面向煙草現代化的濾棒成型過程質量控制水平提升方法

郭軍亮,徐興華,樊金健

南通煙濾嘴有限責任公司,江蘇 南通 226001

2008 年起，煙草行業開始探索煙草農業現代化，圍繞現代農業的要求，煙草行業在建設現代煙草農業中著力提升規?；N植和專業化服務水平，突出煙農主體地位，推進集約化發展，以相對集中、區域集約為理念，著力推進生產組織方式轉變，農業現代化特征日益明顯，而煙草行業也在持續加大科技創新力度，構建了自上而下的科技研發體系，為了適應產能發展規劃，有必要設計一個新的煙草濾棒生產車間[1]。目前新建濾棒生產車間的質量檢驗體系通常由原材料入庫檢驗、生產過程檢驗和產品入庫檢驗三部分組成[2]。隨著卷煙工業的發展，對圓形過濾棒提出了更高的要求。目前，在生產過程的檢測過程中缺乏統一的標準、統一的數據采集和數據的時效性不高，導致了濾棒成型工藝的質量水平較低。因此，有必要研究提高濾棒成型過程質量控制水平的方法。

該方法創新之處在于在設備能力、工藝規范、檢驗管理水平、原材料檢驗和溫濕度控制幾個方面，衡量設備加工水平能力，并追溯濾棒質量異常情況，直至匹配正確的濾棒成型過程控制方案。

1 濾棒產品質量控制指標

調查發現影響濾棒成型質量的因素，主要包括設備能力、原材料、檢測儀器穩定性和工藝等。

1.1 設備能力

通常采用機器能力指數CMK 對設備能力進行衡量。機器的適應性可以通過機器能力指數CMK進行控制。通常在設備大修或采購新設備后，需要檢測機器能力指數CMK，可采用過程能力指數Cpk 對機器能力指數CMK 進行計算，成熟的技術人員在不同環境、方法和材料等因素條件下進行連續取樣，獲得平均值，根據平均值檢查過程是否穩定。如果過程穩定計算機器能力指數CMK，如果過程不穩定，分析造成不穩定的原因，消除不穩定因素后重新計算。當設備穩定運行后，測量長期的機器能力指數CMK。在取樣過程中需要消除因素對機器能力指數CMK 產生的影響，因此需要降低人為因素影響和環境因素影響。針對同一批原材料采用標準作業方法對機器設備本身的變差進行考核。通過CMK 圖表對相同時間段內采用相同原輔材料生產的統一規格產品進行分析，設備管理部門根據分析結果對不符合設備能力要求的進行改進。如在設備日常檢查、采購新設備、設備輪保和設備大修等過程中增加設備能力的考核要求，進而保障產品質量水平，產品過程能力的提升。

1.2 工藝規范

為了有效的區分成型過程中的利用和維護方案，從相關性角度和相似性角度兩方面定義了工藝標準、工藝項目和工藝類型三級樹形結構實現管理。對工藝規范的生命周期進行考慮，解決變更的管控性和時效性，通過歷史版本號和標準版本號在濾棒成型過程質量控制過程中控制工藝標準數據的變動，為校驗和生產等步驟提供高精度的工藝標準信息。

1.2.1 類型管理 在工藝類型管理過程中，通常從大的層面維護設備外觀、控制溫度、溝槽、開松要求和控制壓力等工藝類型信息，方便工藝數據在系統中的區分。

1.2.2 項目管理 任何工藝項目都有所屬的工藝類型，工藝項目管理主要的作用是區分工藝項目所述的用途和業務范圍。

1.2.3 工藝標準管理 在企業特點的基礎上工藝標準管理對濾棒的工藝文件、工藝要素和工藝過程等進行統一、規范，實現濾棒的工藝標準化。工藝標準化是一種重要手段，可以縮短生產工藝準備周期、提高工藝技術水平、加強工藝科學管理。

1.3 檢驗管理

在目前發展過程中，質量管理已經進入全面質量控制階段，用數據說話、全面質量、預防為主、為用戶服務是全面質量管理控制的基本觀點，通過檢驗類型管理從質量數據產生的時效性和源頭進行區分，檢驗類型管理通常情況下是對最終檢驗數據、自檢數據和過程檢驗數據進行維護，根據獲取的數據分類管理系統中存在的檢驗項目。

1.3.1 檢驗項目管理 對成品、半成品等檢驗項目信息進行維護，為成品、半成品和原輔料檢驗等提供基礎數據。

1.3.2 檢驗標準管理 維護成品、半成品和原輔料檢驗項目標準信息，設定其上均、中心值、下均、上偏、合格率和下偏等。根據質量檢驗標準，技術中心檢驗人員檢驗成品、過程、原輔料。

1.3.3 檢驗管理數據支撐 從質量數據時效性和生產源頭通過檢驗類型管理進行區分，可以從自檢、過程、最終三個層面對某個檢驗項目的檢測數據進行質量對比和分析，方便發現問題、追蹤問題。

1.4 原材料

生產濾棒過程中所用的原材料會對濾棒產品的質量產生影響。原材料的選擇在某種程度上決定了濾棒的工藝要求和路線。絲束是生產濾棒的主要原材料，在制定產品工藝要求過程中會結合絲束規格和產品規格，為制定生產產品的檢驗標準和工藝標準提供數據。

1.5 環境溫濕度

濾棒的硬度和吸組等質量指標受環境溫濕度的影響較大，現存的濾棒質量管理體系沒有明確規定產品生產環境溫濕度，在生產過程中環境溫濕度還沒有采取有效的分析和監控。利用機臺采集環境溫濕度數據，實現數據關聯，有利于研究濾棒質量穩定性與環境溫濕度之間的關系。

2 濾棒成型過程質量控制水平優化

2.1 差異變化合規性分析

以基礎數據模塊、質量管理模塊、車間看板模塊、計劃排程模塊、工時管理模塊、人力資源模塊、統計報表模塊、異常處理模塊，為功能模塊主要構成結構，在差異變化合規性的基礎上，優化濾棒成型過程質量控制水平。當濾棒成型過程質量指標屬于“成本型”指標時，則需要選取各方案中存在的最小值，匹配實際提升策略，如下所示。

濾棒成型過程質量控制水平提升方法根據濾棒成型質量控制結果，制定濾棒成型過程質量控制水平提升策略，主要包括以下幾個方面：

2.1.1 質量控制 制定濾棒成型過程質量的保養標準、維護標準和清潔標準，并將各項標準納入設備管理標準中，為了保障設備的正常運行，需要加強考核制度。

2.1.2 員工培訓 通過對設備進行年度檢修，提高員工的操作工藝、操作水平和質量意識等。

2.1.3 分析總結 仔細整理并分析技術和設備，研究改造方案、論證過程和開發過程中存在的相關數據統計，并進行歸納存檔，建立濾棒成型設備管理的長效維修機制。

3 實驗與結果

為了驗證濾棒成型過程質量控制水平提升方法的整體有效性，需要對濾棒成型過程質量控制水平提升方法進行測試，本次測試在Matlab 平臺中完成。

3.1 實驗數據

目前大多數濾棒生產企業一般是要求CMK 大于1.67，也有要求大于1.33 的，不過前者較為普遍，當設備運作穩定后，也需要測量長期的Cmk。對CMK，在取樣過程中盡量消除其他因素的影響，因此，在盡量短的時間內（減少環境影響），相同的操作者（減少人的因素影響），采用標準的作業方法（法），針對相同的加工材料（同一批原材料），只考核機器設備本身的變差。按照匯總條件生成如表1 所示的設備能力的趨勢分析結果。

表1 設備能力的趨勢分析表Table 1 Trend analysis of equipment capacity

在具體生產過程中，為便于設備機臺操作工及過程質量檢驗員現場監控及分析，基于自檢數據我們設計了過程能力指數趨勢圖，如圖1 所示。

生成圖1 的數據源為1 號機設備甲班操作工在16 年10 月30 日-16 年11 月4 日連續生產CA24.20*144*400A1產品吸組、圓周、長度三項質量指標過程能力的趨勢圖，從圖3 中可以看出11 月3 日的過程質量最優，從趨勢上看長度的過程能力比較穩定，并且長度的過程能力水平與其他指標水平高低的線性相關性較強。

3.2 實驗過程及結果

對比濾棒成型過程質量控制水平提升方法（方法1）、文獻[3]（方法2）、文獻[4]（方法3）在不同濕度和溫度下的質量系數，測試結果如圖2 和圖3 所示。

分析圖2 和圖3 中的數據可知，在不同溫度和濕度下，方法1 獲得的質量系數均高于方法2 和方法3 獲得的質量系數，且質量系數保持平穩，方法2 和方法3 的質量系數隨著溫度和濕度的變化波動較大。對比不同方法的測試結果可知，方法1 的有效性較好，可在不同溫度和濕度下有效的提升濾棒成型過程質量。

4 結語

農業行業需要深刻的變革，卷煙行業也不例外，需要針對濾棒無法在不同溫度和濕度下提升濾棒成型過程質量，提出濾棒成型過程質量控制水平提升方法，通過對濾棒成型質量進行控制，結合控制結果采用不同策略提高濾棒成型過程質量，解決了當前方法中存在的問題，提高了方法的有效性。在未來的研究中，應該進一步改善企業原有的設備能力評價模式，如在采購新設備、設備大修、設備輪保、設備日常檢查等過程中可以增加設備能力的考核要求，從而切實保障產品過程能力、產品質量水平穩定提升。