卷煙綜合測試臺校準比對方式研究

李 乾，謝 勇，胡 濤，李 云，呂 佳

（紅云紅河（煙草）集團會澤卷煙廠，云南曲靖 654200）

0 引言

綜合測試臺測量濾棒、卷煙質(zhì)量指標的綜合測試儀器之一，可以完成質(zhì)量、長度、圓周、總通風率、硬度等質(zhì)量指標的檢測，通過對卷煙或濾棒質(zhì)量指標的日常離線或在線檢測，可以監(jiān)控生產(chǎn)過程中外在質(zhì)量指標波動情況，及時排查可能影響產(chǎn)品質(zhì)量指標的設(shè)備因素、煙用材料因素、人員操作技能等，指導(dǎo)生產(chǎn)過程控制，在一定程度上能有效控制卷煙的內(nèi)在感官質(zhì)量。目前比較常用的綜合測試臺有海意、瑞拓、KC綜合測試臺、QTM 綜合測試臺等。由于材料的不穩(wěn)定、元器件的老化、使用中的磨損、環(huán)境的變動等，都有可能引起計量性能的變化[1]。另外，不同型號的綜合測試臺各個功能的校準標準件（標棒）檢定的不確定度有差異。

云南中煙技術(shù)中心監(jiān)控檢驗、集團監(jiān)督檢驗、工廠技術(shù)監(jiān)督科對卷包車間的出廠檢驗的檢測數(shù)據(jù)直接影響卷煙物理指標缺陷率、物理指標絕對偏移量指標、包裝與卷制得分滿分率與精品率等關(guān)鍵績效指標，車間自檢、工廠工藝質(zhì)量科過程專項檢驗綜合測試臺檢測示值準確度和精確度對工廠制造過程精準控制至關(guān)重要，因此，從車間—工藝質(zhì)量科—技術(shù)監(jiān)督科—云南中煙技術(shù)中心/卷煙產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，按照規(guī)定頻次進行比對，確保綜合測試臺間檢測示值滿足控制標準。

毛小斌利用Z-檢驗雙樣本均值對兩臺綜合測試臺一致性進行判定[2]，高占勇等人利用自動取樣裝置、輸送裝置實現(xiàn)在線綜合測試臺與上級綜合測試臺檢測一致性[3]。劉海文等人針對不同廠家的綜合測試臺煙支圓周利用配對數(shù)據(jù)檢驗進行比對[4]。

1 卷煙常見的比對測試方式

對比數(shù)據(jù)評價主要是利用En 值、誤差、極差、標準偏差等，對比對效果進行分析、評價和監(jiān)督，對存在的問題進行跟蹤改進。目前卷煙常用的比對方法有3 種，分別為：①卷煙、濾棒量具比對方法；②溯源棒量具比對方法；③比對樣試驗方法。

綜合測試臺比對的前提是，綜合測試臺標棒在規(guī)定的周期內(nèi)進行過校準：按照各型號卷煙、濾棒綜合測試臺使用說明書/操作規(guī)程中校準操作規(guī)范采用“校準標準件（標棒）”對綜合測試臺進行校準，綜合測試臺對標棒的測量值與在檢定機構(gòu)給出的檢驗周期內(nèi)標準值誤差符合校準標準，否則需要再次進行部門內(nèi)的綜合測試條校準。

1.1 卷煙、濾棒量具比對方法

由于卷煙被點燃端的煙絲在測量過程中容易掉落，因此大多數(shù)情況采用濾棒作為量具參與比對。濾棒需要經(jīng)過均勻性試驗：在穩(wěn)定性較好的生產(chǎn)機臺，選取機臺生產(chǎn)的濾棒產(chǎn)品進行抽樣，在外觀質(zhì)量符合標準要求前提下，各項質(zhì)量指標標準偏差小于規(guī)定的預(yù)先設(shè)定的數(shù)值后，說明穩(wěn)定性較好。根據(jù)參與比對的綜合測試臺數(shù)量進行連續(xù)取樣，在標準實驗室環(huán)境溫濕度下平衡6～24 h，再用密封袋密封包裝后進行分發(fā)，在綜合測試臺上進行檢測。

1.1.1 濾棒測量一組

對濾棒表面標記序號，按照序號逐一進行測量，共30 支/綜合測試臺，根據(jù)產(chǎn)品質(zhì)量管理職能，以上級產(chǎn)品檢測部門綜合測試臺為參照綜合測試臺，測量均值作為參考平均值，結(jié)合其他參與比對的非參照綜合測試臺檢測結(jié)果，與參測綜合測試臺的檢測單元（質(zhì)量、長度、壓降、圓周等）測試平均值誤差在控制標準內(nèi)，說明參測綜合測試臺測量準確程度保持在規(guī)定的范圍內(nèi)，測量結(jié)果具有一致性性；否則需要參與綜合測試臺再進行維護、再校準。該方法簡單高效，但是可能由于煙支異常測量值導(dǎo)致誤差偏大，而且未考慮測量項的穩(wěn)定性指標。

1.1.2 濾棒測量三組

無需對樣本進行標記，對樣品進行混合均勻后，按照30 支/組、3 組/綜合測試臺進行測量，將測量原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入Excel 模版，根據(jù)特定En 值進行統(tǒng)計分析。

其中：S 為方差，Δ 為各測試項目的極限誤差，XLAB和XREF分別為參加實驗室的測量值、參考實驗室的測量值；

該判定標準較為繁瑣，需要計算En 值，再結(jié)合測試項平均值測試偏差、云南中煙檢測中心測試平均值等綜合研判。如果某個綜合測試臺測量結(jié)果具有較小的測量不確定度，可能導(dǎo)致En 值大于1，從而引發(fā)誤判。

為了適應(yīng)信息化測繪的發(fā)展趨勢，滿足測繪標準制修訂信息化的需求，加強測繪標準制修訂工作的管理，提高測繪標準制修訂資源共享，需要為公眾提供一個及時、準確了解測繪標準制修訂的平臺。

1.2 溯源棒量具比對方法

該方法利用計量檢定的或云南中煙技術(shù)中心檢測出穩(wěn)定數(shù)據(jù)的溯源棒（虛擬煙支）作為量具進行比對，目前主要有3種方式。

1.2.1 均值比較

采用高棒、低棒各15 支，按照每個棒上的標號不同，對帶有編號的溯源棒按照順序逐一進行測量，通過極差判定是否滿足量具質(zhì)量指標穩(wěn)定性要求控制標準，再對各測量項目均值與檢定中心檢定的均值誤差與控制標準進行比較，該種方法類似上文中的“測量一組”，能清楚分析各綜合測試臺穩(wěn)定性、示值誤差波動情況，不需要進行量具穩(wěn)定檢驗（在計量檢定周期內(nèi)的溯源棒無需進行穩(wěn)定性檢定）。由于所有溯源棒都按照編號參與測量，每個綜合測試臺次需要測量30 次，耗時較長。溯源棒屬于非標量具，價格較高，如果其中某個棒出現(xiàn)異常則有可能影響比對測試評價。

1.2.2 溯源棒測量兩組

集團工藝質(zhì)量部對虛擬煙支進行排名，根據(jù)煙支規(guī)格（中支、常規(guī)）和棒編號形成”煙支規(guī)格+分類”，將溯源棒每支逐一測量3 次，記錄溯源棒中心值并根據(jù)極差進行排名。每次對隨機兩個綜合測試棒，在每個綜合測試臺分布測量3 次，記錄測量項目數(shù)據(jù)。表1、表2 為局部測量數(shù)據(jù)，不包括圓周、長度和開吸測試項目。

表1 比對測試數(shù)據(jù)（SYB-H02）

表2 比對測試數(shù)據(jù)（SYB-H01）

可以通過對表1、表2 計算各綜合測試臺測試項目均值，與技術(shù)中心SYB-H02、SYB-H01 虛擬煙支測試項目均值誤差判定：質(zhì)量誤差小于0.005 g，通風率小于4.0%。從圖1～圖2 和表1～表2 可以看出，卷包車間常規(guī)煙3 號綜合測試臺總通風率檢測單元與工藝質(zhì)量科、技術(shù)監(jiān)督科、技術(shù)中心檢測一致性不足，技術(shù)監(jiān)督科綜合測試臺重量檢測穩(wěn)定性不足。

圖1 SYB-H02 總通風測試項目比對

圖2 SYB-H01 總通風測試項目比對

1.2.3 溯源棒測量三組

1.3 比對樣試驗方法

采用某一測試臺逐支檢測并編號的卷煙煙支或濾棒作為量具，在其他參試的綜合測試臺按照編號逐支檢測進行比對檢測，利用誤差進行判定，這種方法除硬度指標外，可以測量其他指標，但是量具在經(jīng)過多部門的測試、溫濕度平衡、運輸?shù)龋瑢竺鏈y量綜合測試臺可能導(dǎo)致不確定度偏大，該方法實際使用較少，僅僅作為參考方法。

2 改進建議

溯源棒精確度與準確度較高，能快速地對各個綜合測試臺進行測量判定穩(wěn)定性與一致性，不必等待車間與工藝質(zhì)量科、技術(shù)監(jiān)督科逐一進行比對，根據(jù)各個綜合測試臺任務(wù)量合理安排時間，最后判定測試數(shù)據(jù)。

建議在溯源棒剛檢定完之后，利用技術(shù)監(jiān)督科的綜合測試對每個綜合測試臺進行測量10 次，根據(jù)測試項目極差進行排序，對于每支帶有編號溯源棒的測試項目，根據(jù)加權(quán)公式進行計算：吸阻極差×1+質(zhì)量極差×0.2+圓周極差×0.5+長度極差×0.2+總通風率×0.2，對加權(quán)結(jié)果進行綜合排序。

將2 個溯源棒逐一在綜合測試臺測量6 次，利用MES（Manufacturing Execution System，制造執(zhí)行系統(tǒng)）提取綜合測試臺的數(shù)據(jù)，利用格拉布斯準則進行判定有無異常值，如果有異常值，從人員、設(shè)備、環(huán)境、氣壓和方法方面，根據(jù)具體問題具體分析，采取對應(yīng)的措施；如無異常值則根據(jù)各個綜合測試臺的每個溯源棒測量數(shù)據(jù)的標準偏差與極差，判定綜合測試臺準確程度是否在規(guī)定的范圍內(nèi)。

對于比對結(jié)果不滿意的綜合測試臺，需要遵循“優(yōu)先查驗，標定為主，修正為輔”方式進行維保和調(diào)校，同時利用比對測試，能及時發(fā)現(xiàn)、剔除超過最大允許誤差的溯源棒。

針對煙支綜合測試臺個別物理指標一致性偏低的問題，應(yīng)做好綜合測試臺各單元檢定和標定工作，制定比對規(guī)程，定期開展多層級的比對試驗，針對差異指標及時進行修正及調(diào)校，確保測量指標的一致性和準確性。