本次演示将介绍克莱欣公司（Clecim）的空气间隙系统（Dynawipe）的应用，该系统对于控制和调节薄钢带宽度和长度方向上的涂层厚度和均匀性至关重要。此工艺旨在应对不断涌现的挑战，即优化防腐蚀性能并最大限度地减少锌的消耗；同时，它也符合工业4.0的发展趋势，即记录、分析和建模物理过程，从而提升客户绩效。
本次演示将逐步展示如何使用 JMP 软件创建压力图，该压力图是各种参数的函数，以便与有限元建模结果进行比较。我们解决的主要挑战是精确确定最大压力峰值。我们的方法包括：记录数据，使用高斯曲线（Fit Curve 平台）对压力进行建模，导出参数，使用 Fit Model 工具将这些参数建模为工艺参数的函数，然后使用 Graph Builder 生成动画图表。
大家好，我叫Stephane Gouttebroze，我将向大家介绍这份题为《镀锌工艺卓越：利用JMP实现精确的压力控制和热力学建模》的文档。以下是我的演示内容。首先，我将简要介绍Clecim公司。之后，我将介绍背景和实验装置。接下来，我将进行一个简短的演示，最后总结全文。Clecim公司是一家法国公司，为全球钢铁行业提供设备集成服务。我们位于法国里昂附近的蒙布里松。
公司已有百年历史，现有员工约200人。我们设有设计办公室、生产车间，并提供现场安装调试服务。Clecim的主要业务是供应单台设备以及整套生产线，例如酸洗线、退火线、镀锌线、喷漆线等等。Clecim还提供备件供应和维护等服务。
我们还设有咨询部门，可以为客户提供专业知识和流程审核服务。安装案例包括：热轧或冷轧机、矫直线、带钢表面质量检测系统、激光焊接机等等。
在本幻灯片的底部，您可以看到一条专为汽车市场设计的镀锌生产线示例。这条生产线从这里到这里的长度约为500米，高度约为35米。在接下来的幻灯片中，我们将重点介绍这个区域，即锌槽区域。
关于实验背景和装置，我们现在位于镀锌槽区域，这里有液态锌浴。您可以想象一下，一根钢带从炉子里出来，进入锌浴，然后在液态锌中镀上一层锌后出来。钢带在水中持续运动，这是一个连续生产过程。您可以想象，当钢带从液态锌中出来时，其表面已经有一层镀锌层。
为了保证产品质量、生产效率和耐腐蚀性，我们需要确保带材沿宽度和长度方向的锌层厚度均匀一致。这需要一种叫做气刀的专用装置来实现。就是图中所示的这种装置。它的工作原理实际上类似于空气干燥器，通过向带材表面吹送空气来去除多余的锌层。
本研究的目标是进行实验测量。我们还希望建立冲击压力与各种参数之间的模型，并将其与有限元模型进行比较。最后，调整有限元模型，使其与我们的测量结果相符。以下是有限元建模的结果，接下来我们将切换到试验台。
您可以看到，这里展示的是正在运行的吹气系统测试装置。图中所示为气刀装置。该装置的宽度由Y轴表示，高度由Z轴表示。在这个测试装置上，我们添加了一个小部件——一块金属板，上面安装了一个压力传感器，用于测量空气冲击金属板的压力。这将有助于模拟气刀对虚拟条带的压力。
这里展示的是实验测量结果。我们测量了鼓风机的转速，转速变化会影响气刀内部的压力。此外，我们还测量了X、Y、Z三个位置，这些位置也会随测量而变化。我们使用压力传感器测量冲击压力和空气温度。结合所有这些测量数据，我们可以建立一个数据表，表格之后会详细介绍。
本研究的工作流程如下。首先进行测量。在这些测量中，我们固定 X 和 Y 坐标，改变 Z 坐标以测量冲击压力。我们观察到曲线呈现如下形状。基于此形状，我们决定使用 JMP 中的“高斯拟合曲线”工具将其建模为高斯曲线。现在，我们将得到三个参数 A、B 和 C 来表示这些曲线，它们分别代表峰值、临界点和增长率。
这三个参数将被纳入我们的数据表，并进行一些测量校正。例如，我们将添加一个 Z 轴偏移量，以使所有曲线居中，因为我们的实验装置在 Y 轴方向上可能存在轻微漂移。之后，我们选择将峰值和增长率建模为工艺参数的函数。我们将创建一个包含预测公式的新表格，以便能够预测 X、Y 和 Z 三个方向的三维空间压力，以及电机转速和空气温度的影响。
我们的目标是获得这张等高线图。这张等高线图表示在空气温度和鼓风机转速固定的情况下，预测压力随 Z 值和 X 值的变化情况。我们需要保留这条曲线，现在我将向您展示如何获得这张等高线图。
现在，我需要切换到 JMP。我将打开数据表。数据表在这里。这里有 13 个测量值，日期和时间都相同，代表给定电机转速下的一组 X、Y 坐标测量值。我们将 Z 值从 -3 变化到 +3，并测量冲击压力和空气温度。我可以在这里显示所有测量点。您可以看到，我们选择了这样的 X 值、Y 值和 Z 值。我们还没有采用最优表示方法。未来，我们希望进行实验设计，以便更好地表示这个三维空间。
如果我现在绘制压力与 Z 轴的关系图，您可以看到这种高斯曲线形状。所有曲线都没有对齐。这是由于我之前解释过的测试装置漂移现象造成的。现在的目标是将所有这些曲线建模为这些参数的函数。为此，我使用了 JMP 中的“拟合曲线”平台。我选择将压力拟合为一个函数。抱歉，是像这样的曲线。您能认出之前介绍的三个参数吗？通过这些参数，我可以根据所有测量设定点绘制出相应的曲线。
现在，有了这些数据，我可以把参数值提取到一个新表格中，就像这样。可以看到，在相同的日期和时间，我们通过这次测量得到了三个参数和三个值。我需要稍微修改一下这个表格，把它拆分一下，才能把它合并到原来的表格中。我使用了拆分函数。现在，每一行分别代表每个测试点的临界点、增长率和峰值。
有了这些数据，我就可以把这个表格整合到原表格中。具体操作如下。现在您可以看到添加了这些列的原表格。这四列只是拟合曲线平台的计算结果。这是我创建的一个公式，它的作用是将 Z 值相对于临界点重新居中。如果我现在使用这个值，就可以绘制压力随该值变化的曲线，您可以看到现在所有曲线都以零为中心对齐了。
有了这条曲线，我现在想了解或找出哪些参数以及这些参数如何影响峰值。例如，这就是我可以在这里展示的内容。如果我改变电机转速，峰值会如何变化？X 值或空气温度又会产生什么影响？为了获得这两个曲线，生长速率也需要同样的方法。为了获得这两个曲线，我需要使用一个新的平台，另一个平台——拟合模型平台。您可以在这里找到它。我选择只保留三个参数，这是一个线性模型。对我来说，这是一个很好的模型，因为我们获得了很高的 R 平方值。
我们可以稍微改进一下这个模型，因为残差值的形状和模式似乎已经优化过了，但我们选择保持现状，因为它的公式很简单。我可以给你们展示一下这个公式，也就是预测表达式。你们可以看到它是线性的，而且非常简单。我们决定保留这个模型。有了这个模型，我可以添加峰值的预测公式。你们可以看到，它已经添加到你们之前看到的公式中了，你们应该认得出来。我对增长率也做同样的处理。结论相同。我们得到了非常好的R平方值，参数也相同，同样是线性的，残差的结论也相同，或许可以稍微改进一下，但这并不是重点。我们就保持现状吧。
现在我新增了两列，分别是峰值预测公式和增长率预测公式。当然，我还可以添加最后一列，也就是压力预测公式。如果我把公式展示给你看，你会发现它与增长率预测公式和峰值预测公式一样，都是高斯曲线公式。
现在，我们有了一个压力预测公式，它是所有这些参数以及空气温度的函数。接下来，我们的想法是构建一个新表，其中包含这些参数，其值在测量范围内，但例如，采用优化后的分布。我将向您展示如何做到这一点。首先，我打开我准备好的四个表。您可以看到，它们分别代表电机转速、X 值、Z 值和空气温度。我现在要做的是将这四个表合并成一个表，其中包含这四个参数的所有可能组合。
为此，我使用了平台表，也就是连接表。我选择连接，例如，抱歉，更正一下，不是连接，而是连接。我们选择连接表。我们选择将电机速度与例如 D 连接，并且我必须更改连接方式，而不是使用按列匹配，并选择笛卡尔连接。您可以在这里看到，这两个参数之间的所有组合都是我用 JMP 计算出来的。它为我创建了一个新表。如果我再次使用 Z 和空气温度，您将得到一个包含这四个参数的完整数据表。
我之前已经做过了，所以我会打开它。这里列出了我的四个参数及其所有可能的组合，总共大约有 3000 行数据。有了这个表格，我就可以添加我的公式了。这里有四列。这里列出了之前计算的预测公式，以及之前显示的预测压力，这些都添加到了相应的列中。这样做的好处是，我可以更改 Z 轴、X 轴、空气温度或电机转速的重新分配或精度。
有了这张表格，我现在就可以绘制我之前展示的等高线图了。你可以看到，我可以让它随电机转速变化而动态变化。现在，你可以看到我们已经得到了想要的结果，如图所示。
最后我想简单总结一下。左侧是导入到 JMP 中的有限元模型结果。中间部分是使用 JMP 可视化的实验结果。我们可以对比绘制这两条曲线，它们是等高线图上 X 轴恒定值的截取曲线。左侧曲线显示实验结果与三维有限元结果吻合度很高。而中间部分则存在一些差异。在这种情况下，我们希望通过修改一些假设或建模参数来改进我们的有限元模型。
总之，我们可以说 JMP 帮助 Clecim 以直观的方式探索数据，并以简单有效的方式分析和建模测量结果。我们验证了实验装置。我们可以轻松地比较有限元模型和实验结果。我们还可以外推测量结果，验证假设。我们可以以吸引人的方式展示结果，并与客户沟通，让他们了解我们的性能和研究能力。我的发言到此结束，感谢各位的聆听。如有任何疑问，请随时通过电子邮件、LinkedIn 或电话与我联系。谢谢。
