面向煙草現(xiàn)代化的濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法

郭軍亮,徐興華,樊金健

南通煙濾嘴有限責(zé)任公司,江蘇 南通 226001

2008 年起，煙草行業(yè)開始探索煙草農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化，圍繞現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的要求，煙草行業(yè)在建設(shè)現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)中著力提升規(guī)?；N植和專業(yè)化服務(wù)水平，突出煙農(nóng)主體地位，推進(jìn)集約化發(fā)展，以相對(duì)集中、區(qū)域集約為理念，著力推進(jìn)生產(chǎn)組織方式轉(zhuǎn)變，農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化特征日益明顯，而煙草行業(yè)也在持續(xù)加大科技創(chuàng)新力度，構(gòu)建了自上而下的科技研發(fā)體系，為了適應(yīng)產(chǎn)能發(fā)展規(guī)劃，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)新的煙草濾棒生產(chǎn)車間[1]。目前新建濾棒生產(chǎn)車間的質(zhì)量檢驗(yàn)體系通常由原材料入庫檢驗(yàn)、生產(chǎn)過程檢驗(yàn)和產(chǎn)品入庫檢驗(yàn)三部分組成[2]。隨著卷煙工業(yè)的發(fā)展，對(duì)圓形過濾棒提出了更高的要求。目前，在生產(chǎn)過程的檢測過程中缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)的時(shí)效性不高，導(dǎo)致了濾棒成型工藝的質(zhì)量水平較低。因此，有必要研究提高濾棒成型過程質(zhì)量控制水平的方法。

該方法創(chuàng)新之處在于在設(shè)備能力、工藝規(guī)范、檢驗(yàn)管理水平、原材料檢驗(yàn)和溫濕度控制幾個(gè)方面，衡量設(shè)備加工水平能力，并追溯濾棒質(zhì)量異常情況，直至匹配正確的濾棒成型過程控制方案。

1 濾棒產(chǎn)品質(zhì)量控制指標(biāo)

調(diào)查發(fā)現(xiàn)影響濾棒成型質(zhì)量的因素，主要包括設(shè)備能力、原材料、檢測儀器穩(wěn)定性和工藝等。

1.1 設(shè)備能力

通常采用機(jī)器能力指數(shù)CMK 對(duì)設(shè)備能力進(jìn)行衡量。機(jī)器的適應(yīng)性可以通過機(jī)器能力指數(shù)CMK進(jìn)行控制。通常在設(shè)備大修或采購新設(shè)備后，需要檢測機(jī)器能力指數(shù)CMK，可采用過程能力指數(shù)Cpk 對(duì)機(jī)器能力指數(shù)CMK 進(jìn)行計(jì)算，成熟的技術(shù)人員在不同環(huán)境、方法和材料等因素條件下進(jìn)行連續(xù)取樣，獲得平均值，根據(jù)平均值檢查過程是否穩(wěn)定。如果過程穩(wěn)定計(jì)算機(jī)器能力指數(shù)CMK，如果過程不穩(wěn)定，分析造成不穩(wěn)定的原因，消除不穩(wěn)定因素后重新計(jì)算。當(dāng)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行后，測量長期的機(jī)器能力指數(shù)CMK。在取樣過程中需要消除因素對(duì)機(jī)器能力指數(shù)CMK 產(chǎn)生的影響，因此需要降低人為因素影響和環(huán)境因素影響。針對(duì)同一批原材料采用標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)方法對(duì)機(jī)器設(shè)備本身的變差進(jìn)行考核。通過CMK 圖表對(duì)相同時(shí)間段內(nèi)采用相同原輔材料生產(chǎn)的統(tǒng)一規(guī)格產(chǎn)品進(jìn)行分析，設(shè)備管理部門根據(jù)分析結(jié)果對(duì)不符合設(shè)備能力要求的進(jìn)行改進(jìn)。如在設(shè)備日常檢查、采購新設(shè)備、設(shè)備輪保和設(shè)備大修等過程中增加設(shè)備能力的考核要求，進(jìn)而保障產(chǎn)品質(zhì)量水平，產(chǎn)品過程能力的提升。

1.2 工藝規(guī)范

為了有效的區(qū)分成型過程中的利用和維護(hù)方案，從相關(guān)性角度和相似性角度兩方面定義了工藝標(biāo)準(zhǔn)、工藝項(xiàng)目和工藝類型三級(jí)樹形結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)管理。對(duì)工藝規(guī)范的生命周期進(jìn)行考慮，解決變更的管控性和時(shí)效性，通過歷史版本號(hào)和標(biāo)準(zhǔn)版本號(hào)在濾棒成型過程質(zhì)量控制過程中控制工藝標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)的變動(dòng)，為校驗(yàn)和生產(chǎn)等步驟提供高精度的工藝標(biāo)準(zhǔn)信息。

1.2.1 類型管理 在工藝類型管理過程中，通常從大的層面維護(hù)設(shè)備外觀、控制溫度、溝槽、開松要求和控制壓力等工藝類型信息，方便工藝數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中的區(qū)分。

1.2.2 項(xiàng)目管理 任何工藝項(xiàng)目都有所屬的工藝類型，工藝項(xiàng)目管理主要的作用是區(qū)分工藝項(xiàng)目所述的用途和業(yè)務(wù)范圍。

1.2.3 工藝標(biāo)準(zhǔn)管理 在企業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上工藝標(biāo)準(zhǔn)管理對(duì)濾棒的工藝文件、工藝要素和工藝過程等進(jìn)行統(tǒng)一、規(guī)范，實(shí)現(xiàn)濾棒的工藝標(biāo)準(zhǔn)化。工藝標(biāo)準(zhǔn)化是一種重要手段，可以縮短生產(chǎn)工藝準(zhǔn)備周期、提高工藝技術(shù)水平、加強(qiáng)工藝科學(xué)管理。

1.3 檢驗(yàn)管理

在目前發(fā)展過程中，質(zhì)量管理已經(jīng)進(jìn)入全面質(zhì)量控制階段，用數(shù)據(jù)說話、全面質(zhì)量、預(yù)防為主、為用戶服務(wù)是全面質(zhì)量管理控制的基本觀點(diǎn)，通過檢驗(yàn)類型管理從質(zhì)量數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)效性和源頭進(jìn)行區(qū)分，檢驗(yàn)類型管理通常情況下是對(duì)最終檢驗(yàn)數(shù)據(jù)、自檢數(shù)據(jù)和過程檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)，根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)分類管理系統(tǒng)中存在的檢驗(yàn)項(xiàng)目。

1.3.1 檢驗(yàn)項(xiàng)目管理 對(duì)成品、半成品等檢驗(yàn)項(xiàng)目信息進(jìn)行維護(hù)，為成品、半成品和原輔料檢驗(yàn)等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.3.2 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)管理 維護(hù)成品、半成品和原輔料檢驗(yàn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)信息，設(shè)定其上均、中心值、下均、上偏、合格率和下偏等。根據(jù)質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)中心檢驗(yàn)人員檢驗(yàn)成品、過程、原輔料。

1.3.3 檢驗(yàn)管理數(shù)據(jù)支撐 從質(zhì)量數(shù)據(jù)時(shí)效性和生產(chǎn)源頭通過檢驗(yàn)類型管理進(jìn)行區(qū)分，可以從自檢、過程、最終三個(gè)層面對(duì)某個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量對(duì)比和分析，方便發(fā)現(xiàn)問題、追蹤問題。

1.4 原材料

生產(chǎn)濾棒過程中所用的原材料會(huì)對(duì)濾棒產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生影響。原材料的選擇在某種程度上決定了濾棒的工藝要求和路線。絲束是生產(chǎn)濾棒的主要原材料，在制定產(chǎn)品工藝要求過程中會(huì)結(jié)合絲束規(guī)格和產(chǎn)品規(guī)格，為制定生產(chǎn)產(chǎn)品的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和工藝標(biāo)準(zhǔn)提供數(shù)據(jù)。

1.5 環(huán)境溫濕度

濾棒的硬度和吸組等質(zhì)量指標(biāo)受環(huán)境溫濕度的影響較大，現(xiàn)存的濾棒質(zhì)量管理體系沒有明確規(guī)定產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)境溫濕度，在生產(chǎn)過程中環(huán)境溫濕度還沒有采取有效的分析和監(jiān)控。利用機(jī)臺(tái)采集環(huán)境溫濕度數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，有利于研究濾棒質(zhì)量穩(wěn)定性與環(huán)境溫濕度之間的關(guān)系。

2 濾棒成型過程質(zhì)量控制水平優(yōu)化

2.1 差異變化合規(guī)性分析

以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)模塊、質(zhì)量管理模塊、車間看板模塊、計(jì)劃排程模塊、工時(shí)管理模塊、人力資源模塊、統(tǒng)計(jì)報(bào)表模塊、異常處理模塊，為功能模塊主要構(gòu)成結(jié)構(gòu)，在差異變化合規(guī)性的基礎(chǔ)上，優(yōu)化濾棒成型過程質(zhì)量控制水平。當(dāng)濾棒成型過程質(zhì)量指標(biāo)屬于“成本型”指標(biāo)時(shí)，則需要選取各方案中存在的最小值，匹配實(shí)際提升策略，如下所示。

濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法根據(jù)濾棒成型質(zhì)量控制結(jié)果，制定濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升策略，主要包括以下幾個(gè)方面：

2.1.1 質(zhì)量控制 制定濾棒成型過程質(zhì)量的保養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)、維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)和清潔標(biāo)準(zhǔn)，并將各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)納入設(shè)備管理標(biāo)準(zhǔn)中，為了保障設(shè)備的正常運(yùn)行，需要加強(qiáng)考核制度。

2.1.2 員工培訓(xùn) 通過對(duì)設(shè)備進(jìn)行年度檢修，提高員工的操作工藝、操作水平和質(zhì)量意識(shí)等。

2.1.3 分析總結(jié) 仔細(xì)整理并分析技術(shù)和設(shè)備，研究改造方案、論證過程和開發(fā)過程中存在的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，并進(jìn)行歸納存檔，建立濾棒成型設(shè)備管理的長效維修機(jī)制。

3 實(shí)驗(yàn)與結(jié)果

為了驗(yàn)證濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法的整體有效性，需要對(duì)濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法進(jìn)行測試，本次測試在Matlab 平臺(tái)中完成。

3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

目前大多數(shù)濾棒生產(chǎn)企業(yè)一般是要求CMK 大于1.67，也有要求大于1.33 的，不過前者較為普遍，當(dāng)設(shè)備運(yùn)作穩(wěn)定后，也需要測量長期的Cmk。對(duì)CMK，在取樣過程中盡量消除其他因素的影響，因此，在盡量短的時(shí)間內(nèi)（減少環(huán)境影響），相同的操作者（減少人的因素影響），采用標(biāo)準(zhǔn)的作業(yè)方法（法），針對(duì)相同的加工材料（同一批原材料），只考核機(jī)器設(shè)備本身的變差。按照匯總條件生成如表1 所示的設(shè)備能力的趨勢分析結(jié)果。

表1 設(shè)備能力的趨勢分析表Table 1 Trend analysis of equipment capacity

在具體生產(chǎn)過程中，為便于設(shè)備機(jī)臺(tái)操作工及過程質(zhì)量檢驗(yàn)員現(xiàn)場監(jiān)控及分析，基于自檢數(shù)據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)了過程能力指數(shù)趨勢圖，如圖1 所示。

生成圖1 的數(shù)據(jù)源為1 號(hào)機(jī)設(shè)備甲班操作工在16 年10 月30 日-16 年11 月4 日連續(xù)生產(chǎn)CA24.20*144*400A1產(chǎn)品吸組、圓周、長度三項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)過程能力的趨勢圖，從圖3 中可以看出11 月3 日的過程質(zhì)量最優(yōu)，從趨勢上看長度的過程能力比較穩(wěn)定，并且長度的過程能力水平與其他指標(biāo)水平高低的線性相關(guān)性較強(qiáng)。

3.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果

對(duì)比濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法（方法1）、文獻(xiàn)[3]（方法2）、文獻(xiàn)[4]（方法3）在不同濕度和溫度下的質(zhì)量系數(shù)，測試結(jié)果如圖2 和圖3 所示。

分析圖2 和圖3 中的數(shù)據(jù)可知，在不同溫度和濕度下，方法1 獲得的質(zhì)量系數(shù)均高于方法2 和方法3 獲得的質(zhì)量系數(shù)，且質(zhì)量系數(shù)保持平穩(wěn)，方法2 和方法3 的質(zhì)量系數(shù)隨著溫度和濕度的變化波動(dòng)較大。對(duì)比不同方法的測試結(jié)果可知，方法1 的有效性較好，可在不同溫度和濕度下有效的提升濾棒成型過程質(zhì)量。

4 結(jié)語

農(nóng)業(yè)行業(yè)需要深刻的變革，卷煙行業(yè)也不例外，需要針對(duì)濾棒無法在不同溫度和濕度下提升濾棒成型過程質(zhì)量，提出濾棒成型過程質(zhì)量控制水平提升方法，通過對(duì)濾棒成型質(zhì)量進(jìn)行控制，結(jié)合控制結(jié)果采用不同策略提高濾棒成型過程質(zhì)量，解決了當(dāng)前方法中存在的問題，提高了方法的有效性。在未來的研究中，應(yīng)該進(jìn)一步改善企業(yè)原有的設(shè)備能力評(píng)價(jià)模式，如在采購新設(shè)備、設(shè)備大修、設(shè)備輪保、設(shè)備日常檢查等過程中可以增加設(shè)備能力的考核要求，從而切實(shí)保障產(chǎn)品過程能力、產(chǎn)品質(zhì)量水平穩(wěn)定提升。