DOE全因子實驗設(shè)計法在降低梗線風(fēng)選剔簽率的應(yīng)用

朱萌　董蘭芬　齊紅光　趙思源　王劉勝

摘 要 卷煙廠為了降低梗線風(fēng)選剔簽率，運用MINITAB軟件設(shè)計了4因子2水平加設(shè)3個中心點的全因子實驗，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最終確定了刀門間隙固定0.2 mm，風(fēng)門開度（11.0-11.5）格，刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar，刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min，對應(yīng)風(fēng)選剔梗簽率可小于0.9%。

關(guān)鍵詞 DOE全因子設(shè)計；梗線風(fēng)選剔簽率；MINITAB

中圖分類號：TS4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0129-01

煙梗作為卷煙廠重要原料之一，消耗率的降低有利于控制成本，為企業(yè)節(jié)約資金。

實驗設(shè)計（Design of Experiments，DOE）是一種安排實驗和分析實驗數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計方法。全因子實驗設(shè)計是指所有因子的所有水平的所有組合都至少要進(jìn)行一次實驗的這種設(shè)計，它的優(yōu)點是可以估計出所有的主效應(yīng)和所有的各階交互效應(yīng)。

MINITAB軟件是全球領(lǐng)先的質(zhì)量管理和六西格瑪實施軟件工具，它提供了包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的工具，極大提高質(zhì)量工程師工作效率。

經(jīng)前期工作，已確定風(fēng)選剔簽率是影響梗線消耗率高的主要原因，而影響風(fēng)選剔簽率的主要因子有4個：切梗絲機刀門間隙、風(fēng)選風(fēng)門開度、刀輥轉(zhuǎn)速、刀門壓力。

1 材料與方法

1.1 材料/設(shè)備

某省2010年長梗，某省2011年短梗。

SQ34系列切梗機，F(xiàn)S50型就地風(fēng)選機。

1.2 方法

Y（剔簽率）=（報廢物料重量/梗絲入柜重量）×100%

報廢物料重量由車間統(tǒng)計員負(fù)責(zé)管理，使用電子秤。

梗絲入柜重量由核子秤測量。

2 實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)收集

DOE設(shè)計目的：為了找出以上4個因子的最佳取值，確定消耗率Y，通過4因素2水平加設(shè)3個中心點19次試驗的辦法來進(jìn)行DOE全因子實驗。具體水平和因子見表1。

由MINITAB 16版軟件生成全因子實驗表，并按照設(shè)計進(jìn)行實驗。數(shù)據(jù)見表2。

3 結(jié)果與分析

使用MINITAB 16版軟件進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)分析，以下計算均由軟件提供，按照流程進(jìn)行分析。

1）我們在實驗中發(fā)現(xiàn)C（刀門間隙）、A（風(fēng)門開度）的主效應(yīng)是顯著的，ABD（風(fēng)門開度×刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的三階效應(yīng)、BD（刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的二階效應(yīng)是顯著的（P值<0.05）。中心點P值=0.199>0.05，不顯著，說明模型沒有彎曲。

2）縮減模型。去除中心點和不顯著作用因子后，重新進(jìn)行DOE分析。

3）模型縮減后分析結(jié)果。在去除中心點和無顯著影響因子及交互作用之后，發(fā)現(xiàn)：R-sq（adj）=81.54%，彎曲P=0.307 >0.05；失擬P=0.232>0.05，模型是合適的。

對于Y方差分析（已編碼單位）

4）等值線分析確定最佳參數(shù)組合。使用MINITAB軟件進(jìn)行等值線分析、重疊等值線分析，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，刀門間隙屬于較難調(diào)整因子，我們選定低水平0.2 mm，調(diào)整以后不再變動。此時確定：

刀門間隙固定0.2 mm；

風(fēng)門開度（11.0-11.5）格；

刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar；

刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min；

Y的取值可小于0.9。

4 結(jié)束語

利用MINITAB軟件進(jìn)行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)優(yōu)化，最終降低了風(fēng)選梗簽率至0.9%，從而降低了梗線消耗率，為企業(yè)帶來效益提升。通過調(diào)整切梗絲機刀門間隙來降低消耗率的辦法，具有行業(yè)內(nèi)推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]閆克玉，趙銘欽.煙草原料學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[2]張碰元，晉照普，齊紅光.短煙梗的應(yīng)用技術(shù)研究[J].廣西輕工業(yè)，2011（5）：30，60.

[3]閔亞能.實驗設(shè)計（DOE）應(yīng)用指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]馬逢時，周暐，劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計指南——MINITAB使用指導(dǎo)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2012.

作者簡介

朱萌（1982-），學(xué)士，助理工程師，主要從事卷煙工藝和技術(shù)管理研究。endprint

摘 要 卷煙廠為了降低梗線風(fēng)選剔簽率，運用MINITAB軟件設(shè)計了4因子2水平加設(shè)3個中心點的全因子實驗，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最終確定了刀門間隙固定0.2 mm，風(fēng)門開度（11.0-11.5）格，刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar，刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min，對應(yīng)風(fēng)選剔梗簽率可小于0.9%。

關(guān)鍵詞 DOE全因子設(shè)計；梗線風(fēng)選剔簽率；MINITAB

中圖分類號：TS4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0129-01

煙梗作為卷煙廠重要原料之一，消耗率的降低有利于控制成本，為企業(yè)節(jié)約資金。

實驗設(shè)計（Design of Experiments，DOE）是一種安排實驗和分析實驗數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計方法。全因子實驗設(shè)計是指所有因子的所有水平的所有組合都至少要進(jìn)行一次實驗的這種設(shè)計，它的優(yōu)點是可以估計出所有的主效應(yīng)和所有的各階交互效應(yīng)。

MINITAB軟件是全球領(lǐng)先的質(zhì)量管理和六西格瑪實施軟件工具，它提供了包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的工具，極大提高質(zhì)量工程師工作效率。

經(jīng)前期工作，已確定風(fēng)選剔簽率是影響梗線消耗率高的主要原因，而影響風(fēng)選剔簽率的主要因子有4個：切梗絲機刀門間隙、風(fēng)選風(fēng)門開度、刀輥轉(zhuǎn)速、刀門壓力。

1 材料與方法

1.1 材料/設(shè)備

某省2010年長梗，某省2011年短梗。

SQ34系列切梗機，F(xiàn)S50型就地風(fēng)選機。

1.2 方法

Y（剔簽率）=（報廢物料重量/梗絲入柜重量）×100%

報廢物料重量由車間統(tǒng)計員負(fù)責(zé)管理，使用電子秤。

梗絲入柜重量由核子秤測量。

2 實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)收集

DOE設(shè)計目的：為了找出以上4個因子的最佳取值，確定消耗率Y，通過4因素2水平加設(shè)3個中心點19次試驗的辦法來進(jìn)行DOE全因子實驗。具體水平和因子見表1。

由MINITAB 16版軟件生成全因子實驗表，并按照設(shè)計進(jìn)行實驗。數(shù)據(jù)見表2。

3 結(jié)果與分析

使用MINITAB 16版軟件進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)分析，以下計算均由軟件提供，按照流程進(jìn)行分析。

1）我們在實驗中發(fā)現(xiàn)C（刀門間隙）、A（風(fēng)門開度）的主效應(yīng)是顯著的，ABD（風(fēng)門開度×刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的三階效應(yīng)、BD（刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的二階效應(yīng)是顯著的（P值<0.05）。中心點P值=0.199>0.05，不顯著，說明模型沒有彎曲。

2）縮減模型。去除中心點和不顯著作用因子后，重新進(jìn)行DOE分析。

3）模型縮減后分析結(jié)果。在去除中心點和無顯著影響因子及交互作用之后，發(fā)現(xiàn)：R-sq（adj）=81.54%，彎曲P=0.307 >0.05；失擬P=0.232>0.05，模型是合適的。

對于Y方差分析（已編碼單位）

4）等值線分析確定最佳參數(shù)組合。使用MINITAB軟件進(jìn)行等值線分析、重疊等值線分析，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，刀門間隙屬于較難調(diào)整因子，我們選定低水平0.2 mm，調(diào)整以后不再變動。此時確定：

刀門間隙固定0.2 mm；

風(fēng)門開度（11.0-11.5）格；

刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar；

刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min；

Y的取值可小于0.9。

4 結(jié)束語

利用MINITAB軟件進(jìn)行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)優(yōu)化，最終降低了風(fēng)選梗簽率至0.9%，從而降低了梗線消耗率，為企業(yè)帶來效益提升。通過調(diào)整切梗絲機刀門間隙來降低消耗率的辦法，具有行業(yè)內(nèi)推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]閆克玉，趙銘欽.煙草原料學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[2]張碰元，晉照普，齊紅光.短煙梗的應(yīng)用技術(shù)研究[J].廣西輕工業(yè)，2011（5）：30，60.

[3]閔亞能.實驗設(shè)計（DOE）應(yīng)用指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]馬逢時，周暐，劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計指南——MINITAB使用指導(dǎo)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2012.

作者簡介

朱萌（1982-），學(xué)士，助理工程師，主要從事卷煙工藝和技術(shù)管理研究。endprint

摘 要 卷煙廠為了降低梗線風(fēng)選剔簽率，運用MINITAB軟件設(shè)計了4因子2水平加設(shè)3個中心點的全因子實驗，進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。最終確定了刀門間隙固定0.2 mm，風(fēng)門開度（11.0-11.5）格，刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar，刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min，對應(yīng)風(fēng)選剔梗簽率可小于0.9%。

關(guān)鍵詞 DOE全因子設(shè)計；梗線風(fēng)選剔簽率；MINITAB

中圖分類號：TS4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）06-0129-01

煙梗作為卷煙廠重要原料之一，消耗率的降低有利于控制成本，為企業(yè)節(jié)約資金。

實驗設(shè)計（Design of Experiments，DOE）是一種安排實驗和分析實驗數(shù)據(jù)的數(shù)理統(tǒng)計方法。全因子實驗設(shè)計是指所有因子的所有水平的所有組合都至少要進(jìn)行一次實驗的這種設(shè)計，它的優(yōu)點是可以估計出所有的主效應(yīng)和所有的各階交互效應(yīng)。

MINITAB軟件是全球領(lǐng)先的質(zhì)量管理和六西格瑪實施軟件工具，它提供了包括實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析在內(nèi)的工具，極大提高質(zhì)量工程師工作效率。

經(jīng)前期工作，已確定風(fēng)選剔簽率是影響梗線消耗率高的主要原因，而影響風(fēng)選剔簽率的主要因子有4個：切梗絲機刀門間隙、風(fēng)選風(fēng)門開度、刀輥轉(zhuǎn)速、刀門壓力。

1 材料與方法

1.1 材料/設(shè)備

某省2010年長梗，某省2011年短梗。

SQ34系列切梗機，F(xiàn)S50型就地風(fēng)選機。

1.2 方法

Y（剔簽率）=（報廢物料重量/梗絲入柜重量）×100%

報廢物料重量由車間統(tǒng)計員負(fù)責(zé)管理，使用電子秤。

梗絲入柜重量由核子秤測量。

2 實驗設(shè)計和數(shù)據(jù)收集

DOE設(shè)計目的：為了找出以上4個因子的最佳取值，確定消耗率Y，通過4因素2水平加設(shè)3個中心點19次試驗的辦法來進(jìn)行DOE全因子實驗。具體水平和因子見表1。

由MINITAB 16版軟件生成全因子實驗表，并按照設(shè)計進(jìn)行實驗。數(shù)據(jù)見表2。

3 結(jié)果與分析

使用MINITAB 16版軟件進(jìn)行實驗數(shù)據(jù)分析，以下計算均由軟件提供，按照流程進(jìn)行分析。

1）我們在實驗中發(fā)現(xiàn)C（刀門間隙）、A（風(fēng)門開度）的主效應(yīng)是顯著的，ABD（風(fēng)門開度×刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的三階效應(yīng)、BD（刀門壓力×刀輥轉(zhuǎn)速）的二階效應(yīng)是顯著的（P值<0.05）。中心點P值=0.199>0.05，不顯著，說明模型沒有彎曲。

2）縮減模型。去除中心點和不顯著作用因子后，重新進(jìn)行DOE分析。

3）模型縮減后分析結(jié)果。在去除中心點和無顯著影響因子及交互作用之后，發(fā)現(xiàn)：R-sq（adj）=81.54%，彎曲P=0.307 >0.05；失擬P=0.232>0.05，模型是合適的。

對于Y方差分析（已編碼單位）

4）等值線分析確定最佳參數(shù)組合。使用MINITAB軟件進(jìn)行等值線分析、重疊等值線分析，結(jié)合實際生產(chǎn)情況，刀門間隙屬于較難調(diào)整因子，我們選定低水平0.2 mm，調(diào)整以后不再變動。此時確定：

刀門間隙固定0.2 mm；

風(fēng)門開度（11.0-11.5）格；

刀門壓力可以在（3.4-4.0）bar；

刀輥轉(zhuǎn)速控制（430-480）r/min；

Y的取值可小于0.9。

4 結(jié)束語

利用MINITAB軟件進(jìn)行實驗設(shè)計、數(shù)據(jù)分析和參數(shù)優(yōu)化，最終降低了風(fēng)選梗簽率至0.9%，從而降低了梗線消耗率，為企業(yè)帶來效益提升。通過調(diào)整切梗絲機刀門間隙來降低消耗率的辦法，具有行業(yè)內(nèi)推廣價值。

參考文獻(xiàn)

[1]閆克玉，趙銘欽.煙草原料學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2008.

[2]張碰元，晉照普，齊紅光.短煙梗的應(yīng)用技術(shù)研究[J].廣西輕工業(yè)，2011（5）：30，60.

[3]閔亞能.實驗設(shè)計（DOE）應(yīng)用指南[M].北京：機械工業(yè)出版社，2011.

[4]馬逢時，周暐，劉傳冰.六西格瑪管理統(tǒng)計指南——MINITAB使用指導(dǎo)[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2012.

作者簡介

朱萌（1982-），學(xué)士，助理工程師，主要從事卷煙工藝和技術(shù)管理研究。endprint