基于六西格瑪原理的降低卷煙單箱耗葉

馬慶豐 蘇國壽 楊艷陽 周培清

摘 要：為提升基礎(chǔ)管理水平和精益化制造能力，降低消耗，控制卷煙生產(chǎn)成本，選取本廠生產(chǎn)的某卷煙品牌的過程數(shù)據(jù)，應(yīng)用六西格瑪?shù)腄MAIC流程開展項目并運用MINITAB工具軟件分析過程數(shù)據(jù)。在項目的開展過程中，項目組找到了9個關(guān)鍵因子，其中4個通過管控手段實施快贏改善；其余因子：（1）回潮滾筒與加料滾筒的設(shè)計；（2）回潮工序出口水分合格率；（3）烘絲出口柔性風(fēng)選風(fēng)門開度和電機頻率設(shè)置，分別通過：（1）在回潮滾筒和加料滾筒中加裝噴吹裝置；（2）調(diào)整煙包順序、重新設(shè)計過程控制程序；（3）對烘絲出口柔性風(fēng)選風(fēng)門開度和電機頻率應(yīng)用DOE實驗設(shè)計等方式實施改進。結(jié)果表明：改進后卷煙產(chǎn)品單箱耗葉量顯著減少，以選取的卷煙品牌作縱向?qū)Ρ?，單箱耗葉量由36.02kg/箱降低到了35.78kg/箱，耗葉量減少了0.24kg/箱。有效提升了精細化生產(chǎn)能力，達到提質(zhì)降耗、節(jié)約增效的目的。

關(guān)鍵詞：六西格瑪 卷煙 單箱耗葉 影響因素

中圖分類號：TS45 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0106-05

Abstract： In order to improve the basic management level and lean manufacturing capacity， reduce consumption， cigarette production cost control， process data from a brand of cigarette factory production， the application of Six Sigma DMAIC process to carry out the project， and analyze the process data with the MINITAB software. In the development process of the project， the project group found 9 key factors， 4 of them by means of manage controls and implement rapid improvements； other factors： design of charging barrel and resurgence barrel； moisture content qualification rate； The tobacco drying outlet of flexible winnowing throttle opening and motor frequency setting. Respectively by： A blowing device is arranged in the charging barrel and resurgence barrel； the adjustment of cigarette packs， along the redesign process control procedures； The tobacco drying outlet flexible winnowing throttle opening and motor frequency application of DOE experimental design and implement improvement. The results show that the improved tobacco consumption significantly reduced to cigarette brands selected for longitudinal comparison， tobacco consumption by 36.02kg/box weight reduced to 35.78kg/box， consumption of tobacco decreased by 0.24kg/box. Effectively improve the fine production capacity， to achieve quality and consumption reduction， saving and efficiency purposes.

Key Words： Six Sigma； Cigarette； Tobacco consumption； Influencing factors

煙葉是卷煙產(chǎn)品的主要原料，煙葉單箱消耗水平的高低足以顯示和反映一個企業(yè)技術(shù)進步和管理水平，煙草行業(yè)一直把降低煙葉消耗作為生產(chǎn)管理的一項主要工作進行推進。降低單箱煙葉消耗是一項綜合性的管理工作，需各方面共同努力，主要是應(yīng)立足企業(yè)內(nèi)部，從加強管理與技術(shù)革新等方面采取措施。近年來，對于降低單箱消耗，一些煙草企業(yè)以嚴抓管理、加強考核、技術(shù)方面小改小革的方式開展，都取得了一定的成效，但是缺乏系統(tǒng)性和持續(xù)性[1-6]。

六西格瑪法是在全面質(zhì)量管理基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種有效的管理方法，是一套系統(tǒng)的、集成的業(yè)務(wù)改進方法體系，它通過系統(tǒng)地、集成地采用業(yè)務(wù)改進流程，對現(xiàn)有過程進行DMAIC流程，消除過程缺陷和無價值作業(yè)，把人的力量、流程的力量和技術(shù)方法的力量緊密結(jié)合，成為一種持續(xù)改進和有效的方法，從而提高質(zhì)量和服務(wù)，降低成本，縮短運轉(zhuǎn)周期，達到客戶完全滿意，增強企業(yè)競爭力。

本文利用六西格瑪法的DMIAC改進流程，運用MINITAB工具軟件以本廠生產(chǎn)的某卷煙品牌為研究對象，收集過程數(shù)據(jù)進行分析，對生產(chǎn)線各工序中影響卷煙單箱耗葉的因素進行梳理，運用過程失效模式與影響分析（FMEA）工具，找到關(guān)鍵因子并對其進行生產(chǎn)過程控制及改進，以降低卷煙產(chǎn)品的單箱耗煙葉量。

1 項目的界定

制絲線技術(shù)改造完成投入生產(chǎn)以來，卷煙單箱耗葉偏高。統(tǒng)計某卷煙品牌6個月的單箱耗葉數(shù)據(jù)為36.02kg/箱，與對標指標35.88kg/箱存在一定的差距?？刂瞥杀举M用是企業(yè)保增長、上水平的重要舉措，所以降低卷煙單箱耗葉是當(dāng)前要解決的首要任務(wù)。此前，卷制包裝生產(chǎn)線已開展降耗精益項目。本文主要針對制絲工序，整個制絲工序的生產(chǎn)線由制葉絲線、制膨脹絲線、制梗絲線組成的。在制絲生產(chǎn)過程中，物料水分散失，設(shè)備機械磨損、設(shè)備設(shè)計缺陷、工藝設(shè)計要求等原因，投入的烤片和梗條會有不同程度的損耗，以造碎、粘附、泄漏的形式出現(xiàn)。利用Pareto圖（如圖1）對三條線生產(chǎn)中形成的損耗量進行比較，制葉絲線生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的損耗，占所有損耗的81.2%。根據(jù)二八原則，我們的項目范圍確定為制絲車間制葉絲線。

2 原因分析

通過人、機、料、法、環(huán)5個方面梳理制絲線各工序影響卷煙單箱耗葉的因素作為輸入因子，以造碎、粘附、泄漏作為輸出變量（缺陷形式），利用矩陣圖找出51個潛在影響卷煙單箱耗葉的因素，以造碎、粘附、泄漏3種缺陷形式的重要度分別給定其權(quán)重為8、2、2，評價影響因素對各個輸出變量的相關(guān)關(guān)系，以影響因子與缺陷形式的相關(guān)程度0，1，3，9的分值打分，總分值大于35分的23個因子作為影響卷煙單箱耗葉的因子。

接著針對23個因子進行故障模式與影響分析（FMEA分析），通過FMEA分析，將風(fēng)險度（RPN）值大于110的作為影響卷煙單箱耗葉的關(guān)鍵因素，共有9項：（1）加料喂料機底部積料盒中物料處置的方法；（2）異物剔除工序剔除物料處理的方法；（3）開包機械手的開包過程落料處置的方法；（4）切絲的寬度；（5）回潮筒的設(shè)計；（6）回潮工序出口水分合格率；（7）加料筒的設(shè)計；（8）烘絲出口柔性風(fēng)選風(fēng)門開度設(shè)置；（9）烘絲出口柔性風(fēng)選電機頻率設(shè)置 。

3 分析與改進

在9項關(guān)鍵因素中（1）-（4）項原因明確、措施簡單，我們運用質(zhì)量管控手段對其進行快贏改善。改善后，對同品牌卷煙產(chǎn)品效果驗證共15批次，其單箱耗葉由36.02kg/箱降到了35.86kg/箱，下降了0.16kg/箱，余下5項關(guān)鍵因素需要進行詳細的分析，找到改進方法。

3.1 回潮筒與加料筒的設(shè)計

由于回潮筒和加料筒生產(chǎn)過中的高溫高濕環(huán)境導(dǎo)致其內(nèi)壁粘附著大量煙葉。生產(chǎn)結(jié)束后操作人員是無法進入高溫筒內(nèi)進行清掃的，待當(dāng)天生產(chǎn)結(jié)束筒內(nèi)冷確后通過沖洗清掃出來的煙葉已不能再正常使用，只能丟棄，造成極大浪費。針對回潮筒的設(shè)計和加料筒的設(shè)計經(jīng)過多次工藝驗證其從結(jié)構(gòu)上能滿足增加煙片的含水率和溫度，提高煙片的耐加工性，改善煙片感官質(zhì)量，均勻施加料液的工藝要求。所以，在不影響工藝對設(shè)備要求的基礎(chǔ)上，采取在回潮筒和加料筒內(nèi)分別加裝物料噴吹裝置對筒內(nèi)積留煙葉進行清掃（如圖2）。在每個批次即將結(jié)束前對筒內(nèi)壁附著的煙葉進行噴吹。利用空氣流噴吹在旋轉(zhuǎn)的筒內(nèi)壁，促進尾料和粘附筒壁的煙葉向前運動，達到清掃的效果。

3.2 回潮工序出口水分合格率

通過雙T分析，水分合格率不同對煙葉的造碎量有顯著差別：（1）目前松散回潮出口水分合格率是偏低的并且偏標準水分18%的下限，即煙葉內(nèi)含水量偏少，煙葉造碎量增大；（2）通過工藝驗證，此工序出口水分含量在（18±1.5）的煙葉感觀評吸效果達到最好，所以為降低造碎量而無限量增加水分是不可以的。鑒于以上兩個原因，把水分控制在16.5%～19.5%，并向中心值18%無限靠攏就能在保證煙葉感觀品質(zhì)和低造碎量的高度統(tǒng)一。

3.2.1 調(diào)整煙包順序

一批煙絲的生產(chǎn)原料是由不同等級的多種煙葉組成的，這就是葉組配方。不同品牌的卷煙有不同的葉組配方，本文選取卷煙品牌的葉組配方有烤煙、白肋煙及抗旱煙，每種配方煙包根據(jù)煙葉的吸濕性、油潤性等特點，煙包含水率差異較大。如果煙包的投料順序隨機，生產(chǎn)過程水分波動將會很大，不利于過程水分控制，導(dǎo)致回潮出口水分合格率低下。因此，本文根據(jù)葉組配方中各煙包煙葉的特性，將含水率相近的煙包排序投料，根據(jù)煙包水分波動規(guī)律，便于對生產(chǎn)過程水分的控制。

3.2.2 重新設(shè)計加水過程控制程序

回潮過程加水控制模式原來為閉環(huán)控制模式，但因閉環(huán)控制時入口水分受表層煙草薄片的影響，無法采集到煙葉的真實水分。本文將閉環(huán)控制改為反饋控制，回潮入口水分設(shè)置為煙葉的平均水分12%，使得生產(chǎn)過程水分的穩(wěn)定性有了很大的提高。

針對回潮工序出口水分合格率這個因素的改進主要通過調(diào)整煙包順序、重新設(shè)計加水過程控制程序方面調(diào)整，回潮工序出口水分合格率由平均87.48%提高到了平均98.04%，松散回潮出口水分合格率的提高，有效地降低了煙葉的造碎量。

3.3 烘絲出口柔性風(fēng)選風(fēng)門開度設(shè)置、烘絲出口柔性風(fēng)選電機頻率設(shè)置

優(yōu)質(zhì)的成品煙絲是確保產(chǎn)品設(shè)計最終體現(xiàn)的基礎(chǔ)與保證。在制葉絲線，烘絲干燥設(shè)備出口處采用葉絲柔性風(fēng)選工藝，可以將絲團打開，同時柔性分離出葉絲中的結(jié)團物（絲團、濕團等）、焦片及部分梗簽，從而提高葉絲的包容性、純凈度、松散程度和混絲均勻性，有利于提高煙支各項指標的穩(wěn)定性。所以，當(dāng)柔性風(fēng)選風(fēng)門開度及電機頻率設(shè)置不當(dāng)時，會導(dǎo)致合格的煙絲隨分離物一起被剔除，造成浪費。本文通過雙T分析出烘絲出口柔性風(fēng)選電機頻率和風(fēng)門開度對卷煙單箱耗葉影響是顯著的。

針對烘絲出口柔性風(fēng)選電機頻率和風(fēng)門開度這兩個相關(guān)因子，我們采用DOE實驗，通過實驗找到電機頻率和風(fēng)門開度的最佳配對值，使風(fēng)選后剔除的落料中泄漏煙絲量盡可能少，以降低單箱耗葉量。首先對兩個交互因子做2因子2水平，仿行2次，增加3個中心點的全因子實驗，實驗順序隨機。每次實驗取10g剔除物料5份，分揀出每份剔除物料中含有的泄漏煙絲量得到平均值，響應(yīng)變量為泄漏量。通過收集的數(shù)據(jù)利用MINITAB分析（如圖3），模型總的來說是有效的，但彎曲項P=0.002<0.05，說明存在彎曲，應(yīng)做響應(yīng)曲面設(shè)計，因參數(shù)設(shè)置要在兩水平之間，球面上具有旋轉(zhuǎn)性，因此我們計劃使用CCI的響應(yīng)曲面設(shè)計繼續(xù)開展實驗。

根據(jù)仿行數(shù)為2進行CCI的響應(yīng)曲面設(shè)計實驗，收集到的數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明：判斷模型總的來說是有效的（如圖4），R-Sq與R-Sq（調(diào)整）二者很大且很接近，S值較小，失擬項的P=0.11>0.05，說明無失擬；殘差圖正常；各項主效應(yīng)及交互作用的P值均小于0.05，說明各因子都顯著，模型可行。

烘絲出口柔性風(fēng)選后煙絲泄漏量屬于“望小”型，利用MINITAB中的響應(yīng)優(yōu)化器找到了最優(yōu)值（如圖5）。我們將電機頻率設(shè)置為45Hz，風(fēng)門開度設(shè)置為85%，泄漏葉絲量能減小到0.43g每10g落料中，其合意性達到94%以上。

4 改進效果和成果控制

改進完成后統(tǒng)計分析了3個月的同一牌號卷煙的單箱耗葉值，平均為35.78kg/箱。通過運用六西格瑪方法的DMAIC流程成功將卷煙單箱耗葉降低了0.24kg/箱，提升了精細化生產(chǎn)能力，降低制造成本，達到提質(zhì)降耗、節(jié)約增效的目的。為保證項目改進效果持續(xù)穩(wěn)定，針對各工序操作人員進行了相關(guān)培訓(xùn)，同時將改進過程詳細記錄并形成操作規(guī)程及固定程序，將文件標準化。

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