摘要玻璃企業的自動化、信息化、智能化進程都離不開核心的計算內容。闡述了計算的概念及思維，同時以運用為觸點，圍繞企業人員、工作內容、具體場景介紹計算在玻璃生產中發揮的作用和展望。

　　關鍵詞計算玻璃生產VBAmathematica

　　0引言

　　在玻璃生產中，有許多內嵌計算的設備、工具、軟件等，如窯爐、行列機的設計;配料、燃燒、成型的控制;原料化驗、成品檢測、產品抽樣;產品研發、工藝優化、成本控制等都凝結著計算。這些用到的力、聲、熱、電、光等物理儀器、設備和燃燒、熔化、測試等化學反應雖然表象并不相同，但是都可以在計算的層面得到統一、融通，以及進一步開發延展。尤其在日用玻璃激烈競爭的當下，玻璃企業有必要認識計算的價值和核心作用，充分挖掘計算在技術、管理中的運用。

　　1計算與計算思維

　　計算，本質上是用一系列的運算即映射，是建立從未知量到已知量、從輸入到輸出的映射關系。計算思維是一種問題解決的方式，這種思維將實際問題分解轉化為計算問題，并且利用所掌握的計算知識找出解決問題的辦法。計算思維可以劃分為四個主要組成部分：①解構，即把實際問題進行拆分簡化，同時理清各個部分的屬性，抽象為數學語言;②模式識別，即找出拆分后問題各部分之間的異同進行映射，建立數學模型;③算法設計，即針對相似問題提供計算程序逐步解決的方案;④模式匹配規則替換，自動化的方式探尋規律、關系形成的計算結論，并對實際問題進行解釋預測。

　　計算思維邏輯表達：計算思維=數理思維∩工程思維。計算思維是數理思維和工程思維交合的一個子集，它是數理思維加以工程實際限制所得到的。數理思維屬于認識論，實證論和方法論的綜合思維形式，其最大特征是：概念化，抽象化，模式化。工程思維是在實際項目中應用某些數學與科學的知識、體系，最終以最少的資源，解決最多現實問題的一種思考方式。

　　2計算在玻璃生產中的應用

　　計算已經運用到玻璃企業的方方面面，如生產方面(原料、成品的抽樣、檢驗，熔化液面、窯壓、溫度的控制、行列機配時、退火溫度計算)、管理方面(生產安排、組織分工、數據分析、決策制定)等，而且隨著信息化、自動化的加劇會運用的越來越寬廣。

　　2.1顏色計算

　　玻璃生產中會涉及顏色的表達或計算，比如說生產普通顏色玻璃瓶，一般客戶只目測對比顏色的深淺色差，或者簡單測個透過率指標。生產光學、電子玻璃時就可能要深入了解顏色學，掌握基于物理學、生物學、心理學和材料學綜合計算建立起來的顏色空間體系。具體步驟是首先通過測量T-550nm和T-650nm透過率，計算比率后查圖1對應曲線，點坐標在曲線以上的數據結果判為合格，曲線以下為不合格。以上需要人工瞄點、觀察判斷，非常繁瑣、低效。若引入計算的方法，則可以把圖1中的曲線通過采樣計算擬合出函數公式，再編一個判斷語句嵌入到Excel表格中，最終只需要測量員輸入兩個透過率數據，即可完成所有工作。

　　在計算的幫助下工作效率和準確性都得到了提高(快速擬合計算公式使用JMP軟件的曲線擬合計算工具)。從顏色屬性場景的計算運用可以擴展到檢驗、測試、分析等環節和人員。肉眼觀察可以判斷出色差，卻無法進一步量化提供有價值的信息。運用計算工具簡單操作就能判斷照片中的玻璃瓶顏色分布及差值。

　　在mathematica軟件中敲入相應代碼就可以實現遠程照片快速的分析并比較數值差異。操作是在mathematica軟件中粘貼需要分析的照片，使用chromaticcityplot命令選取相同區域的色塊進行對比，就直接輸出ICE色度圖和取樣對應的數值，非常方便初期的快速分析和工藝調整。計算的廣泛運用可以進一步了解已有的顏色玻璃等知識和計算類軟件工具對工作的高效支持。

　　2.2料方計算

　　玻璃行業通常說的料方設計是一個大類，一般稱為混料設計。因成分比例總和為1，所以試驗設計單獨歸為一類進行系統性研究，玻璃的料方設計只是其中一種。玻璃混料設計是研究玻璃組成(C)、性質(P)的計算方法，主要應用在一定的適用條件下，探索需要的性質所對應的成分比例或相同成分下的成本最優化問題，當然可以加入過程變量進行更全面地深入設計、分析、驗證。日本電器玻璃株式會社、美國康寧公司和中科院上海光機所等都用此法系統地研究并在實踐中運用。

　　混料設計計算除了常用的經驗法之外，還有以下計算方法：①最優設計。使用定制設計器生成最優混料設計，用最少的試驗次數達到預期的目的;②單純形重心設計。生成純混料的設計，混合因子最多到指定程度。在純混料中，一個成分為100%。所有其他成分為0%;③單純形格點設計。生成純混料的設計，在試驗的空間填充三角形網格中混合;④極端頂點設計。根據約束因子空間的頂點和頂點組合生成設計。當對一個或多個因子進行線性約束或指定受限制的上限和下限時，可使用該設計;⑤ABCD設計。

　　生成Snee(1975)提出的混料篩選設計;⑥空間填充。生成適用于線性約束的空間填充設計。最優設計、極端頂點設計和空間填充設計可以納入成分的線性約束和限制。使用JMP軟件的最優設計方法圖解玻璃料方設計優化玻璃膨脹系數計算，簡單說明計算在料方設計中的部分過程。只需要掌握計算的操作過程和判別準則就可以得到較好的效果，也可以進一步了解計算的算法細節和更多的信息。

　　操作過程為打開JMP軟件，點擊試驗設計-經典-混料設計菜單，輸入需要優化的膨脹系數響應變量名稱、目標，設置初步規劃的氧化物成分種類和相應的范圍，可以根據實際情況加入一定的約束條件滿足公司的特殊要求。設置響應因子后，選擇混料設計類型中的最優設計，可在模型中輸入特定成分的交互作用或高次項。最后選擇實驗次數，生成隨便設計表，按照實驗順序獲取膨脹系數數據，進入下一階段的分析、建模。料方計算是計算性質(P)、組成(C)之間的關系。

　　除工藝制備外，玻璃材料一般由其組成(C)、結構(S)、性質(P)之間的作用、關聯決定。組成、結構、性質三者之間派生出組成-結構、組成-性質、結構-性質、組成-結構-性質4種關系模型。其定量研究包含計算思維和具體算法，主要用數學、統計建模計算的方法展開研究。

　　由于可以形成玻璃的元素眾多，加上限制條件比較寬泛，能形成很多種類和特性的玻璃，時間、空間的復雜度都很大，導致很長時間難以形成統一有效的玻璃機理假設，目前的理論都是在某一方面的某一成分范圍內對玻璃的一些現象、特性解釋的比較好，在整體上仍屬于黑箱或者灰箱狀態。當前大多使用數據庫和數學統計計算的試驗設計突破黑障區域來探索高性能、高質量的玻璃。康寧公司的JohnC.Mauro等人在以類似人體基因組解碼的計算方式研究玻璃，已取得不錯的成果。

　　2.3玻璃生產報表計算自動化

　　有的玻璃公司不同人員每天會手動錄入生產數據存放于Excel工作薄中，再手動匯總為日、周、月總表以了解生產全貌，這就需要建立以各報表為基礎的綜合報表。Excel軟件自帶VBA環境可以實現自動計算的功能，引入計算的方法后，除原始的輸入外，其他的公式、函數、復制、粘貼、插入、刪除等工作都可以植入計算程序自動實現。圖4為玻璃生產綜合報表自動計算界面。引入計算思維與方法，可以把重復或者有規律的事情交給計算機自動實現，從根本上簡化或改變工作流程，提高效率。在數據收集、報表制作等生產數據管理集成方面都有很好的擴展。

　　2.4Autocad計算自動化

　　為減輕畫圖或設計的重復勞動，使用Autocad自帶的編輯器寫入計算算法和代碼，封裝為簡潔高效的工具快速地迭代升級，更好地完成畫圖或設計工作，實現參數畫圖、目標計算、數據庫利用三大功能。開發計算第一步是目標規劃、流程梳理，第二步是界面構建、意圖表達，第三步是填入計算代碼和信息提示。開發完成后，求解過程大概為10s左右，比非計算編程方法提升百倍效率。加入計算核心可以解決設計方面的關聯模型問題，從底層上演化規則提升效率。玻璃企業開發設計中計算內容是需要植入的關鍵內容。

　　3結語

　　通過對計算的介紹和其在玻璃生產過程中的運用報告，可以把計算看作是企業生產中的一個核心節點，發散關聯到工作流程、具體事務、相關人員等，編織成密集技術、管理綜合性的計算網。積極探索計算的應用場景，使計算在玻璃企業的經營生產中發揮更佳的作用。

　　相關論文投稿刊物閱讀：《玻璃與搪瓷》主要反映我們日用玻璃、搪瓷以及相關的熔窯、成型機械、模具、耐火材料、自動控制技術與設備、計算機應用等方面的研究成果，無機非金屬材料及其交叉學科的科研水平，國家對玻搪行業的政策導向。以推動我國日用玻璃與搪瓷科學持續發展為宗旨。