yè)中的一個(gè)開放系統(tǒng),它就會(huì)認(rèn)為，環(huán)境在決定和解釋它的行為和控制它的命運(yùn)方面非常重要。含意是一項(xiàng)管理控制系統(tǒng)的研究必須從了解并且表征系統(tǒng)環(huán)境開始。系統(tǒng)的環(huán)境可能是良性的(少數(shù)威脅)或不確定的和動(dòng)態(tài)的(迅速的變化)。有效的管理控制系統(tǒng)應(yīng)該符合他們的環(huán)境的需要。
其次, GST 觀點(diǎn)當(dāng)適用于管理控制的時(shí)候會(huì)斷言這些系統(tǒng)展現(xiàn)目的論的或有目的的行為。當(dāng)我們陳述控制的目的是達(dá)成策略的目的和避免不有意的結(jié)果的時(shí)候，我們在我們的管理控制系統(tǒng)的定義中插入這些。
第三,相關(guān)次要系統(tǒng)的概念建議我們應(yīng)該把控制系統(tǒng)看成是包含著許多相關(guān)成分的系統(tǒng)。這些成份中某些可能是結(jié)構(gòu)的成份, 像是信息，權(quán)威代表團(tuán),等等。 其它可能是動(dòng)作的或文化的因素,諸如靈活的行為或建立正確的價(jià)值觀。這些系統(tǒng)是相關(guān)的，這就意味著必須設(shè)計(jì)好沒一個(gè)識(shí)別它在其他部分上的影響。舉例來說，我們應(yīng)該考慮信息如何影響人類和反之亦然。這意思是，給管理控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者的挑戰(zhàn)是把系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)成份集中在一起，且連同它的動(dòng)作和文化的成份系統(tǒng)起來，這樣，三方面的工作就成為了一個(gè)單獨(dú)的整體。
第四,輸入-變形-輸出的觀念連接對環(huán)境的管理控制系統(tǒng)。系統(tǒng)從他們的環(huán)境中獲得輸入，并他們轉(zhuǎn)變成輸出, 然后把輸出送回來進(jìn)入環(huán)境中。為了要設(shè)計(jì)好一個(gè)管理控制系統(tǒng)，它要求我們適當(dāng)理解在環(huán)境哪里找正確的輸入,什么類型的轉(zhuǎn)換特性，而且生產(chǎn)什么輸出。
管理控制系統(tǒng)的不同將會(huì)反映不同的輸入- 變形- 輸出 。舉例來說, 使用一個(gè)大眾的制造業(yè)的程序的制造系統(tǒng)將會(huì)比利用原始制造方法有不同控制形式的控制系統(tǒng)。了解輸入- 變形- 輸出的程序?qū)Q定一個(gè)系統(tǒng)的控制管理系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)參數(shù)很有幫助。
第五, 反饋的想法在設(shè)計(jì)管理控制系統(tǒng)方面是非常有用的。在若干的情形中，一個(gè)系統(tǒng)面臨著是否選擇設(shè)計(jì)反饋或前饋系統(tǒng)的問題。預(yù)算的控制典型地使用負(fù)反饋。經(jīng)濟(jì)和時(shí)常預(yù)測系統(tǒng)使用前饋信息。 一般地前饋控制是比較好的，但是他們是很貴。反饋系統(tǒng)效率不那么好，但設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的費(fèi)用相對要少。
第六,內(nèi)部平衡的概念在管理控制區(qū)域中的意思是不尋求一個(gè)穩(wěn)定的平衡。而是在尋找一個(gè)改進(jìn)狀態(tài)。連續(xù)的改進(jìn)而并非狀態(tài) quo 的維護(hù)在設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)方面變成一個(gè)主要議題。為了使它們的生存機(jī)會(huì)最大化，控制系統(tǒng)必須不斷地注意它們的環(huán)境和改善他們的操作
最后，GST的第七原則和等效結(jié)果的概念有關(guān)。這些對管理控制的有用之處是它阻止設(shè)計(jì)者去尋找一個(gè)最好的方法去處理事情。它認(rèn)識(shí)到對一個(gè)控制系統(tǒng)有許多不同的設(shè)計(jì)能導(dǎo)致同樣的最后結(jié)果。等效結(jié)果的概念刺激設(shè)計(jì)者在系統(tǒng)的任何地方尋求解決方法且在最有效獲得系統(tǒng)目標(biāo)中說明變化。舉例來說，工人的生產(chǎn)力不單會(huì)被工作的策劃影響,也會(huì)被他或她工作所處的社會(huì)環(huán)境影響。因此,工人生產(chǎn)能力的增加,能通過重新設(shè)計(jì)工作或通過重置工人正在操作的社會(huì)系統(tǒng)。
（第三篇）
統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制在包裝業(yè)中的應(yīng)用 - 個(gè)案研究
統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制 (SQC)在產(chǎn)品和現(xiàn)代材料包裝中是不可缺少的一部分．選擇用于解決基本的SQC 的軟件取決定它是否是一種不便的，繁瑣的工作還是能流暢的操作程序的部份。 SQC 軟件必需要不僅能收集質(zhì)量數(shù)據(jù)并且能繪制控制圖表，同時(shí)也要具備能夠讓其成為一個(gè)能較好地運(yùn)行并有效的質(zhì)量系統(tǒng)。
有效地實(shí)行統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制(SQC)是從選擇對公司的質(zhì)量目標(biāo)的最適合的工具和方法開始。因?yàn)槿斯ぶ瞥傻膱D表可能是既累贅又耗時(shí),在以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的SQC使用專門的軟件既適合常式制圖,也是對程序改進(jìn)學(xué)習(xí)的基本。 很多的以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的 SQC 軟件很容易得到。大部分,然而,都是發(fā)展來用于分離出來的制造業(yè)的發(fā)展, 特別是汽車部門, 而且它不符合現(xiàn)代包裝業(yè)和包裝業(yè)者的多樣化要求。當(dāng)評價(jià) SQC 軟件的時(shí)候，包裝生產(chǎn)者和制造業(yè)者在做出他們的選擇的時(shí)候需要注意它的這些缺點(diǎn)。
據(jù)1985 年由西北航空公司質(zhì)量分析家的介紹, 西北的分析,公司 (西北航空公司) 最初把重心集中在程序業(yè)的需要 , 比如食物,藥學(xué)的, 和化學(xué)藥品。很自然，西北航空公司將它的注意集中于與包裝有關(guān)的問題, 是否運(yùn)用到包裝材料或?qū)λ麄兊睦弥小?結(jié)果，西北航空公司質(zhì)量分析家是現(xiàn)在被用于那些工業(yè)的SQC 包裝的領(lǐng)航力量。它的申請范圍從內(nèi)在的質(zhì)量控制和程序的改進(jìn)到廠商證明和管制的服從。
罐頭凸緣。
合適的軟件能簡單有效地應(yīng)用SQC 應(yīng)用程序而且能使制造職員方便及時(shí)地在程序管理的各個(gè)階段使用。通過在裝備期間使用西北航空公司質(zhì)量分析家,舉國一致公認(rèn)的廠商的工程員工們在生產(chǎn)兩件或三件一套的罐子的同時(shí)增加制造的比率時(shí)候，能夠由控制邊緣寬度改善罐子質(zhì)量。
工程師建立一條在使用控制圖解和程序的常式系列能力分析報(bào)告的規(guī)格里面產(chǎn)生容器的形成罐子的線。他們發(fā)現(xiàn)在策劃配置和轉(zhuǎn)變過程中靈活使用SQC的意義遠(yuǎn)大于只是總體上提高產(chǎn)品質(zhì)量。由于在轉(zhuǎn)向上的努力指導(dǎo)其去最好地執(zhí)行，操作的速度也同樣增加了。
這樣的結(jié)果使得讓部分那些擁有SQC 軟件的各類使用者的入門提供簡單便捷的路徑,像定義的設(shè)定(比如規(guī)格限制和計(jì)算方法)和報(bào)告和自動(dòng)化結(jié)合制成圖表能力。結(jié)果工程師完全地得到他們需要的圖表而不需要打亂程序。
在他們的開始分析中，工程師認(rèn)識(shí)到罐頭的線在統(tǒng)計(jì)的控制中是穩(wěn)定的。 (見到圖 1 )。 然而，在如顯示程序能力柱狀圖和報(bào)告所顯示的規(guī)格卻是有欠缺的；Cpk- 理想的是1.3 或更多- 卻只有0.25。由于控制圖解表示了程序是在控制中，工程師沒有浪費(fèi)他們的時(shí)間來調(diào)查特別的因素(舉例來說，操作員，給料,改變改變變化,等等), 而是把重心集中在程序修正改進(jìn)來增加程序能力。除了處理機(jī)器的一般情況之外, 把定心形成已被證實(shí)是的頭對改良程序能力是緊要關(guān)頭的邊緣。
圖 1最初的調(diào)查顯示,罐頭線條能存在于在統(tǒng)計(jì)的控制中,盡管它不是很恰當(dāng)。 因?yàn)樽兓奶貏e因素能被排除，因此程序需要修改。
圖 2用圖表分析說明以線的制造,在機(jī)器改進(jìn)升級(jí)之后,定心程序使系統(tǒng)開始進(jìn)入一種有能力的情況之內(nèi)。結(jié)果，Cpk 增加到可接受的1.335。程序控制中的監(jiān)測控制圖解和程序能力會(huì)繼續(xù)如操作程序的標(biāo)準(zhǔn)部份。由于數(shù)據(jù)文檔和制圖的參數(shù)已經(jīng)建立,統(tǒng)計(jì)質(zhì)量控制制圖同樣也成為線操作人員工作流程中一個(gè)簡單的和正常部份。
在調(diào)整邊緣機(jī)器之后，伴隨著Cpk增加到可接受的1.335，系統(tǒng)開始進(jìn)入一種有能力的情況之內(nèi)。
塑料的容器-非常適用于填充重量控制。
那個(gè)制成圖表和對大量的包裝制造業(yè)的需求分析說明充填物能挑戰(zhàn)。在許多情況, 專們的制圖需要精確的分析和有效解決問題的方法。典型的例子是多洞模型和多頭的填充機(jī)器,時(shí)常稱為 "程序系" 。
程序系將多樣的同一子系統(tǒng)納入一個(gè)單一程序, 像是分開的模子一個(gè)多洞模子的洞。來自次要系統(tǒng)的每個(gè)樣品加上全部的程序一定被獨(dú)立地檢查。為了滿足程序系的特別需要,西北航空公司質(zhì)量分析家在提供中值/個(gè)體(M/I)的控制制成圖表方面是獨(dú)特的。
當(dāng)制造的時(shí)候，一個(gè)包裝制造業(yè)者面對了使人畏縮的數(shù)據(jù)收集和分析問題符合廠商證明需求6盎斯。塑料杯子使用一部40個(gè)洞的注入成型機(jī)器。M/I制成圖表允許他們在監(jiān)測總過程的同時(shí)也可以檢測個(gè)別模子洞的活動(dòng)。杯子制造業(yè)者對 M/I的使用制成圖表提醒杯子的使用者，一個(gè)酵母乳包裝者,也可能使用能成功達(dá)到同等的結(jié)果的技術(shù)操作。
由于每個(gè)洞是一個(gè)獨(dú)立的程序，它會(huì)需要41幅控制視圖完全地檢測杯子的成型過程每個(gè)洞一幅另外加上總程序一幅。圖表會(huì)從所有的數(shù)據(jù)中任意地選擇出抽樣檢查品來自所有的洞數(shù)據(jù),當(dāng)然也會(huì)出現(xiàn)丟失數(shù)據(jù)的現(xiàn)象,那些丟失的數(shù)據(jù)表示不合格的產(chǎn)品。此外,M/I圖解使得他們大幅度地減少了在普通的分析中所需要的時(shí)間,勞力以及花費(fèi)。
M/ I制成圖表易于閱讀和解釋,而且要比多樣可選擇的X-bar圖表容易處理得多。洞經(jīng)常地產(chǎn)生有缺陷的杯子,換句話說,那些顯示不在控制之內(nèi)的程序通過在一幅M/I圖表中洞的數(shù)量被指出來(見到圖 3 )。個(gè)體與以所有個(gè)體的行為為基礎(chǔ)的控制極限一起顯示。 中間部分,代表著總過程的活動(dòng)行為,它是來源于所有中間的數(shù)值控制限制,并通過一條圍繞圖表中間線上下波動(dòng)的線表示出來.這種清晰,易懂的顯示讓制造商完全集中在有問題的洞上,這樣就大幅度地減輕了質(zhì)量控制部門的負(fù)擔(dān).。M/I圖表顯示所有獨(dú)個(gè)模型洞,當(dāng)這些洞不在統(tǒng)計(jì)控制內(nèi)時(shí),總是通過數(shù)字顯示出來。那條上下波動(dòng)的線顯示了整個(gè)過程的活動(dòng)情況。
如圖 3 所示,雖然洞14有一次超出上面的個(gè)體控制限制，而且洞27在檢測過程中曾兩次不在控制之內(nèi),但整個(gè)過程 ( 通過一條上下波動(dòng)的線表示) 都是在統(tǒng)計(jì)的控制中。 在控制圖表的普遍使用過程中不太可能作到提醒工程師們?nèi)プ⒁饷總€(gè)不在控制之中的洞的行為。從所有的 40個(gè)洞中很隨意地抽取樣品, 有缺陷的挑選樣品的可能性幾乎為零。此外,由于洞 27經(jīng)常重復(fù)生產(chǎn)重量不足的杯子,然而它的部分程序?qū)嶋H上是在統(tǒng)計(jì)的控制中(見到圖 4),雖然它經(jīng)常地產(chǎn)生有缺陷的杯子。
圖 4 由于洞27經(jīng)常生產(chǎn)有缺陷的產(chǎn)品，然而它實(shí)際上是在統(tǒng)計(jì)控制中的, 如同在上面指出的一樣，變化的可指定的因素的確認(rèn)需要較進(jìn)一步的分析。
一旦有缺陷杯子的來源被識(shí)別,制造業(yè)者被引導(dǎo)去進(jìn)一步地分析。西北航空公司質(zhì)量分析家允許了他們方便快捷而且獨(dú)立地選擇并為不符合規(guī)格的洞制成圖表數(shù)據(jù),然后進(jìn)行矯正行動(dòng)。一個(gè)柱狀圖的比較,顯示了洞27的單獨(dú)分布, 同時(shí)40個(gè)洞的整個(gè)組的圖示也很清楚地表明洞27生產(chǎn)重量不夠的杯子。(見到圖 5 )。結(jié)果不久就被證實(shí)在使用 t-質(zhì)量分析家的一般統(tǒng)計(jì)學(xué)區(qū)段的測試。
柱狀圖邊與邊的比較代表著全部的程序(左邊)和單獨(dú)的洞27(右邊)表明洞27的值很大程度上移動(dòng)到左邊。換句話說，洞27經(jīng)常地生產(chǎn)重量不足的杯子。
M/ I的包含以杯子出貨到酵母乳處理器的制成圖表導(dǎo)致有多傳感頭的填充機(jī)器的M/I技術(shù)的應(yīng)用 。由于成功地監(jiān)測每個(gè)填充頭的行為,處理器能夠很大程度上減少數(shù)量和費(fèi)用-- 故意裝得太多保證標(biāo)簽填充壓重。 他們的分析被質(zhì)量和充填物的出口路徑程序的檢查過秤員的分析家的數(shù)據(jù)整合的弄得更簡單。
(對于一個(gè)深入的檢查和 M/I的制成圖表能力和應(yīng)用較進(jìn)一步的例子,可參照西北航空公司的"M/I的測量控制制成圖表"小冊子的副本,Perry Holst 和約翰 Vanderveen,M/I的技術(shù)開發(fā)者說道)。
數(shù)據(jù)收集和 Plantwide 數(shù)據(jù)系統(tǒng)的 SQC。
如設(shè)備自動(dòng)化增加的使用，各類工業(yè)的制造業(yè)者正在轉(zhuǎn)向以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)收集及存儲(chǔ)產(chǎn)品數(shù)據(jù)。如果SQC軟件不能夠容易地存取數(shù)據(jù)，然而，在數(shù)據(jù)庫或測試儀器數(shù)據(jù)站中存儲(chǔ)的產(chǎn)品數(shù)據(jù)可能是被限制的值。
這些障礙能被克服,如果SQC軟件能通過在一個(gè)開放的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中移動(dòng)文件來移動(dòng)數(shù)據(jù),如界定的美國信息交換標(biāo)準(zhǔn)代碼-或如果SQC軟件和數(shù)據(jù)來源遵照微軟的開放數(shù)據(jù)庫連接 (公開數(shù)據(jù)庫連接性)標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)和它的自動(dòng)化特征結(jié)合的時(shí)候，質(zhì)量分析家的數(shù)據(jù)連接性特征進(jìn)入測試臺(tái)和制造業(yè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)之內(nèi)為整合使它成為明顯的選擇。(見到圖 6 )。
整合意謂 SQC 制成圖表立刻能被生產(chǎn)而且它在測試階段就是可得的,并增加有效運(yùn)行的可能性。而且,和其他的軟件和系統(tǒng)的質(zhì)量分析家接口。除此之外, 西北航空公司質(zhì)量分析家的運(yùn)行件公用程序,使用像宏一樣的手跡,經(jīng)常自動(dòng)化操作,也重復(fù)制圖工作。當(dāng)越來越多的包裝形成而且填充機(jī)器作為其操作控制而使用商業(yè)管理控制系統(tǒng),整合而且自動(dòng)化 SQC 的能力就變得很必要了。自動(dòng)操作和數(shù)據(jù)路徑的結(jié)合, 無論何時(shí)何地, 都很大程度上使得繪制SQC圖表工作簡單化。
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