基于層次分析法的打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估

郭霄漢，唐朝華，陳壯宇，謝博文，劉國(guó)盛

（湖南煙葉復(fù)烤有限公司郴州復(fù)烤廠，湖南 郴州 423000）

1 前言

隨著卷煙工業(yè)對(duì)于煙葉均質(zhì)化加工能力要求的不斷提高和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的激烈，提升均質(zhì)化加工過程的穩(wěn)定性和煙葉的均質(zhì)性，是卷煙行業(yè)的工藝技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量的發(fā)展方向。2016年國(guó)家煙草局頒布的《卷煙工藝規(guī)范》將打葉復(fù)烤納入了烤煙工藝規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)文件中。因此，復(fù)烤企業(yè)作為卷煙生產(chǎn)的“第一車間”，為適應(yīng)煙草工藝規(guī)范要求，需綜合考慮加工過程和煙葉品質(zhì)對(duì)打葉復(fù)烤生產(chǎn)工藝質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。

打葉復(fù)烤包括從原煙投入開始直至加工后成品入庫(kù)。我國(guó)復(fù)烤企業(yè)和高校已對(duì)生產(chǎn)流程中影響煙葉化學(xué)成分、葉片結(jié)構(gòu)等煙葉均質(zhì)化指標(biāo)展開了各類研究與分析。文獻(xiàn)[4]中從入庫(kù)原煙檢測(cè)、模塊配方打葉等工藝流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)煙葉化學(xué)成分的多級(jí)檢驗(yàn)與調(diào)控；基于煙草工業(yè)“控制大片率、提高中片率、降低碎片率”的打葉理念，各研究單位分別從框欄形狀與尺寸、打葉機(jī)打輥轉(zhuǎn)速與風(fēng)分機(jī)頻率等設(shè)備參數(shù)的合理匹配取得了良好的打葉質(zhì)量；進(jìn)入復(fù)烤機(jī)后，降低復(fù)烤溫度、控制冷房水分等舉措有利于加工后煙葉的香氣保持與含水量穩(wěn)定。目前，復(fù)烤行業(yè)的研究集中于從打葉復(fù)烤的各段設(shè)備工藝參數(shù)優(yōu)化提高烤后成品煙葉的均質(zhì)化水平，而對(duì)于貫穿打葉復(fù)烤的中間參數(shù)，缺乏完整的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)致企業(yè)追求成品煙葉的均質(zhì)化水平，忽視了對(duì)中間過程質(zhì)量的把控。黃秋婷等人基于專家調(diào)查法，提出了一種綜合考慮煙葉預(yù)處理、葉梗分離和復(fù)烤與包裝三階段多工序的打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程能力評(píng)測(cè)方法。但在構(gòu)建評(píng)估模型時(shí)引入了部分冗余指標(biāo)，易導(dǎo)致專家在評(píng)分時(shí)決策失誤，顧此失彼，降低了評(píng)估結(jié)果的真實(shí)性與實(shí)際生產(chǎn)中的適用性。

本文結(jié)合煙草工藝規(guī)范，選擇生產(chǎn)過程含水率和溫度穩(wěn)定性、打后葉片質(zhì)量和均質(zhì)化水平三大類，共14小類評(píng)價(jià)指標(biāo)，利用層次分析法構(gòu)建打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估模型，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行全面評(píng)估，可用以查找過程質(zhì)量的薄弱環(huán)節(jié)，有針對(duì)性的調(diào)節(jié)對(duì)應(yīng)環(huán)節(jié)的參數(shù)，提高生產(chǎn)的工藝質(zhì)量。

2 打葉復(fù)烤過程質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)

打葉復(fù)烤從原煙投入直至成品出庫(kù)經(jīng)歷的加工流程如圖1所示。包括原料準(zhǔn)備、真空回潮、鋪葉解把、潤(rùn)葉、打葉風(fēng)分、復(fù)烤和包裝工序過程。其中，真空回潮可根據(jù)來料煙葉品質(zhì)選擇性進(jìn)行。本文綜合考慮生產(chǎn)中設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性和煙葉加工質(zhì)量選取過程質(zhì)量評(píng)估指標(biāo)。

圖1 打葉復(fù)烤工藝流程

2.1 含水量與溫度穩(wěn)定性

在打葉復(fù)烤中，煙葉的水分和溫度是影響煙葉品質(zhì)的關(guān)鍵因素。其中，潤(rùn)葉和復(fù)烤兩個(gè)加工流程主要影響煙葉的水分與溫度水平。潤(rùn)葉是對(duì)煙葉再一次增溫增濕使其水分與溫度達(dá)到打葉風(fēng)分所需標(biāo)準(zhǔn)的過程，潤(rùn)葉后的水分和溫度將直接影響打葉風(fēng)分后的煙葉結(jié)構(gòu)質(zhì)量；復(fù)烤的主要目的在于調(diào)整煙葉水分，殺蟲滅菌等，將影響成品片煙致香成分的保留和包裝入庫(kù)時(shí)煙葉結(jié)構(gòu)和水分穩(wěn)定性。因此，本文分別選擇生產(chǎn)過程中二潤(rùn)出口和復(fù)烤機(jī)出口的溫度和含水率的單邊過程能力指數(shù)CPK來反映基于客戶需求的潤(rùn)葉和復(fù)烤水分和溫度的穩(wěn)定性，過程能力指數(shù)CPK為

表1 含水量與溫度穩(wěn)定性指標(biāo)及評(píng)分準(zhǔn)則

2.2 打后葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量

葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量是指煙葉經(jīng)過打葉復(fù)烤后的片型結(jié)構(gòu)，包括大片、中片、小片、碎片率等。煙葉的結(jié)構(gòu)質(zhì)量是穩(wěn)定煙絲制品的基礎(chǔ)，將直接決定切后煙絲的成絲長(zhǎng)度。本文依據(jù)煙葉打葉復(fù)烤工藝標(biāo)準(zhǔn)(YC/T 146-2017)中葉片結(jié)構(gòu)工藝要求，選擇了大中片率（＞12.7mm×12.7mm）、中片率（6.35～12.7mm）、碎末率（＜2.36mm×2.36mm)以及葉中含梗率作為主要評(píng)價(jià)指標(biāo)。考慮到當(dāng)前在打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程中，控制大片率、提高中片率、減小碎片率的打葉理念越來越成為復(fù)烤企業(yè)的共識(shí)，采用中片率/大中片率來反映中片率的比例。打后葉片質(zhì)量指標(biāo)及評(píng)分準(zhǔn)則如表2所示。

表2 打后葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量指標(biāo)及評(píng)分準(zhǔn)則

2.3 均質(zhì)化水平

煙葉均質(zhì)化包括含水率、化學(xué)成分以及烤后包裝指標(biāo)，將直接影響后續(xù)制絲卷煙的品質(zhì)。選擇了打葉復(fù)烤工藝規(guī)范中要求的均質(zhì)化水平指標(biāo)，設(shè)定指標(biāo)和評(píng)分準(zhǔn)則如表3所示。

表3 均質(zhì)化水平指標(biāo)及評(píng)分準(zhǔn)則

3 層次分析法及生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估模型

3.1 層次分析法簡(jiǎn)介

層 次 分 析 法（Analytic Hierarchy Process，AHP）是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)化、層次化的分析方法。在20世紀(jì)70年代中期由美國(guó)運(yùn)籌學(xué)家T.L. Saaty正式提出。該方法根據(jù)問題的特點(diǎn)和目的，從一個(gè)決策問題出發(fā)提取出不同的影響指標(biāo)，并根據(jù)指標(biāo)之間的關(guān)系（關(guān)聯(lián)或從屬），將各指標(biāo)分為不同的層次（目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、方案層）。通過構(gòu)造判斷矩陣，由下至上求出每一層指標(biāo)相對(duì)于上一層對(duì)應(yīng)指標(biāo)的單層排序，然后運(yùn)算得出每層指標(biāo)的層次總排序。這種分析方法的優(yōu)點(diǎn)是使得復(fù)雜問題變得具有條理，更容易進(jìn)行分析，適用于解決多指標(biāo)的決策問題。

3.2 評(píng)估建模及判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

（1）將影響打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量的各指標(biāo)根據(jù)層次分析法劃分為目標(biāo)層A、準(zhǔn)則層B和方案層C。其中，目標(biāo)層與準(zhǔn)則層、準(zhǔn)則層與方案層中的指標(biāo)均為從屬關(guān)系。根據(jù)14項(xiàng)指標(biāo)構(gòu)建的打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估的層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 過程質(zhì)量評(píng)估層次結(jié)構(gòu)圖

（2）根據(jù)層次結(jié)構(gòu)中的從屬關(guān)系，邀請(qǐng)專家對(duì)同一層次的指標(biāo)兩兩進(jìn)行重要性的比較，即采用1～9標(biāo)度法對(duì)各層指標(biāo)的重要性程度進(jìn)行賦值，構(gòu)建判斷矩陣。判斷矩陣標(biāo)度所代表含義如表4所示。

表4 判斷矩陣標(biāo)度

（3）通過判斷矩陣計(jì)算出指標(biāo)的權(quán)重向量與最大特征根后，由于判斷矩陣的評(píng)分是根據(jù)專家的主觀經(jīng)驗(yàn)求得，不可避免的會(huì)出現(xiàn)決策失誤或結(jié)果片面。因此需要對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，證明評(píng)估結(jié)果的正確。具體檢驗(yàn)驗(yàn)證方法如下式：

3.3 打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量評(píng)估

本文收集了來自郴州復(fù)烤廠從事打葉復(fù)烤工作的8名專家對(duì)各指標(biāo)進(jìn)行評(píng)分，根據(jù)評(píng)分結(jié)果，對(duì)指標(biāo)兩兩比較得到各層次判斷矩陣及一致性檢驗(yàn)結(jié)果如表5～8。

表5 準(zhǔn)則層判斷矩陣

表6 方案層判斷矩陣1

表7 方案層判斷矩陣2

表8 方案層判斷矩陣3

由表9可知，通過層次分析法建模的所有判斷矩陣CR值小于0.1，具有合理的一致性，良好的反映了專家的評(píng)分信息。通過求解判斷矩陣最大特征值對(duì)應(yīng)的特征向量，經(jīng)過歸一化后求得的指標(biāo)權(quán)重如表10所示。

表9 一致性檢驗(yàn)

表10 打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程質(zhì)量權(quán)重分布

4 結(jié)語

本文優(yōu)選了打葉復(fù)烤生產(chǎn)過程中影響設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定與煙葉質(zhì)量的14個(gè)指標(biāo)，然后采用層次分析法確定了各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重。由權(quán)重分析可知，面對(duì)打葉復(fù)烤工藝規(guī)范中提出的“三化一保”（模塊化、均質(zhì)化、純凈化與保香），均質(zhì)化加工水平仍是復(fù)烤行業(yè)加工的重點(diǎn)。而在引入溫度與水分穩(wěn)定性和打后葉片結(jié)構(gòu)質(zhì)量后，可為復(fù)烤企業(yè)評(píng)估生產(chǎn)過程質(zhì)量，分析煙葉加工過程中的短板，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)過程中的薄弱部分。