基于客戶需求的打葉復(fù)烤柔性均質(zhì)化加工研究與應(yīng)用

王朝明 湯云海 吳 箭 鄧紹坤 盧沛臨 羅曉峰 范茂青 楊 博

（云南煙葉復(fù)烤有限責(zé)任公司，云南 昆明 650000）

打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工是指通過控制不同的工藝條件,把不同產(chǎn)地、品種、等級(jí)原料均勻摻配，使同一批次不同時(shí)間段煙葉內(nèi)在質(zhì)量趨于一致，實(shí)現(xiàn)成品片煙煙堿值均衡的目的。隨著“大品牌、大市場(chǎng)、大企業(yè)”發(fā)展戰(zhàn)略的深入推進(jìn)，中式卷煙品牌升級(jí)創(chuàng)新進(jìn)入新的發(fā)展階段，卷煙工業(yè)企業(yè)發(fā)展越發(fā)重視煙葉品質(zhì)均質(zhì)化問題，打葉復(fù)烤企業(yè)作為行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的中間環(huán)節(jié)，其上游是商業(yè)公司煙葉生產(chǎn)，下游對(duì)接卷煙工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)制造，對(duì)保障原料均質(zhì)化和利用率至關(guān)重要。

為響應(yīng)工業(yè)客戶需求，改變傳統(tǒng)均質(zhì)化加工配方投料策略通過手工計(jì)算制定，且投料進(jìn)度無法跟蹤，過程無法調(diào)控的問題，云南煙葉復(fù)烤公司保山復(fù)烤廠深入開展均質(zhì)化加工研究與應(yīng)用，通過等級(jí)比例、煙堿區(qū)間、投打輪次[1]、流程設(shè)置等多種控制條件建立不同的均質(zhì)化加工投料策略，快速適應(yīng)不同卷煙工業(yè)的個(gè)性化需求。本文圍繞均質(zhì)化加工工藝路徑，基于原料煙堿數(shù)據(jù)分析，設(shè)計(jì)了可根據(jù)不同配方要求、等級(jí)比例、煙堿比例、輪次投料重量等實(shí)際需要進(jìn)行柔性[2-3]配置均質(zhì)化加工策略，為打葉配方柔性生產(chǎn)提供可行性方案。

1 柔性均質(zhì)化加工設(shè)計(jì)思路

2015 年，中國煙草總公司在《關(guān)于推進(jìn)打葉復(fù)烤企業(yè)均質(zhì)化生產(chǎn)加工的意見》中提出，把煙堿作為控制標(biāo)的表征物，嚴(yán)格把控成品片煙煙堿變異系數(shù)（CV 值）控制在5%以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)同一模塊年度間、加工批次間和批次內(nèi)片煙化學(xué)成分均勻一致。按打葉復(fù)烤加工流程從均質(zhì)化備料、均質(zhì)化配方、鋪把調(diào)度三個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控，在滿足原料加工模塊配方等級(jí)配比的基礎(chǔ)上，通過實(shí)施基于煙堿數(shù)據(jù)的組配投料技術(shù)，使加工批次煙葉煙堿分布整體均勻一致，將同一加工批次成品片煙煙堿變異系數(shù)控制在5%以內(nèi)，力爭(zhēng)控制在4%以內(nèi)。

1.1 均質(zhì)化備料，通過在線煙堿檢測(cè)設(shè)備對(duì)煙堿數(shù)據(jù)進(jìn)行采集[4]，將煙堿值進(jìn)行區(qū)間劃分，以0.5 為一個(gè)刻度劃分煙堿區(qū)間，初步按照＜1.5、1.5≤煙堿＜2.0、2.0≤煙堿＜2.5、2.5≤煙堿＜3.0、3.0≤煙堿＜3.5、3.5≤煙堿＜4.0、煙堿≥4.0 以上等7 個(gè)區(qū)間進(jìn)行劃分，通過入庫規(guī)劃將選后煙葉按照煙堿值區(qū)間集中堆放到指定儲(chǔ)位。

1.2 均質(zhì)化配方，按照加工配方要求的產(chǎn)地、等級(jí)、數(shù)量等信息，分析配方庫7 個(gè)煙堿區(qū)間比例情況，使用配方庫煙葉煙堿平均值作為基準(zhǔn)，從7 個(gè)煙堿區(qū)間中取出配方要求數(shù)量進(jìn)行搭配，確保搭配值等于或接近平均值并生成投料配比方案，明確每個(gè)加工等級(jí)投料框數(shù)、煙堿區(qū)間及投料儲(chǔ)位。

1.3 鋪把調(diào)度，按照加工配方量，以9 噸——12 噸為一個(gè)投打輪次，將加工配方量分為若干輪次，每個(gè)投打輪次的鋪把等級(jí)和煙框數(shù)量需要結(jié)合煙堿平均值、等級(jí)所占庫存比例進(jìn)行搭配，確定等級(jí)和框數(shù)以后再將每輪等級(jí)煙框分配到具體鋪把工位上，原則上保證連續(xù)兩個(gè)工位之間鋪把等級(jí)、煙堿區(qū)間不同，通過煙堿分布規(guī)律進(jìn)行整體調(diào)控，消除煙堿整體性、趨勢(shì)性波動(dòng)。如某一配方等級(jí)煙堿區(qū)間煙葉數(shù)量占比較小，則將其與相鄰煙堿區(qū)間煙葉自動(dòng)合并為一個(gè)區(qū)間進(jìn)行組配。

2 均質(zhì)化加工流程設(shè)計(jì)

從選葉環(huán)節(jié)開始對(duì)現(xiàn)運(yùn)行的加工流程進(jìn)行梳理，如圖1 所示。開始分選時(shí)：

圖1 打葉復(fù)烤均質(zhì)化加工流程圖

2.1 根據(jù)分選計(jì)劃將煙葉分級(jí)裝入煙框，以煙框?yàn)閱挝贿M(jìn)行煙堿檢測(cè)；

2.2 按照劃分的煙堿區(qū)間將同一區(qū)間煙葉堆放到相同儲(chǔ)位[5]；

2.3 按照配方量、配方等級(jí)，結(jié)合配方庫存自動(dòng)生成出庫策略，詳細(xì)指出每個(gè)等級(jí)煙堿區(qū)間出庫框數(shù)和出庫儲(chǔ)位；

2.4 配置投打輪次重量，以投打輪次重量為基礎(chǔ)生成每個(gè)輪次投料框數(shù)，根據(jù)投打輪次框數(shù)生成每個(gè)等級(jí)煙堿區(qū)間投打框數(shù)；

2.5 將每個(gè)輪次投打等級(jí)、框數(shù)結(jié)合工位安排，采用兩個(gè)工位投一框方式分配到配方臺(tái)上；

2.6 進(jìn)行煙葉鋪把。

3 設(shè)計(jì)思路驗(yàn)證

通過調(diào)整均質(zhì)化加工策略算法條件優(yōu)先級(jí)、投打輪次重量等條件，驗(yàn)證加工原料同一批次內(nèi)的均勻性，每一均質(zhì)化配置的原料均質(zhì)化加工過程如下：

3.1 煙堿區(qū)間比例策略

根據(jù)山東中煙打葉配方的等級(jí)、產(chǎn)地、品種、重量要求，從配方庫[6]中查出滿足條件的煙框信息，結(jié)果見表1，對(duì)滿足條件煙框進(jìn)行煙堿分析，結(jié)果見表2。從表2 可以看出選后煙葉的煙堿變異系數(shù)變化值較大。按照如下步驟生行均質(zhì)化策略，驗(yàn)證策略對(duì)煙堿均衡的作用：

表1 投打煙葉區(qū)間占比情況

表2 選后煙葉煙堿均勻性分析

3.1.1 配置投打輪次重量，按每框煙葉500Kg 計(jì)算，每輪投打10 噸，轉(zhuǎn)換為煙框?yàn)椋?0 框/輪，使用配方煙框總量除以每輪框數(shù)計(jì)算出配方所需投打輪次數(shù)量。

3.1.2 計(jì)算等級(jí)區(qū)間投料框數(shù)，以煙堿區(qū)間占比作為首要條件，計(jì)算每輪投料框數(shù)，計(jì)算方式為：選后等級(jí)區(qū)間投打框數(shù)=選后區(qū)間占比*20 框/輪，計(jì)算結(jié)果＜0.5的選后區(qū)間向相鄰區(qū)間合并。

3.1.3 鋪把臺(tái)位安排，按照等級(jí)區(qū)間不安排連續(xù)工位原則隨機(jī)安排每個(gè)鋪把臺(tái)位的鋪把等級(jí)。

按照上述方案生成的加工策略進(jìn)行加工，從產(chǎn)出成品片煙中間隔50 箱取一個(gè)樣品，共取31 個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)，利用標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)對(duì)煙堿均勻性進(jìn)行分析（變異系數(shù)=[標(biāo)準(zhǔn)偏差／平均值] ×100%），分析結(jié)果見表3，從表3 可以看出，按照煙堿區(qū)間比例策略加工的煙葉煙堿變異系數(shù)（CV 值）=1.88%＜國家要求的5%。

表3 成品片煙煙堿均勻性分析

3.2 蛇形排列策略

根據(jù)貴州中煙打葉配方的等級(jí)、產(chǎn)地、品種、重量要求，從配方庫中查出滿足條件的煙框信息，對(duì)滿足條件煙框進(jìn)行煙堿分析，結(jié)果見表4。從表4 可以看出選后煙葉的煙堿變異系數(shù)變化較大。改變3.1 章節(jié)策略步驟中的第二步算法，更改為：將配方等級(jí)比例作為首要條件，每一個(gè)輪次等級(jí)比例占比跟配方等級(jí)比例接近，且輪次間等級(jí)占比波動(dòng)＜1%；其次按照加工配方等級(jí)煙堿平均值為目標(biāo)值搭配，通過蛇形矩陣排列將每一個(gè)輪次煙堿搭配值保持和目標(biāo)值在一個(gè)煙堿區(qū)間。

表4 選后煙葉煙堿均勻性分析

按照蛇形排列策略生成加工策略，從產(chǎn)出成品片煙中間隔50 箱取一個(gè)樣品，共取47 個(gè)樣品進(jìn)行檢測(cè)，利用標(biāo)準(zhǔn)偏差和變異系數(shù)對(duì)煙堿均勻性進(jìn)行分析（變異系數(shù)=[標(biāo)準(zhǔn)偏差／平均值] ×100%），分析結(jié)果見表5，從表5 可以看出，按照煙堿區(qū)間比例策略加工的煙葉煙堿變異系數(shù)（CV 值）=2.72%＜國家要求的5%。

表5 成品片煙煙堿均勻性分析

4 結(jié)論

均質(zhì)化加工目的主要是通過不同環(huán)節(jié)調(diào)控使片煙產(chǎn)品煙堿值達(dá)到均衡，該實(shí)驗(yàn)選擇投打輪次重量、煙堿比例、煙堿區(qū)間、等級(jí)比例作為配方打葉策略的控制參數(shù)，通過在線近紅外光譜儀實(shí)時(shí)檢測(cè)選后煙葉煙堿值，區(qū)分每框煙葉煙堿區(qū)間，然后結(jié)合配方安排生成均質(zhì)化加工策略，通過變更控制參數(shù)研究了煙堿區(qū)間比例策略和蛇形排列策略對(duì)均質(zhì)化加工的效果，結(jié)果表明：變更控制參數(shù)生成的策略都能夠?qū)|(zhì)化加工起到很好的效果。綜上所述，多種控制參數(shù)組成的策略更利于生產(chǎn)加工柔性配置和擴(kuò)展，便于復(fù)烤企業(yè)根據(jù)自身的情況選擇不同模式、不同方法的均質(zhì)化調(diào)控策略，通過此次的研究也為后續(xù)將總糖、總氮、水分等多種均質(zhì)化策略控制參數(shù)提供了方向。