煙草包裝機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)

于永強(qiáng)

摘要：機(jī)械的可靠性主要由機(jī)械自身性能的可靠性、系統(tǒng)的可靠性和操作的可靠性三方面決定，隨著國際經(jīng)濟(jì)交流的逐漸頻繁，不同區(qū)域所應(yīng)用的煙草包裝機(jī)械各個零件的可靠性基本達(dá)成一致，而且在短時間內(nèi)不會發(fā)生較大的變化，所以現(xiàn)階段人們對煙草包裝機(jī)械可靠性的研究主要針對其系統(tǒng)和操作的可靠性兩個方面。

關(guān)鍵詞：煙草包裝機(jī)械;可靠性設(shè)計(jì)

前言

加強(qiáng)煙草包裝機(jī)械的可靠性已經(jīng)成為其提升市場競爭實(shí)力的主要途徑，在煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)可靠性方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，在研究開發(fā)新產(chǎn)品過程中對機(jī)器的可靠性設(shè)計(jì)顯得比較重要，因?yàn)橹挥虚_發(fā)設(shè)計(jì)出高可靠性的產(chǎn)品才能滿足市場的需求，才能具有市場競爭能力。

1、煙草包裝的生存困境

1.1警示范圍廣泛

眾所周知，任何法律法規(guī)條款的準(zhǔn)確釋義都是離不開指導(dǎo)原則的。作為以“宜使人人了解煙草消費(fèi)和接觸煙草煙霧造成的健康后果、防止所有人接觸煙草煙霧”為指導(dǎo)原則，以“不得以任何虛假、誤導(dǎo)、欺騙或可能對其特性、健康影響、危害或釋放物產(chǎn)生錯誤印象的手段推銷一種煙草制品，在煙草制品的每盒和單位包裝及這類制品的任何外部包裝和標(biāo)簽上帶有說明煙草使用有害后果的健康警語”為限制條款的公約，僅從“宜使人人了解”和兩個“任何”的表述，可見其警示范圍之廣泛，措詞之嚴(yán)厲，大有營造“老鼠過街，人人喊打”之勢。

1.2健康警語醒目

以往的包裝曾使用“低煙堿”、“淡味”、“柔和”等詞語，旨在使人產(chǎn)生某煙草制品比其他煙草制品危害小的印象;或把焦油含量和釋放物等不利于銷售的信息設(shè)計(jì)得不易察覺。公約卻要求“健康警語宜占據(jù)主要可見部分的50%或以上，但不應(yīng)少于30%”，“警句字號不得小于五號字”。其大而明確，醒目清晰，唯恐人們不見其丑。正如有人戲言，“到時候煙盒上印的不是腐爛的肺就是熏黑的牙”而讓人心里堵得慌，明顯增加了煙草消費(fèi)者的心理壓力。“煙盒包裝上必須印有不少于包裝面積1/3的吸煙警告”，打亂了中式香煙包裝的傳統(tǒng)風(fēng)格。加拿大癌癥協(xié)會對2000名吸煙者的調(diào)查表明，有58%的人認(rèn)為，圖片警示及警示語確實(shí)使他們對吸煙有害健康的問題更加重視，44%的人認(rèn)為，他們在新的警示圖片及警示語的作用下，正在考慮進(jìn)行戒煙。

1.3審美情趣大減

中國傳統(tǒng)的煙草包裝追求人的審美情趣、個性色彩與文化內(nèi)涵，公約卻要求煙草包裝更理性、更裸露、更趨同和更能達(dá)成共識。正是基于這一要求，新的煙草包裝設(shè)計(jì)已卷入一場令人毛骨悚然的赤裸裸的警語競賽，黑色恐怖正籠罩著人們的眼球：泰國在香煙包裝上新增了“吸煙引起陽萎”的警語;加拿大法律規(guī)定的健康用語有“煙草縮短壽命”，“引起肺癌”，“導(dǎo)致心臟病”，“懷孕者將危害胎兒”“吸煙會傷害你的孩子而且你的孩子會向你學(xué)習(xí)”，;歐盟要求除了卷煙包裝正面用大字號印制“吸煙殺人”的警語外，背面還要印制“煙民早逝”，“吸煙造成致命肺癌”，“吸煙可造成緩慢的痛苦的死亡”的警語。在這種恐怖的籠罩下，多數(shù)理性的抽煙者無異于戴著枷鎖扭秧歌，面對死亡吃年飯，沒有任何審美情趣和樂觀色彩可言。

1.4履約時限緊迫

為規(guī)范卷煙包裝用語，我國國家煙草專賣局于2001年7月6日發(fā)出了《關(guān)于規(guī)范卷煙包裝有關(guān)用語的通知》，并明確自2001年10月1日起執(zhí)行。同年10月14日發(fā)出了《關(guān)于規(guī)范卷煙廠包裝體上有關(guān)警句標(biāo)注的通知》，并明確自2002年1月1日起執(zhí)行。2003年10月開始，有14個歐盟國家作出了“煙盒上的健康警示標(biāo)語必須占正面的30%、背面的40%”的規(guī)定。

2、煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)

現(xiàn)階段煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)主要有串聯(lián)、并聯(lián)和混聯(lián)三種形式，其可靠性受系統(tǒng)構(gòu)成的零部件及其組織形式的可靠性決定，在串聯(lián)系統(tǒng)中其可靠度等于系統(tǒng)各組成單元可靠度的乘積，所以系統(tǒng)組成單元中最低的可靠度仍會大于串聯(lián)系統(tǒng)整體可靠度，而且串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度會隨著組成單元數(shù)量的增多而變小;而并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于1-系統(tǒng)失效概率，而系統(tǒng)失效概率等于系統(tǒng)各組成單元失效概率的乘積，所以即使組成單元中最大的可靠度也會相對并聯(lián)系統(tǒng)可靠度更低，并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度與其組成單元數(shù)量呈現(xiàn)出較明顯的正相關(guān)性;混聯(lián)系統(tǒng)即系統(tǒng)中既含有串聯(lián)又含有并聯(lián)結(jié)構(gòu)，混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度由各種子系統(tǒng)共同決定。

現(xiàn)階段在結(jié)構(gòu)復(fù)雜的煙草包裝機(jī)械中，大部分組成單元構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)形式，即系統(tǒng)的可靠性受每一個組成單元可靠性的直接影響，所以在設(shè)計(jì)的過程中為保證串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度，需要將系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)針對不同的組成單元進(jìn)行合理的分配，換言之各組成單元可靠性指標(biāo)的分配效果會直接影響串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，所以可靠度分配方法必須保證誤差最小，在對其進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先要對構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的組成元件的可靠度及失效概率進(jìn)行估計(jì)，要注意可靠度+失效概率=1，然后結(jié)合可靠度對構(gòu)成串聯(lián)系統(tǒng)的各零件的預(yù)計(jì)相對可靠度進(jìn)行計(jì)算，由于可靠度=各零件預(yù)計(jì)相對可靠度（系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度）1/n，可以計(jì)算出系統(tǒng)設(shè)計(jì)可靠度為0.7，然后對煙草包裝機(jī)械的串聯(lián)系統(tǒng)組成單元的可靠度進(jìn)行分配。由此可見在對煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，首先要判定所選擇的煙草包裝機(jī)械內(nèi)部元件的組合形式，然后結(jié)合不同形式系統(tǒng)可靠性的決定因素進(jìn)行相應(yīng)的優(yōu)化，通過上述分析可以發(fā)現(xiàn)并聯(lián)的系統(tǒng)形式其可靠度更容易提升，所以積極對煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)由串聯(lián)向并聯(lián)形式轉(zhuǎn)變進(jìn)行探索也至關(guān)重要。

3、煙草包裝機(jī)械操作的可靠性設(shè)計(jì)

煙草包裝機(jī)械操作的可靠度受操作人員和煙草包裝機(jī)械兩方面的可靠度的共同影響，在人機(jī)工程學(xué)中甚至直接將機(jī)械的可靠性看做是操作人員可靠度與機(jī)械可靠度構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)，換言之煙草包裝機(jī)械的人機(jī)系統(tǒng)可靠度是操作人員可靠度與機(jī)械可靠度的乘積。而操作可靠度可以表示成每次操作行為中1-操作中發(fā)生差錯的概率×發(fā)生操作差錯的操作而導(dǎo)致機(jī)械發(fā)生故障的概率的乘積，結(jié)合人為差錯和可靠度分析邏輯推演法可以對人機(jī)系統(tǒng)中操作人員在實(shí)施操作行為的過程中的成功和失敗的概率，進(jìn)而結(jié)合概率大小對人機(jī)系統(tǒng)的可靠性進(jìn)行評價，在人為差錯和可靠度分析邏輯推演法中明確規(guī)定，以15度作為操作人員視線區(qū)域的劃分標(biāo)準(zhǔn)，每隔15度操作人員的失效效果將會發(fā)生一定的退化，將視線退化程度用D表示，當(dāng)操作人員的視線區(qū)域在0至15度時，D值為0.0001至0.0005;操作人員的視線區(qū)域在15至30度時，D值為0.001;操作人員的視線區(qū)域在30至45度時，D值為0.0015;操作人員的視線區(qū)域在45至60度時，D值為0.002;操作人員的視線區(qū)域在60至75度時，D值為0.0025;操作人員的視線區(qū)域在75至90度時，D值為0.003，另外D值為0.0005表示評級級別為優(yōu);D值為0.001表示評級級別為良;D值為0.002表示評級級別為差，所以當(dāng)操作人員在進(jìn)行實(shí)際操作的過程中，必須在其視線區(qū)域一定的情況下，盡可能的對D進(jìn)行控制，例如煙草包裝機(jī)械的機(jī)械控制板上同時安裝了7個儀表，其中3個儀表在操作者視線的上下15度之間，2個儀表在操作者視線的50度附近，2個儀表安裝在操作者65度視線附近，那么在分析表盤設(shè)計(jì)按人為差錯的可靠度時，就可以結(jié)合操作者能有效進(jìn)行操作個概率進(jìn)行，即可靠度=（1-0.0001）3×（1-0.002）2×（1-0.0025）2，由此可見在機(jī)械可靠性一定的前提下，對可靠性進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要以操作人員視覺退化值為依據(jù)。

4、結(jié)語

當(dāng)今煙草包裝機(jī)械一般內(nèi)部結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，自動化程度及包裝速度都較高，可靠性方面就要求較高，不僅要考慮各個零件的可靠性，同時也要考慮各部件系統(tǒng)的可靠性以及操作者操作的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

[1]魏翔翔.煙草包裝機(jī)組故障診斷專家系統(tǒng)[D].湖南大學(xué)，2015.

[2]張東旭.淺析煙草包裝機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)[J].科技展望，2016，26（04）：69.