煙草包裝機械可靠性設計

于永強

摘要：機械的可靠性主要由機械自身性能的可靠性、系統的可靠性和操作的可靠性三方面決定，隨著國際經濟交流的逐漸頻繁，不同區域所應用的煙草包裝機械各個零件的可靠性基本達成一致，而且在短時間內不會發生較大的變化，所以現階段人們對煙草包裝機械可靠性的研究主要針對其系統和操作的可靠性兩個方面。

關鍵詞：煙草包裝機械;可靠性設計

前言

加強煙草包裝機械的可靠性已經成為其提升市場競爭實力的主要途徑，在煙草包裝機械系統可靠性方面進行設計，在研究開發新產品過程中對機器的可靠性設計顯得比較重要，因為只有開發設計出高可靠性的產品才能滿足市場的需求，才能具有市場競爭能力。

1、煙草包裝的生存困境

1.1警示范圍廣泛

眾所周知，任何法律法規條款的準確釋義都是離不開指導原則的。作為以“宜使人人了解煙草消費和接觸煙草煙霧造成的健康后果、防止所有人接觸煙草煙霧”為指導原則，以“不得以任何虛假、誤導、欺騙或可能對其特性、健康影響、危害或釋放物產生錯誤印象的手段推銷一種煙草制品，在煙草制品的每盒和單位包裝及這類制品的任何外部包裝和標簽上帶有說明煙草使用有害后果的健康警語”為限制條款的公約，僅從“宜使人人了解”和兩個“任何”的表述，可見其警示范圍之廣泛，措詞之嚴厲，大有營造“老鼠過街，人人喊打”之勢。

1.2健康警語醒目

以往的包裝曾使用“低煙堿”、“淡味”、“柔和”等詞語，旨在使人產生某煙草制品比其他煙草制品危害小的印象;或把焦油含量和釋放物等不利于銷售的信息設計得不易察覺。公約卻要求“健康警語宜占據主要可見部分的50%或以上，但不應少于30%”，“警句字號不得小于五號字”。其大而明確，醒目清晰，唯恐人們不見其丑。正如有人戲言，“到時候煙盒上印的不是腐爛的肺就是熏黑的牙”而讓人心里堵得慌，明顯增加了煙草消費者的心理壓力?！盁熀邪b上必須印有不少于包裝面積1/3的吸煙警告”，打亂了中式香煙包裝的傳統風格。加拿大癌癥協會對2000名吸煙者的調查表明，有58%的人認為，圖片警示及警示語確實使他們對吸煙有害健康的問題更加重視，44%的人認為，他們在新的警示圖片及警示語的作用下，正在考慮進行戒煙。

1.3審美情趣大減

中國傳統的煙草包裝追求人的審美情趣、個性色彩與文化內涵，公約卻要求煙草包裝更理性、更裸露、更趨同和更能達成共識。正是基于這一要求，新的煙草包裝設計已卷入一場令人毛骨悚然的赤裸裸的警語競賽，黑色恐怖正籠罩著人們的眼球：泰國在香煙包裝上新增了“吸煙引起陽萎”的警語;加拿大法律規定的健康用語有“煙草縮短壽命”，“引起肺癌”，“導致心臟病”，“懷孕者將危害胎兒”“吸煙會傷害你的孩子而且你的孩子會向你學習”，;歐盟要求除了卷煙包裝正面用大字號印制“吸煙殺人”的警語外，背面還要印制“煙民早逝”，“吸煙造成致命肺癌”，“吸煙可造成緩慢的痛苦的死亡”的警語。在這種恐怖的籠罩下，多數理性的抽煙者無異于戴著枷鎖扭秧歌，面對死亡吃年飯，沒有任何審美情趣和樂觀色彩可言。

1.4履約時限緊迫

為規范卷煙包裝用語，我國國家煙草專賣局于2001年7月6日發出了《關于規范卷煙包裝有關用語的通知》，并明確自2001年10月1日起執行。同年10月14日發出了《關于規范卷煙廠包裝體上有關警句標注的通知》，并明確自2002年1月1日起執行。2003年10月開始，有14個歐盟國家作出了“煙盒上的健康警示標語必須占正面的30%、背面的40%”的規定。

2、煙草包裝機械系統的可靠性設計

現階段煙草包裝機械系統主要有串聯、并聯和混聯三種形式，其可靠性受系統構成的零部件及其組織形式的可靠性決定，在串聯系統中其可靠度等于系統各組成單元可靠度的乘積，所以系統組成單元中最低的可靠度仍會大于串聯系統整體可靠度，而且串聯系統的可靠度會隨著組成單元數量的增多而變小;而并聯系統的可靠度等于1-系統失效概率，而系統失效概率等于系統各組成單元失效概率的乘積，所以即使組成單元中最大的可靠度也會相對并聯系統可靠度更低，并聯系統的可靠度與其組成單元數量呈現出較明顯的正相關性;混聯系統即系統中既含有串聯又含有并聯結構，混聯系統的可靠度由各種子系統共同決定。

現階段在結構復雜的煙草包裝機械中，大部分組成單元構成串聯系統形式，即系統的可靠性受每一個組成單元可靠性的直接影響，所以在設計的過程中為保證串聯系統的可靠度，需要將系統的可靠性指標針對不同的組成單元進行合理的分配，換言之各組成單元可靠性指標的分配效果會直接影響串聯系統的可靠性，所以可靠度分配方法必須保證誤差最小，在對其進行設計的過程中，首先要對構成串聯系統的組成元件的可靠度及失效概率進行估計，要注意可靠度+失效概率=1，然后結合可靠度對構成串聯系統的各零件的預計相對可靠度進行計算，由于可靠度=各零件預計相對可靠度（系統設計可靠度）1/n，可以計算出系統設計可靠度為0.7，然后對煙草包裝機械的串聯系統組成單元的可靠度進行分配。由此可見在對煙草包裝機械系統可靠性進行設計的過程中，首先要判定所選擇的煙草包裝機械內部元件的組合形式，然后結合不同形式系統可靠性的決定因素進行相應的優化，通過上述分析可以發現并聯的系統形式其可靠度更容易提升，所以積極對煙草包裝機械系統由串聯向并聯形式轉變進行探索也至關重要。

3、煙草包裝機械操作的可靠性設計

煙草包裝機械操作的可靠度受操作人員和煙草包裝機械兩方面的可靠度的共同影響，在人機工程學中甚至直接將機械的可靠性看做是操作人員可靠度與機械可靠度構成的串聯系統，換言之煙草包裝機械的人機系統可靠度是操作人員可靠度與機械可靠度的乘積。而操作可靠度可以表示成每次操作行為中1-操作中發生差錯的概率×發生操作差錯的操作而導致機械發生故障的概率的乘積，結合人為差錯和可靠度分析邏輯推演法可以對人機系統中操作人員在實施操作行為的過程中的成功和失敗的概率，進而結合概率大小對人機系統的可靠性進行評價，在人為差錯和可靠度分析邏輯推演法中明確規定，以15度作為操作人員視線區域的劃分標準，每隔15度操作人員的失效效果將會發生一定的退化，將視線退化程度用D表示，當操作人員的視線區域在0至15度時，D值為0.0001至0.0005;操作人員的視線區域在15至30度時，D值為0.001;操作人員的視線區域在30至45度時，D值為0.0015;操作人員的視線區域在45至60度時，D值為0.002;操作人員的視線區域在60至75度時，D值為0.0025;操作人員的視線區域在75至90度時，D值為0.003，另外D值為0.0005表示評級級別為優;D值為0.001表示評級級別為良;D值為0.002表示評級級別為差，所以當操作人員在進行實際操作的過程中，必須在其視線區域一定的情況下，盡可能的對D進行控制，例如煙草包裝機械的機械控制板上同時安裝了7個儀表，其中3個儀表在操作者視線的上下15度之間，2個儀表在操作者視線的50度附近，2個儀表安裝在操作者65度視線附近，那么在分析表盤設計按人為差錯的可靠度時，就可以結合操作者能有效進行操作個概率進行，即可靠度=（1-0.0001）3×（1-0.002）2×（1-0.0025）2，由此可見在機械可靠性一定的前提下，對可靠性進行設計，主要以操作人員視覺退化值為依據。

4、結語

當今煙草包裝機械一般內部結構都比較復雜，自動化程度及包裝速度都較高，可靠性方面就要求較高，不僅要考慮各個零件的可靠性，同時也要考慮各部件系統的可靠性以及操作者操作的可靠性。

參考文獻：

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[2]張東旭.淺析煙草包裝機械可靠性設計[J].科技展望，2016，26（04）：69.