基于六西格瑪的ZJ17卷煙機煙支質量研究

摘" 要：為降低ZJ17卷煙機煙支質量波動，以六西格瑪DMAIC模型對卷煙機逐步分析，以確定影響煙支重量標偏的關鍵因子，通過實驗設計優化關鍵因子來達到降低卷煙機煙支質量標偏的目的。研究效果表明，煙支質量標偏降低1.06 mg，煙支質量標偏達標率提高7.98%。該方法可為提高卷煙質量穩定性提供參考。

關鍵詞：ZJ17卷煙機；質量標偏；DMAIC；質量管理；實驗設計

中圖分類號：TS43" " " " 文獻標志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2024）04-0006-06

Abstract： In order to alleviate the fluctuation of cigarette weight ZJ17 cigarette machine， the cigarette machine was analyzed step by step by Six Sigma DMAIC model to determine the key factors affecting cigarette weight deviation， and the key factors were optimized by experimental design to reduce cigarette quality deviation. The results showed that the standard deviation of cigarette weight reduced by 1.06 mg， and the cigarette quality standard deviation rate increases by 7.98%. This method can provide reference for improving the quality and stability of cigarettes.

Keywords： ZJ17 cigarette machine; quality standard deviation; DMAIC; quality management; experiment design

近幾年，中國煙草行業實現跨越式發展，卷煙生產質量的要求被不斷提高。煙支重量標準偏差是影響卷煙產品內在質量的關鍵因素，同時直接關系到產品和企業的美譽度[1]。六西格瑪是一整套系統的、集成的業務改進方法體系，對企業業務流程的現有過程進行DMAIC流程，消除過程缺陷，提高產品質量，降低生產成本，達到客戶完全滿意，最終增強企業競爭力的目的。

為攻克煙支質量波動問題[2]，本文引入六西格瑪DMAIC方法論[3]，運用方差分析、假設檢驗、DOE實驗等工具，對ZJ17型卷煙機煙支卷接工藝流程進行全面分析和技術改造，探討一種降低煙支質量標偏的方法。

1" 六西格瑪在降低ZJ17型卷煙機煙支質量標偏的應用

六西格瑪DMAIC方法論的改進模型，即界定階段、測量階段、分析階段、改進階段和控制階段[4]。

1.1" 界定階段

界定階段的主要工作是明確流程輸出Y、確定項目目標。

質量標偏：從樣品中隨機抽取煙支20支/組，進行煙支質量檢測，通過既定公式計算該組煙支質量標偏。

Y的定義：Y=∑S/檢測次數。

產品牌號：嬌子（時代陽光）。

目標：煙支質量標偏降低到17.7 mg。

1.2" 測量階段

界定階段的主要工作是Y的測量系統分析、流程初步分析及潛在原因探索[5]。

1.2.1" 測量系統分析

測量系統分析，其目的是評估測量系統對被測量參數是否合適，并確定測量系統誤差的主要原因。由于Y是以檢驗人員操作在線綜合測試臺的測量數據為基礎，必須要求在線綜合測試臺有高度的準確性，因此我們選擇Ramp;R量具研究，來評估我們的測量系統。

如圖1所示，測量系統的研究變異百分比為9.71%，可區分類別數14，綜合測試臺能有發現煙支重量的波動，測量系統有效。

1.2.2" Y的能力分析

項目組成員收集了1 310組嬌子（時代陽光）的質量標偏數據，做過程能力分析，改進前煙支質量標偏為18.70 mg，煙支質量標偏達標率為85.73%，如圖2所示。

1.2.3" 關鍵流程分析

影響煙支質量標偏的流程見表1。

1.2.4" FMEA分析

針對識別后的關鍵流程，進行FMEA分析，根據RPN風險數的大小，篩選出分值高于100分的9項潛在的失效原因：篩網目數、送絲風速、送絲管道、一次風分正壓、針輥轉速、鏟刀與吸絲帶間隙、彈絲轆轉速、微波控制精度和密度檢測器。快速改善了篩網目數、送絲管道、微波控制精度、密度檢測器、鏟刀與吸絲帶間隙5個因子，快速改善后煙支質量標偏均值由18.6 mg降為18.1 mg，剩下4個因子進入分析階段展開分析。

1.3" 分析階段

分析階段是利用數理統計方法對測量階段確定的潛在影響因子進行深入分析，將問題要因鎖定在顯著因子上。

利用數理分析對彈絲轆轉速、針輥轉速、送絲風速和一次風分正壓進行驗證該因子對煙支重量的影響是否顯著。首先，通過假設檢驗分析檢驗數據的穩定性和正態性，再運用單因子方差分析結果的P（Plt;0.05驗證對煙支質量標偏的影響是否顯著）值判斷。

其中，圖3和表2是彈絲轆轉速與煙支質量標偏的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，圖4和表3是針輥轉速與煙支質量標偏的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，圖5和表4是送絲風速與煙支質量標偏的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，圖6和表5是一次風分正壓與煙支質量標偏的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表。

由圖3和表2得出結論：P=0.175gt;0.05，彈絲轆轉速是影響煙支質量標偏的非顯著因子。

由圖4和表3得出結論：PP=0.000 0lt;0.05，送絲風速是影響煙支質量標偏的顯著原因。

由圖5和表4得出結論：P=0.000 2lt;0.05，針輥轉速是影響煙支質量標偏的顯著原因。

由圖6和表5得出結論：P=0.009lt;0.05，一次風分正壓大小是影響煙支質量標偏的顯著原因。

綜上，找到了3個影響煙支質量標偏的顯著原因。

1.4" 改進階段

通過前期的分析，可以知道煙絲成型階段影響煙支質量標偏的顯著原因是針輥變頻器頻率、一次風分正壓大小和風力送絲風速，三者可能存在交互作用。根據ZJ17卷煙機臺設備能力、風力送絲系統能力值的測算，我們對各因子測試水平設置如下。

針輥變頻器頻率：42、50 Hz。

一次風分正壓大小：0.8、1.2 mbar。

風力送絲風速：16、20 m/s。

選擇全因子試驗并安排4個中心點（即23+4）的試驗，用MINITAB軟件生成3因子2水平4個中心點的全因子試驗設計方案，并隨機化試驗順序，使中心點大體在試驗的開始、中間和結尾，根據試驗方案進行測試，各因子系數顯著但彎曲的P值小于0.05，說明數據存在彎曲，回歸方程可能存在高次項，選擇響應曲面設計分析。因為針輥變頻器頻率與一次風分正壓大小目前的水平設置已經處于最佳設置限，因此我們選用中心復合表面設計（CCF），在原來的因子設計中修改設計增加軸點產生新的試驗方案，再對新的試驗方案進行測試，試驗設計見表6。

根據以上數據，運用MINITAB得到質量標偏與一次風分正壓大小和風力送絲風速的曲面圖如圖7所示。

考慮到針輥變頻器頻率、一次風分正壓大小和風力送絲風速的交互作用分別對煙支質量標偏影響顯著，故進行響應優化。如圖8所示，針輥變頻器頻率≈47.8 Hz，一次風分正壓≈12 mbar時，風力送絲風速=18 m/s時，煙支質量標偏值的置信區間為17.43～17.89 mg，預測區間為17.16～18.17 mg。

在確定了以上顯著因子的最佳組合水平后，將上述最優值在ZJ17卷煙機上設定，運行一周，抽取356組嬌子（時代陽光）的質量標偏數據，做過程能力分析，驗證改進方案。從圖9中可以看出所選模型是有效的。改進后的煙支質量標偏由18.7 mg降低為17.6 mg；煙支質量標偏達標率由85.7%提高到90%，成功達到目標。

1.5" 控制階段

為落實管理措施，對改進要點制定控制計劃見表7。

在改善完成后，總抽檢212次，每次抽檢30支煙支，驗證改善是否長期有效。煙支質量標偏穩定在17.56 mg；煙支質量標偏達標率穩定在91.04%，且控制階段指標未發生偏移，達到并超過預期目標。

2" 結束語

本文以六西格瑪DMAIC方法論為中心，利用數理統計工具找到影響煙支重量標偏的潛在影響因子。對其中5項進行快速改善后，進行了深入分析，將問題要因鎖定在3項顯著因子上；針對顯著因子進行DOE試驗；最后，通過系列改進措施的跟蹤固化，煙支質量標偏波動得到了控制。

參考文獻：

[1] 劉青宜，楊沛東.基于正交試驗的煙支質量控制系統設備改造與優化[J].機械制造與自動化，2015（3）：204-207.

[2] 李鈺靚，范禮峰，楊帥，等.卷接機組煙支質量非對稱分段控制方法[J].煙草科技，2023，56（3）：106-112.

[3] 靳松，郭大權.基于六西格瑪管理的質量管理模塊應用研究[J].信息技術與信息化，2019（12）：223-225.

[4] 安雪姣.運用六西格瑪方法提高細支卷煙吸阻Ppk值[J].現代工業經濟和信息化，2022，12（7）：290-291.

[5] 杜強，李新天.卷煙廠提高壓縮空氣壓力合格率的研究[J].設備管理與維修，2023（5）：126-128.