數理統計技術在壓梗厚度評價方法中的應用

劉強+何逸波+高雪峰+宋金華

摘 要：壓梗工藝為制梗絲生產線切梗前的預處理工藝，為加強對壓梗工序的質量控制，建立了壓梗工序質量控制評價方法，用于對壓梗工序質量控制能力的判定。通過建立壓梗厚度檢測方法及評價方法，計算出壓梗厚度的均值、標準方差S2、樣本標準偏差S，過程控制能力指數Cp、Cpk，找到壓梗工序的不足之處并加以改進，最終實現穩定壓梗工序的質量控制水平。應用結果表明，該方法適用于對壓梗機過程質量控制能力的評價，從而保證壓梗工序質量控制的穩定性。

關鍵詞：壓梗厚度；工藝；質量

中圖分類號 TS452.2 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）23-0130-03

Application of Mathematical Statistics Technology in the Evaluation Method of the Thickness of Tobacco Stalk

Liu Qiang et al.

（China Tobacco Zhejiang Industrial CO.LTD，Ningbo315040，China）

Abstract：The process of stem flatten is the pre-process of stem cutting.To enhance the quality control of the stem flatten process，an evaluation method is developed to measure its ability.Based on the measurement and evaluation of the width of stem flatten，the average of width，variance S2 and standard deviation of samples，as well as index of process control Cp and Cpk are calculated.Thus the deficiency of stem flatten process would be figured out and then improved，and finally the level of quality control of stem flatten process would be remained stable.The application practices have demonstrated that this method is suitable for evaluating the ability of quality control of stem flatten process and guarantees the stability of such a process.

Key words：Width of stem flatten；Process；Quality

《卷煙工藝規范》[1]把壓梗列為制梗絲生產線的推薦工序，行業內對壓梗工藝與制絲或卷煙質量影響關系[2-4]的研究不斷深入，近幾年在企業中的應用證明，煙梗經壓梗處理后有助于提升膨脹梗絲的質量穩定性，有助于提升卷煙質量控制的穩定性。為使膨脹梗絲質量符合使用要求，卷煙企業制定了煙梗壓梗厚度質量要求[5]或壓梗設備技術要求，達到控制壓梗厚度的目的。但技術標準的制定僅僅是對壓梗工序的質量控制提出了相關的技術指標，如何測量、評價壓梗厚度的質量控制能力或設備性能，穩定壓后煙梗質量，行業內還沒有統一的方法。

本研究中采用一種常見的保險絲作為輔助材料檢測壓梗設備的工作性能，并利用數理統計技術[6]建立壓梗厚度的評價方法，達到有效評價壓梗厚度控制能力或壓梗設備工作性能的目的。

1 壓梗機工作原理

壓梗機工作主要機構由以下幾部份組成：進料機構（1）、除鐵機構（2）、壓輥、出料機構（3）、間隙調整機構（4）及其他輔助機構（如潤梗裝置，清輥機構，液壓系統）等組成（圖1）。

進料機構、出料機構實現物料（煙梗）的進出料功能。除鐵機構實現吸除混在煙梗中的鐵磁性物質。間隙調整機構可以調整兩壓輥間隙，實現對壓梗厚度的調整。壓輥對來料煙梗進行擠壓，實現對煙梗的壓梗工藝任務。輔助機構保證壓梗機正常、平穩、連續工作的作用。

2 評價方法的建立

2.1 檢測方法的比較選擇 方法一：壓后煙梗取樣檢測法。此方法測量操作簡單，即隨機取壓后煙梗作為檢測樣本，用卡尺或投影儀逐一測量煙梗厚度，得到檢測結果。但由于煙梗含水率較高，一般為26%～36%，用卡尺測量時受外力作用煙梗抗變形能力差，測量數據的準確性、可靠性低；壓后煙梗壓面不平整，影響了投影儀測量的準確性。所以使用壓后煙梗取樣檢測壓梗厚度，檢測數據的準確性差。方法二：塞尺測量壓輥間隙法。此方法使用常規的塞尺測量兩壓輥輥隙，但由于一般壓梗機的直徑為600mm，長度800～1 200mm，測量輥隙受設備空間限制，檢測難度相對較高；其次，這種測量方法對輥隙軸向變化的靜態測量較容易，測量兩輥面徑向間隙動態的變化較費時費力。此方法與方法一比較，工作難度大，但檢測得到的數據準確性、可靠性高，能客觀反映壓梗機的工作性能。方法三：輔助材料輥隙測量法。此方法能實現方法一、方法二的優點，借助某一材料，放入動態運行的兩輥面中，經輥面擠壓后，能保持固定形狀，便于測量壓面厚度，這樣既能做到測量操作簡單，又能確保測量數據的準確性、可靠性。比較上述3種檢測方法，方法三具備了操作簡便、測量數據準確并能客觀反映設備工作性能的優點，故選擇方法三作為備擇檢測方法。

2.2 輔助材料的選擇 根據所選擇的檢測方法，選擇具有良好壓延性能且又不破壞壓梗機輥面的金屬錫條或以錫為主要成份的常規保險絲（圖2）作為輔助材料，用以替代煙梗對輥面進行試驗檢測。

2.3 檢測要求及方法 如圖3所示，把試驗材料保險絲（2）以垂直于壓輥軸放置，點動設備使兩壓輥（1）作逆向轉動，帶動保險絲作垂直于壓輥軸向移動并使之受到兩壓輥擠壓。取下被擠壓的保險絲，按保險絲長度方向每隔一定長度使用游標卡尺測量保險絲兩擠壓面的厚度。一般情況，保險絲的長度足夠壓輥轉動一周的需求量，使用的輔助材料保險絲的直徑應大于壓輥間隙，以確保保險絲能被充分擠壓。

為測量兩壓輥軸向輥隙的變化，以及解決設備輥面磨損、輥形變形等不易測量的問題，可按圖4所示，在兩壓輥（1）間軸向任意多點放置保險絲（2）按圖3方法進行測量。一般可以按軸向左、中、右方位設置3個檢測點。

2.4 壓梗厚度的評價 壓梗厚度的評價分為均值評價、均勻性評價、過程控制能力評價3個評價指標。

2.4.1 均值評價 均值評價指標主要評價壓梗厚度與工藝技術要求的符合性。通過對照工藝技術要求，判斷壓梗厚度滿足工藝要求的程度，壓梗厚度均值落在工藝技術要求范圍內的即可判定符合工藝技術要求。對壓輥某一點位的評價計算公式見式（1），對壓輥整體的評價計算公式見式（2）。

[di-=1nj=1ndij] （1）

[d-=1mi=1mdi-] （2）

式中：[di-]―沿壓輥軸向第i個點位厚度的樣本均值；[d-]―壓梗整體厚度的樣本均值；[dij]―沿壓輥軸向第i個點位試驗材料長度方向第j測量點的測量值。

2.4.2 均勻性評價 均勻性評價指標主要評價生產過程中壓梗厚度控制的穩定性。壓梗厚度的均勻性用樣本方差S2或樣本標準偏差S計算，對壓輥某一點位的計算公式見式（3）、式（4），對壓輥整體的計算公式見式（5）、式（6）。根據S2或S值的大小判定壓梗厚度的穩定性，S2或S值越大表示壓梗厚度控制越不穩定，S2或S值越小表示壓梗厚度控制越穩定。

[s2i=1n-1j=1ndij-di-2] （3）

[Si=Si2] （4）

[s2=1m?n-1i=1mj=1ndij-d-2] （5）

[S=S2] （6）

式中：[s2i]、[si]——沿壓輥軸向第i個點位厚度的樣本方差、標準偏差；[s2]、[s]——壓梗整體厚度的樣本方差、標準偏差。

2.4.3 過程控制能力評價 過程控制能力評價指標主要評價壓梗厚度整體質量控制能力。用過程控制能力指數Cp或Cpk計算，計算公式見式（7）、式（8）。根據Cp或Cpk值的大小判定壓梗厚度的過程控制能力，Cp或Cpk值越大表示過程控制能力越充分，Cp或Cpk值越小表示過程控制能力越欠充分。

假定壓梗厚度工藝技術要求為M±m。壓梗厚度過程控制能力指數Cp、Cpk的計算為：

[cp=m3S] （7）

[cpk=2m6S-M-d-3S] （8）

式中：Cp、Cpk——壓梗厚度過程控制能力指數。

3 評價方法的應用

3.1 試驗設計 利用所建立的壓梗厚度評價方法對壓梗厚度進行試驗評價，試驗所用為秦皇島煙草機械有限責任公司SY217A型壓梗機，試驗點位分別為壓輥軸向左側、中部、右側，試驗測量得到的數據見表1。

3.2 評價方法應用 由表1數據，依據式（1）～式（8）計算得到壓梗厚度均值、樣本方差S2、樣本標準偏差S，過程控制能力指數Cp、Cpk，結果如表2所示。

由表2計算結果得到壓梗機過程質量控制狀況。壓梗機左、中、右側及整體均值控制在工藝指標要求范圍內，符合工藝質量控制要求；標準偏差S均為0.02mm；壓梗機左、中、右側及整體過程能力指數Cp分別為1.76、1.86、2.05、1.60，均大于1.33，而過程能力指數Cpk分別為0.70、1.21、1.27、0.89，均小于1.33，表明壓梗厚度均值的偏移造成Cpk下降，應從減少均值偏移量著手提升Cpk。

4 結語

建立壓梗厚度評價方法，并計算壓梗厚度均值、標本方差S2、樣本標準偏差S，過程控制能力指數Cp、Cpk，能夠準確科學地判定壓梗厚度與壓梗工藝質量要求的符合程度，找到壓梗工序的不足之處并加以改進，最終實現穩定壓梗工序的質量控制水平。

參考文獻

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[5]馬林，何楨.六西格瑪管理（第二版）[M].北京：中國人民大學出版社，2007. （責編：張宏民）