基于標準靶向控制的打葉復烤批次質(zhì)量評價

李善蓮，鄧國棟，周 東，杜 薇，陳 平，余 雯，鄒嚴頡，周進華

（1. 中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南 鄭州 450001；2. 四川中煙工業(yè)有限責任公司，四川 成都 200082；3. 四川煙葉復烤有限責任公司，四川 成都 610041；4. 鄭州輕工業(yè)大學，河南 鄭州 450002）

打葉復烤是將煙葉從農(nóng)業(yè)產(chǎn)品轉變?yōu)楣I(yè)生產(chǎn)原料的一個整理和準備性的加工過程[1]，是卷煙生產(chǎn)大工藝中的“第一車間”。打葉復烤加工質(zhì)量與管控水平直接影響卷煙后續(xù)加工質(zhì)量及卷煙產(chǎn)品質(zhì)量，對于中式卷煙品牌原料保障發(fā)揮著重要的橋梁作用[2]。在卷煙加工質(zhì)量評價領域，對制絲批次質(zhì)量的分析評價研究較多，如廖材河等[3]提出了基于ISA-SP95的柔性制絲線批次管理模式，并結合柔性制絲工藝的特征建立了批次管理模型；李善蓮等[4]采用功效系數(shù)法對制絲過程批次質(zhì)量進行了分析評價；羅志雪等[5]構建了卷煙制絲過程參數(shù)穩(wěn)定性評價指數(shù)；但對打葉復烤批次質(zhì)量的量化評價研究較少。近年來，卷煙工業(yè)企業(yè)對打葉復烤的加工要求不再局限于成品片煙質(zhì)量，對加工過程參數(shù)和指標也越來越重視[6]。因此，筆者以工藝標準的控制要求為基礎，通過實際值與標準要求的定量比較以及多元參數(shù)指標的賦權計算，建立了基于標準靶向控制的打葉復烤批次質(zhì)量的分析評價方法，以期為加強生產(chǎn)過程的管控，提高煙葉加工質(zhì)量提供參考。

1 評價指標要求與數(shù)據(jù)處理

1.1 評價指標與要求

以打葉復烤工藝技術標準為基礎，以“精細、穩(wěn)定、量化”為原則，結合歷史數(shù)據(jù)分析和專家討論，確定了打葉復烤批次質(zhì)量分析評價的主要工序參數(shù)指標，其具體要求如表1所示。

表1 打葉復烤批次質(zhì)量評價的指標與要求

1.2 數(shù)據(jù)采集與處理

可在線采集的參數(shù)指標，按照規(guī)則（表2）篩除料頭料尾后，計算各參數(shù)指標的平均值、標準偏差；離線檢測指標計算測試數(shù)據(jù)的平均值。

表2 在線數(shù)采數(shù)據(jù)處理規(guī)則

2 質(zhì)量表征與評價

根據(jù)表1批次質(zhì)量控制要求，打葉復烤質(zhì)量管控與評價可分為3種類型，一是單一范圍控制的符合型，二是單一優(yōu)化控制的望目型和極值型，三是范圍控制與優(yōu)化控制相結合的類型。

2.1 參數(shù)指標評價

（1）單一范圍控制型。當實測結果在要求范圍內(nèi)時，賦值100，否則賦值0。

（2）單一優(yōu)化控制型。對于優(yōu)化控制參數(shù)指標，可分為望目控制和極值控制2種類型，其質(zhì)量指數(shù)分別按式（1）和式（2）進行計算，質(zhì)量指數(shù)取值范圍為[0,100]，即當計算結果小于0時賦值0，計算結果大于100時賦值100。

式中，Id為極值控制參數(shù)指標質(zhì)量指數(shù)；為實測平均值；xpv為標準設計值；xbest為理論或實際最優(yōu)值。

（3）范圍與優(yōu)化控制相結合型。分別按單一控制方式計算質(zhì)量指數(shù)，最終質(zhì)量指數(shù)以4∶6的權重進行綜合。

2.2 工序評價

工序內(nèi)各變量是平行的，采用統(tǒng)計加權的方法，工序管控質(zhì)量指數(shù)按式（3）計算。

式中，G為工序管控質(zhì)量指數(shù)；Ii為第i個變量的管控指數(shù)；wi為第i個變量的權重。

2.3 批次評價

批次各工序是前后相互影響的，采用幾何平均的方法，批次綜合質(zhì)量指數(shù)按式（4）計算。

式中，L為批次綜合質(zhì)量指數(shù)；Gi為第i個工序的管控指數(shù)；di為第i個工序的權重。

3 實證分析

3.1 質(zhì)量指數(shù)取值

按工藝管控要求，質(zhì)量指數(shù)取值如圖1所示。并從左上往右下劃分為：（1）優(yōu)（≥80）；（2）良（70＜I＜80）；（3）需關注（60＜I≤70）；（4）差（≤60），需改進。

圖1 質(zhì)量指數(shù)得分區(qū)間與級別

3.2 結果分析

按照建立的評價方法，選取2020烤季打葉復烤5個生產(chǎn)批次數(shù)據(jù)（表3），分別編號A～E。5個批次均為優(yōu)的下限控制水平，工序過程結果表明，批次D和批次E分別在二次潤葉和打葉去梗工序質(zhì)量得分偏低，需要進行分析關注。從二次潤葉和打葉去梗工序各參數(shù)指標質(zhì)量得分（表4和表5）可以看出，批次A和批次D的二次潤葉的物料流量管控得分較低，沒有達到標準控制要求，打葉去梗工序各批次葉片結構控制均需提高，尤其是批次E有2項指標沒有達到標準控制要求。

表3 批次綜合質(zhì)量得分計算結果 （分）

表4 二次潤葉工序參數(shù)指標質(zhì)量得分計算結果 （分）

表5 打葉去梗工序參數(shù)指標質(zhì)量得分計算結果 （分）

3.3 應用效果

表6為某打葉復烤廠2020烤季管控指數(shù)月度均值與改進項目統(tǒng)計結果，從表6中可以看出，2020烤季打葉復烤生產(chǎn)過程中，發(fā)現(xiàn)改進項共89項，范圍包括設備異常、過程穩(wěn)定性、指標符合性、流量控制精度等方面，通過持續(xù)改進，打葉復烤過程批次管控指數(shù)均值由最初的61.2提高至78.3。

從應用效果來看，根據(jù)該評價方法建立的打葉復烤工藝質(zhì)量分析平臺，通過與生產(chǎn)實時數(shù)據(jù)的對接，可實現(xiàn)參數(shù)、工序、批次等多維度工藝過程管控水平的量化分析，從而有效地監(jiān)督過程管控的執(zhí)行程度，能夠及時地發(fā)現(xiàn)并追溯生產(chǎn)過程中管控薄弱的工序或參數(shù)指標，并加以改進，顯著增強了打葉復烤過程的管控能力，提升了煙葉加工質(zhì)量。

4 結 論

以打葉復烤工藝標準的控制要求為基礎，根據(jù)工藝過程參數(shù)指標的數(shù)據(jù)特點，建立了基于標準靶向控制的打葉復烤批次質(zhì)量評價方法，并開發(fā)了打葉復烤工藝質(zhì)量分析平臺，實現(xiàn)了打葉復烤批次質(zhì)量的多維度量化分析，實時監(jiān)控批次質(zhì)量狀態(tài)的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)、追溯生產(chǎn)過程中管控薄弱的工序或參數(shù)指標，加以改進，為持續(xù)改進打葉復烤過程、提高管控水平提供了有效途徑。