【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：Y=f(X)式中，Y為過(guò)程的輸出結(jié)果；X為影響Y的過(guò)程輸入。正是那些關(guān)鍵的輸入變量X決定了輸出變量Y。六西格瑪項(xiàng)目的實(shí)施過(guò)程，就是不斷地揭示兩者之間關(guān)系的過(guò)程。測(cè)量階段的工作重點(diǎn)是在界定階段工作的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確Y的測(cè)量，并通過(guò)收集X和Y的測(cè)量數(shù)據(jù)，定量化地描述Y。特別是通過(guò)過(guò)程分析，認(rèn)識(shí)Y的波動(dòng)規(guī)律，揭示過(guò)程改進(jìn)的機(jī)會(huì)，識(shí)別實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)的可能途徑和改進(jìn)方向。在這個(gè)階段，需要大量的工具和方法幫助項(xiàng)目我們完成上述工作。比如，各種過(guò)程分析工具，文檔和圖形分析工具以及過(guò)程能力分析方法等。為了保證測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確可靠，我們還需要對(duì)測(cè)量系統(tǒng)的能力做出評(píng)估。 系統(tǒng)分析（analyze）分析階段是DMAIC各個(gè)階段中最難以預(yù)見(jiàn)的階段。我們所使用的方法將在很大程度上取決于所涉及的問(wèn)題與數(shù)據(jù)的特點(diǎn)。在這階段，DMAIC我們應(yīng)詳細(xì)研究資料，增強(qiáng)對(duì)過(guò)程和問(wèn)題的理解，進(jìn)而識(shí)別問(wèn)題的原因，使用各分析步驟來(lái)尋找“問(wèn)題根源”。有時(shí)，問(wèn)題的根本原因是顯而易見(jiàn)的，此時(shí)，我們能很快通過(guò)分析找到；有時(shí)，影響問(wèn)題的原因很多，而且非常復(fù)雜，多年來(lái)許多人都根據(jù)他們習(xí)慣的方法去工作，而沒(méi)有考慮和證明其合理性。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，我們可能需要花幾周或更長(zhǎng)的時(shí)間，使用各種工具和試用各種不同的觀點(diǎn)去分析，才可能得出正確的結(jié)果。我們用循環(huán)分析方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)原因的探索。這個(gè)循環(huán)從數(shù)據(jù)的測(cè)量開(kāi)始，通過(guò)對(duì)過(guò)程的分析，提出對(duì)原因的初始推測(cè)或者假設(shè)；接著收集和關(guān)注更多數(shù)據(jù)和其他看的見(jiàn)的證據(jù)，對(duì)這些推測(cè)或者假設(shè)做出進(jìn)一步的判斷；分析循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行，各種假定不斷地被確認(rèn)或被拒絕，直到真正的問(wèn)題根源通過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)據(jù)分析被明確識(shí)別出來(lái)。分析步驟中最大的挑戰(zhàn)之一是正確使用工具，能夠用簡(jiǎn)單工具找到根本原因，就不用復(fù)雜工具。有時(shí)原因是深藏而不易識(shí)別的，有時(shí)問(wèn)題與其他較多因素相關(guān)聯(lián)而被糾纏混雜在一起，這是就需要用到更高級(jí)的統(tǒng)計(jì)技術(shù)或其他管理技術(shù)來(lái)確定和驗(yàn)證根本原因[15]。 改進(jìn)（improve）通過(guò)前面三個(gè)階段的項(xiàng)目工作，我們對(duì)要解決的問(wèn)題以及引起該問(wèn)題產(chǎn)生的根本原因等有了比較準(zhǔn)確的把握，奠定了從根本上解決這些問(wèn)題的基礎(chǔ)。至此，我們進(jìn)入了關(guān)鍵性的“改進(jìn)”階段。改進(jìn)階段的目標(biāo)是形成針對(duì)根本原因的最佳解決方案，并且驗(yàn)證這些方案是否有效的。一般來(lái)說(shuō)，為了達(dá)到上述目的，需要完成以下方面的工作：1) 產(chǎn)生解決方案。通常這些解決方案的產(chǎn)生需要專業(yè)知識(shí)和對(duì)流程的認(rèn)識(shí)與經(jīng)驗(yàn)等。2) 評(píng)價(jià)解決方案。改進(jìn)方案產(chǎn)生后，需要對(duì)其優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)。一般將從改進(jìn)方案的可行性、成本投入、周期等方面，評(píng)價(jià)改進(jìn)方案的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)。3) 完成改進(jìn)方案的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。一個(gè)好的改進(jìn)方案，是不能夠以給顧客或企業(yè)帶來(lái)較高的風(fēng)險(xiǎn)為代價(jià)的。4) 改進(jìn)方案有效性驗(yàn)證。任何改進(jìn)方案均需要驗(yàn)證其有效性，才能最終被確認(rèn)為團(tuán)隊(duì)將采取的方案。 控制（control）作為DMAIC過(guò)程的最后一個(gè)階段，控制十分關(guān)鍵。要保持改進(jìn)的成果，需要將改進(jìn)階段對(duì)流程的修改或新的流程作業(yè)指導(dǎo)書(shū)納入作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和受控的文件體系，并建立過(guò)程控制系統(tǒng)?？刂齐A段的主要目的是避免回到舊的習(xí)慣和程序，對(duì)人們的工作方式形成長(zhǎng)期影響并得以保持。我們不僅需要測(cè)量和監(jiān)視結(jié)果，還要不斷說(shuō)服和推銷觀念，兩者都是必要的。六西格瑪控制細(xì)節(jié)應(yīng)該包括：1) 建立監(jiān)視過(guò)程，明確已經(jīng)取得的改進(jìn)。2) 制定應(yīng)變方案。3) 確定關(guān)鍵控制點(diǎn)、控制參數(shù)和控制方法。4) 形成新的程序文件或作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 西門(mén)子PLC S7200 SIMATIC S7200 PLC[16] 是超小型化的PLC，它適用于各行各業(yè)，各種場(chǎng)合中的自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制等。S7200 PLC的強(qiáng)大功能使其無(wú)論單機(jī)運(yùn)行，或連成網(wǎng)絡(luò)都能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。PLC工作原理（）：當(dāng)PLC投入運(yùn)行后，其工作過(guò)程一般分為三個(gè)階段，即輸入采樣、用戶程序執(zhí)行和輸出刷新三個(gè)階段。完成上述三個(gè)階段稱作一個(gè)掃描周期。在整個(gè)運(yùn)行期間，PLC的CPU以一定的掃描速度重復(fù)執(zhí)行上述三個(gè)階段。圖 PLC的組成框圖 PLC編程語(yǔ)言：根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)制定的工業(yè)控制編程語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)（IEC11313），PLC有五種標(biāo)準(zhǔn)編程語(yǔ)言：梯形圖語(yǔ)言（LD）、指令表語(yǔ)言（IL）、功能模塊語(yǔ)言（FBD）、順序功能流程圖語(yǔ)言（SFC）、結(jié)構(gòu)文化本語(yǔ)言（ST）。梯形圖語(yǔ)言（LD）是PLC程序設(shè)計(jì)中最常用的編程語(yǔ)言。它是與繼電器線路類似的一種編程語(yǔ)言。由于電氣設(shè)計(jì)人員對(duì)繼電器控制較為熟悉，因此，梯形圖編程語(yǔ)言得到了廣泛的歡迎和應(yīng)用?！√菪螆D編程語(yǔ)言（）的特點(diǎn)是：與電氣操作原理圖相對(duì)應(yīng)，具有直觀性和對(duì)應(yīng)性；與原有繼電器控制相一致，電氣設(shè)計(jì)人員易于掌握。　梯形圖編程語(yǔ)言與原有的繼電器控制的不同點(diǎn)是，梯形圖中的能流不是實(shí)際意義的電流，內(nèi)部的繼電器也不是實(shí)際存在的繼電器，應(yīng)用時(shí)，需要與原有繼電器控制的概念區(qū)別對(duì)待。圖 PLC梯形語(yǔ)言Modbus 協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語(yǔ)言。通過(guò)此協(xié)議,控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)（例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進(jìn)行集中監(jiān)控。此協(xié)議定義了一個(gè)控制器能認(rèn)識(shí)使用的消息結(jié)構(gòu),而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。它描述了控制器請(qǐng)求訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程,如果回應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求,以及怎樣偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。它制定了消息域格局和內(nèi)容的公共格式。當(dāng)在Modbus網(wǎng)絡(luò)上通信時(shí),此協(xié)議決定了每個(gè)控制器須要知道它們的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，決定要產(chǎn)生何種行動(dòng)。如果需要回應(yīng)，控制器將生成反饋信息并用Modbus協(xié)議發(fā)出。在其它網(wǎng)絡(luò)上,包含了Modbus協(xié)議的消息轉(zhuǎn)換為在此網(wǎng)絡(luò)上使用的幀或包結(jié)構(gòu)。這種轉(zhuǎn)換也擴(kuò)展了根據(jù)具體的網(wǎng)絡(luò)解決節(jié)地址、路由路徑及錯(cuò)誤檢測(cè)的方法。標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS232C兼容串行接口,它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)?？刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)?？刂破魍ㄐ攀褂弥鳌獜募夹g(shù)，即僅設(shè)備（主設(shè)備）能初始化傳輸（查詢）。其它設(shè)備（從設(shè)備）根據(jù)主設(shè)備查詢提供的數(shù)據(jù)作出相應(yīng)反應(yīng)。典型的主設(shè)備：主機(jī)和可編程儀表。典型的從設(shè)備：可編程控制器。主設(shè)備可單獨(dú)和從設(shè)備通信，也能以廣播方式和所有從設(shè)備通信。如果單獨(dú)通信,從設(shè)備返回消息作為回應(yīng)，如果是以廣播方式查詢的，則不作任何回應(yīng)。Modbus協(xié)議建立了主設(shè)備查詢的格式：設(shè)備（或廣播）地址、功能代碼、所有要發(fā)送的數(shù)據(jù)、錯(cuò)誤檢測(cè)域。從設(shè)備回應(yīng)消息也由Modbus協(xié)議構(gòu)成，包括確認(rèn)要行動(dòng)的域、任何要返回的數(shù)據(jù)、和錯(cuò)誤檢測(cè)域。如果在消息接收過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤，或從設(shè)備不能執(zhí)行其命令，從設(shè)備將建立錯(cuò)誤消息并把它作為回應(yīng)發(fā)送出去[17]。PROFIBUS，是一種國(guó)際化．開(kāi)放式．不依賴于設(shè)備生產(chǎn)商的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS傳送速度可在 ~12Mbaud范圍內(nèi)選擇且當(dāng)總線系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，所有連接到總線上的裝置應(yīng)該被設(shè)成相同的速度。廣泛適用于制造業(yè)自動(dòng)化、流程工業(yè)自動(dòng)化和樓宇、交通電力等其他領(lǐng)域自動(dòng)化。PROFIBUS是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供了可行的解決方案。PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，以開(kāi)放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System InterconnectionOSI）作為參考模型的。該模型共有七層，第一層為物理層，第二層為數(shù)據(jù)鏈路層，第三－六層末使用，第七層為應(yīng)用層。1) PROFIBUS－DP：定義了第一．二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應(yīng)用功能，并詳細(xì)說(shuō)明了各種不同PROFIBUS－DP設(shè)備的設(shè)備行為。 2) PROFIBUS－FMS：定義了第一．二．七層，應(yīng)用層包括現(xiàn)場(chǎng)總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification FMS）和低層接口(Lower Layer Interface － LLI)。FMS包括了應(yīng)用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強(qiáng)有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問(wèn)接口。 3) PROFIBUS－PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴(kuò)展的PROFIBUS－DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158－2標(biāo)準(zhǔn)，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過(guò)總線給現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴(kuò)展PA網(wǎng)絡(luò)[18]。 上位機(jī)系統(tǒng)可編程邏輯控制器PLC作為一種高性能的控制裝置，在控制領(lǐng)域已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，在使用PLC的控制方式中，上位監(jiān)控系統(tǒng)是其中重要組成部分。目前PLC與上位機(jī)（計(jì)算機(jī)）通信方式主要有以下幾種：1) 通過(guò)PLC開(kāi)發(fā)商提供的系統(tǒng)協(xié)議與網(wǎng)絡(luò)適配器，構(gòu)成特定公司產(chǎn)品的內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，其通信協(xié)議不公開(kāi)?；ヂ?lián)通信必須使用開(kāi)發(fā)商提供的上為組態(tài)軟件，并采用支持相應(yīng)協(xié)議的外設(shè)。這種方式顯示畫(huà)面和功能往往難以滿足不同用戶的需要。2) 購(gòu)買通用的上位組態(tài)軟件，實(shí)現(xiàn)上為機(jī)與PLC的通信。利用PLC廠商提供的標(biāo)準(zhǔn)通信口或由用戶自定義的自由通信口實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與PLC互聯(lián)通信。這種方式不需要增加投資，特別適合小規(guī)模控制系統(tǒng)。WinCC [19] (Window s Control Center,窗口控制中心)是西門(mén)子公司實(shí)現(xiàn) PLC與上位機(jī)之間通信及上位機(jī)監(jiān)控畫(huà)面制作的組態(tài)軟件，WinCC為在標(biāo)準(zhǔn) PC和W indowsXP環(huán)境下實(shí)現(xiàn) HMI(人機(jī)界面 )的功能。SIMATICWinCC是第一個(gè)使用最新的 32位技術(shù)的過(guò)程監(jiān)視系統(tǒng)。搶先式多任務(wù)的特點(diǎn)適合于對(duì)過(guò)程事件的快速反應(yīng)。WinCC是一個(gè)開(kāi)放的HM I軟件，可與世界上主要控制器廠商的產(chǎn)品進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。它與 SIMATIC S5/S7/505系列的通信接口，如 Profibus、FDL、DP、DDE、OPC等都包括在 WinCC基本軟件包中。此外,其他的通信接口，如 FMS、 PMC、 SIPART DR或連接其他廠商控制器的接口(AEG，Modicon，AllenBredlly，GEFanuc，M itsubishi)在 WinCC的可選功能中提供。另外，它隨系統(tǒng)而擴(kuò)展,包括運(yùn)行版和開(kāi)發(fā)完全版。在容量上分為 12 251024和64個(gè)PowerTag變量，指來(lái)自控制器和外部過(guò)程的變量(內(nèi)部變量不計(jì)算在內(nèi))。WinCC允許將一個(gè)32位的模擬量的PowerTag變量分為獨(dú)立的32個(gè)數(shù)字量，使用上與正常數(shù)字量的 PowerTag變量相同。因此可提供給整個(gè)過(guò)程的 I/O點(diǎn)數(shù)比所標(biāo)的 PowerTag變量數(shù)多?？傊?，WinCC將Windows應(yīng)用程序的現(xiàn)代體結(jié)構(gòu)與使用方便的圖形設(shè)計(jì)程序結(jié)合在一起，能很方便地生成人機(jī)界面,建立完整的過(guò)程監(jiān)控解決方案。各系統(tǒng)集成商還可以將WinCC作為其系統(tǒng)的擴(kuò)展基礎(chǔ),通過(guò)開(kāi)放接口開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用軟件。OPC[20]以O(shè)LE、COM（組件對(duì)象模型Component Object Model）和DCOM（分布式組件對(duì)象模型）技術(shù)為基礎(chǔ)，采用客戶/服務(wù)器（Client/Server）模式，定義了一套適于過(guò)程控制應(yīng)用，支持過(guò)程數(shù)據(jù)訪問(wèn)、報(bào)警、事件與歷史數(shù)據(jù)訪問(wèn)等功能的接口，便于不同供應(yīng)商的軟硬件實(shí)現(xiàn)“即插即用”的連接與系統(tǒng)集成。作為工業(yè)控制系統(tǒng)的一種核心數(shù)據(jù)交換技術(shù)，OPC標(biāo)準(zhǔn)可以應(yīng)用在許多領(lǐng)域，并且其功能還在不斷豐富發(fā)展之中。OPC適合于應(yīng)用在很短事件內(nèi)更新過(guò)程數(shù)據(jù)的工業(yè)場(chǎng)合。OPC接口可以適用在數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)和管理控制臺(tái)之間，從數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控系統(tǒng)或分布式控制系統(tǒng)（DCS）將數(shù)據(jù)傳輸?shù)礁呒?jí)的客戶應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)在線數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，還可以實(shí)現(xiàn)PLC、DCS、FCS（Fieldbus Control System）等不同類型控制系統(tǒng)和設(shè)備的集成。甚至只要在數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)上建立OPC規(guī)范，OPC客戶就可以與實(shí)時(shí)和歷史數(shù)據(jù)庫(kù)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互。OPC接口還可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把最下層的控制設(shè)備的原始數(shù)據(jù)提供給作為OPC客戶端的應(yīng)用程序，也適用于應(yīng)用程序和物流設(shè)備的直接連接，OPC是具有高度柔性的接口標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽不同系統(tǒng)之間的差異，提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)訪問(wèn)接口，所以可以應(yīng)用于多鐘場(chǎng)合。COM 是一種發(fā)展軟件組件的方法，所謂的軟件組件，是指一個(gè)可以提供應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)、以及其它組件服務(wù)的二進(jìn)制可執(zhí)行程序。事實(shí)上，發(fā)展自訂的 COM 對(duì)象就好象是在建構(gòu)一套可以動(dòng)態(tài)執(zhí)行的對(duì)象導(dǎo)向 API 一般。你可以在應(yīng)用程序執(zhí)行的時(shí)期隨意拼上或移除所需要的組件。依據(jù) COM 這樣的概念，發(fā)展應(yīng)用程序就像是堆積木一樣，每一個(gè) COM 組件就是一塊積木，你可以利用各式各樣不同的積木，拼湊出你所需要的應(yīng)用程序。在實(shí)作上，COM 透過(guò)一組一組的接口 (Interface) 提供服務(wù)，所有 COM 組件的使用者，都必須透過(guò)這些 Interface 來(lái)使用組件提供的功能。OPC 的規(guī)格中便定義了許多 OPC Server （）應(yīng)該提供的 Interface，要撰寫(xiě)一個(gè) OPC Server 的 COM 組件，你必須在你的組件中加入這些接口，并提供它們的實(shí)作，Client 便可以透過(guò)這些接口，操作連接到 OPC Server 的硬件裝置，這也就是 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式[18]。圖 OPC Server/Client 運(yùn)作的方式OPC客戶機(jī)（）是訪問(wèn)過(guò)程數(shù)據(jù)、消息和OPC服務(wù)器歸檔的應(yīng)用程序，而OPC服務(wù)器則是處理過(guò)程數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序、各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和訪問(wèn)這些數(shù)據(jù)的接口之間的中間設(shè)備，它提供給不同制造商的應(yīng)用程序一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的軟件接口，它有三層接口，依次呈包含關(guān)系。圖 OPCServer OPCGroup OPCItem 關(guān)系OPC Server/Client （）是一套利用微軟的 COM/DCOM 技術(shù)達(dá)成工業(yè)自動(dòng)化資料取得的架構(gòu)。OPC Server 提供了許多的接口，Client 端通過(guò)這些接口，可以取得與 OPC Server 相連的硬件裝置的信息，而無(wú)須了解這些硬件裝置的細(xì)節(jié)信息。也就是說(shuō)，程序設(shè)計(jì)者可以使用相同的程序代碼，操作不同的硬件裝置，充分達(dá)成 software reuse 的理想。同時(shí)，由于 COM/DCOM 已實(shí)作了網(wǎng)絡(luò)部分的細(xì)節(jié)，也使得