基于TRIZ理論的煙支單支克重偏差的改進

摘?要：二十世紀九十年代以來，PASSIM卷接機型已經逐步成為各大、中型煙草企業的主流卷接設備，但在設備運行中由于煙絲供絲不均，造成PASSIM煙支單支克重偏差較大，對產品質量控制造成不利影響。文章以TRIZ創新理論為指導，通過矛盾矩陣分析方法，找出對設備進行改造的合理有效方法，有效地解決了這一難題。通過對設備的改進，使得煙支單支克重標偏（SD）從平均0.025下降到了0.021，減小了內外排煙支重量的波動，提高了產品質量穩定性，并且改造后的設備部件結構更為簡單，為設備保養和管理帶來了很大的方便，同時帶來了巨大的經濟效益。

關鍵詞：TRIZ理論;PASSIM卷接機;煙支單支克重偏差;設備改進

一、 引言

煙草制造企業為了滿足競爭日益激烈的市場需求，引進了大量國內外先進煙草加工制造設備，這其中就包括了PASSIM7000卷接機。ZJ19（PASSIM7000）卷接機組是由中國煙草總公司引進英國MOLINS公司技術，由許昌煙草機械有限責任公司制造，該機組經由許昌煙機公司改造后，生產速度可達8000支/分。在引入先進設備的同時，各個煙廠也需要重視對設備進行一些必要的改進以適應不同生產環境和不同原輔材料對產品工藝質量的影響。

二、 TRIZ理論介紹

TRIZ的意思是發明問題解決理論（Theory of the Solution of Inventive Problems），由蘇聯發明家里奇.阿奇舒勒在1946年創立。他們從大量專利中取出符合要求的部分專利，并將其中各種發明問題的最有效的解決方式進行綜合整理，形成了TRIZ解決發明問題的基本方法。這些方法，又可以廣泛應用于新的發明問題中，幫助人們獲得靈感，找出發明問題最有效的解決方式。

TRIZ主要解決發明過程中遇到的沖突問題，主要包括技術沖突和物理沖突。技術沖突是指改善一個子系統中的有用功能（工程參數），導致另一個功能（工程參數）產生惡化。比如增大卷煙機的排梗量可以減少煙支刺破，但卻會造成煙絲消耗的上升。物理沖突指僅涉及系統中的一個子系統或部件，而對該子系統或部件提出了相互矛盾的要求。如我們希望設備的生產速度越快越好，但生產速度越快對設備的損耗也就越大。物理沖突是TRIZ要研究解決的關鍵問題之一，與技術沖突相比，物理沖突是一種更尖銳的沖突，設計中必須解決。

目前應用廣泛的矛盾矩陣表是沖突解決原理最直接有效的TRIZ應用工具。當發明過程中遇到有沖突的問題時，將沖突的兩個方面整理成符合矛盾矩陣的標準參數代入矩陣的行和列中，在行列的交叉點就能夠找到解決沖突的有效原理。通過沖突解決的原理的啟發，最終能夠輔助發明者找到正確的思考方向。

三、 TRIZ理論在解決PASSIM煙支單支克重偏差的應用

（一）PASSIM重量控制裝置的現狀分析

要解決PASSIM煙支單支克重偏差我們需要先了解PASSIM卷接機的煙支重量控制工藝流程：煙絲經過PASSIM供料系統的兩步風分共同作用后，使煙絲與煙梗及雜物得以較充分地分離，通過集流管將吹浮的煙絲吸附，使煙絲轉向并加速拋入吸絲道。吸絲道在負壓的作用下，將供料系統供給的煙絲沿吸絲道上吸而被吸附在吸絲帶上，隨吸絲帶運動形成連續煙絲束雛形。在重量控制裝置的作用下，由平準器對所供煙絲束雛形進行修剪，使煙絲束的截面基本均勻一致，確保規定長度上的煙絲束重量偏差較小。修剪下來的煙絲在螺旋回絲器與回絲振槽的作用下送至供料系統以重新利用。

但是在實際生產過程中，平準器作為重量控制裝置中的重要部件由于被煙塵污染導致伺服電機控制的不精確和不穩定造成重量控制失衡，無法適應我廠生產要求。因此，目前我廠PASSIM卷接機組生產的煙支重量均采用手動調節重量的方式來控制，也就是通過手柄手動調整平準器的位置，將平準器固定在某一個合適的位置，因此這就對來料煙絲密度有了更嚴格的要求，我們需要保證吸附在吸絲帶上的煙絲更加均勻且足夠多才能確保平準器控制的有效性，也就是說需要保證經過集流管被拋入吸絲道的煙絲密度的穩定性。由于由定子和轉子組成的集流管采取的是負壓吸附煙絲的方式來輸送煙絲，造碎的煙絲很容易將集流管上部分負壓吸風孔堵塞，同時積淀的煙塵粘附于定子上改變了定子的輪廓形狀，最終導致提供的煙絲流密度不均勻。尤其是來料煙絲碎絲率較大時，需要經常對集流管進行清潔保養才能保證煙支重量達到工藝要求。

（二）定義TRIZ矛盾和關鍵參數

通過上述分析，我們可以確定造成我廠PASSIM煙支單支克重偏差大的主要原因是：集流管的負壓吸風口容易被造碎的煙絲堵塞，造成了煙絲流密度的不穩定，最終導致生產出來的煙支克重偏差較大。但由于改變集流管構造涉及負壓氣路等多方面的改動，改造難度較大，這樣就產生了技術矛盾，描述為：為了保證煙支單支克重穩定，就需要保證煙絲流來料密度的穩定性，并直接導致需要對集流管進行重新設計，間接導致了設備的復雜性（惡化）。從上述技術矛盾推導中，可以看出：要改善的參數為煙絲流來料密度的穩定性，對應到TRIZ矛盾矩陣表中的39個通用工程參數中，最合適的需要改進的參數是（13）物體穩定性;惡化的參數為（36）設計復雜性。通過查詢矛盾矩陣，找到推薦的創新原理，如表1所示：

各創新原理的具體解釋如下：

（2）抽取：從物體中抽出必要的部分或屬性。

（35）物理或化學參數變化：改變物體的物理狀態、濃度或黏度、柔性、溫度或體積等參數。

（22）變害為利：將有害的要素相結合來消除有害的作用、利用有害的因素，得到有益的結果、增加有害因素的幅度直至有害性消失。

（26）復制：用簡單、廉價的復制品代替復雜、高價、易損、不易獲得的物體。

（三）TRIZ方案的實施

結合TRIZ理論中提供的案例和長期的工作經驗，我們選擇抽取原理和復制原理制訂解決方案。

1. 由于集流管的主要作用是輸送煙絲，因此我們將抽取并保留它的這一主要功能屬性，但是對于存在缺陷的負壓吸風結構設計應當舍棄。

2. 利用復制原理，我們可以設計一個結構更為簡單的裝置來代替結構較為復雜的集流管。

結合以上兩點的綜合考慮，我們可以重新設計一個拋絲輥取代集流管，通過吹向拋絲輥的高壓氣流輔助煙絲到達拋絲輥處，煙絲受到拋絲輥導向，隨高速旋轉的拋絲輥表面沿切向送到煙絲前導板，在前導板有一排高壓風孔，形成一排氣流，將煙絲導向并減速送入吸絲道。拋絲輥的結構由于不再需要負壓可以將小風機及其相應氣流管道等結構取消。同時，拋絲輥變成實心體，在拋絲輥上增加滾花增大摩擦系數，以利于煙絲的輸送。（圖1）

（四）改進效果

通過對集流管改進前后各一個月PASSIM煙支重量數據統計，煙支重量標偏（SD）從平均0.025下降到0.021，有效控制了煙支重量的波動，對穩定產品質量起到了積極作用。改進后的拋絲輥結構更為簡單，保養更為便利。同時，取消小風機及其管路也減少了一項維修保養的項目，減輕了維保人員的工作強度。

四、 結論

文章初步了解了TRIZ理論，并通過TRIZ在PASSIM煙支單支克重偏差問題中尋找改進方案的過程，實踐中運用了TRIZ技術矛盾解決矩陣，解決了設備改造時的技術難題。可以看出，TRIZ理論中能夠重塑我們思考解決問題的模式，并能夠提供有效的問題分析和解決方案，保證我們按照正確的方向去尋找問題的解決方法。

參考文獻：

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[3]王德吉.TRIZ在GDX2包裝機白卡紙接頭剔除裝置改造中的應用[J].自動化博覽，2011（11）.

作者簡介：何興，江西中煙井岡山卷煙廠卷包車間。