煙用綜合測(cè)試臺(tái)測(cè)量一致性分析及對(duì)策

王海龍

（山東中煙工業(yè)有限責(zé)任公司青島卷煙廠，山東青島 266101）

0 引言

煙用綜合測(cè)試臺(tái)歸屬于計(jì)量管理范疇，重量、長(zhǎng)度、圓周、吸阻、通風(fēng)度和硬度等物理指標(biāo)影響測(cè)量一致性是否準(zhǔn)確[1]。按照計(jì)量傳統(tǒng)做法，定期對(duì)綜合測(cè)試臺(tái)及其所屬標(biāo)準(zhǔn)器、CFO（載波頻率偏差）等計(jì)量器件定期委托有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)，經(jīng)檢定合格后的設(shè)備才可以使用。煙用綜合測(cè)試臺(tái)是卷煙成品物理指標(biāo)最重要的檢測(cè)工具。目前，部分綜合測(cè)試臺(tái)和吸阻、通風(fēng)度標(biāo)準(zhǔn)棒由鄭州煙草研究院標(biāo)準(zhǔn)化中心進(jìn)行檢定，部分綜合測(cè)試臺(tái)自行校準(zhǔn)；重量、長(zhǎng)度、硬度標(biāo)準(zhǔn)器由青島計(jì)量院進(jìn)行檢定，檢定或校準(zhǔn)合格的設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)器才能使用。

在使用過(guò)程中，不同測(cè)試臺(tái)在測(cè)量一致性方面存在一些問(wèn)題。因?yàn)闇y(cè)試臺(tái)涉及檢驗(yàn)部門多、操作人員多、規(guī)格型號(hào)多，再加上綜合測(cè)試臺(tái)部分單元測(cè)量原理不同，導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果的一致性不同。按照檢定或校準(zhǔn)合格即可使用的原則，設(shè)備管理部門認(rèn)為綜合測(cè)試臺(tái)是沒(méi)有問(wèn)題的，這導(dǎo)致管理部門和使用部門對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性產(chǎn)生分歧。究其原因，檢定結(jié)果的判定通常是依據(jù)設(shè)備或標(biāo)準(zhǔn)器是否滿足一定的允許誤差，在允許誤差內(nèi)就判定為合格，但對(duì)于同類設(shè)備之間的一致性水平缺少評(píng)價(jià)，從而導(dǎo)致測(cè)量結(jié)果存在差異。

1 試驗(yàn)探究

目前，青島卷煙廠共有工藝技術(shù)處、質(zhì)量管理處、卷包車間、嘴棒廠、青島技術(shù)站等5 個(gè)部門，使用綜合測(cè)試臺(tái)開展成品卷煙和嘴棒物理指標(biāo)檢驗(yàn)。在用綜合測(cè)試臺(tái)共涉及英國(guó)、法國(guó)、德國(guó)和中國(guó)4 個(gè)國(guó)家的產(chǎn)品，包括昆騰、QTM、0PC、C 平方、索定、KC、歐美利華、宏捷源等8 個(gè)規(guī)格型號(hào)共42 臺(tái)。其中，工藝技術(shù)處（8 臺(tái)）、卷包車間（20 臺(tái)）和嘴棒廠（10 臺(tái)）的綜合測(cè)試臺(tái)用于過(guò)程自檢和過(guò)程監(jiān)督檢驗(yàn)，質(zhì)量管理處（2 臺(tái)）的用于卷煙產(chǎn)品出廠判定檢驗(yàn)，技術(shù)站（2 臺(tái)）的用于卷煙質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)。

為了探究不同綜合測(cè)試臺(tái)測(cè)量一致性的影響因素，專門編制了共同試驗(yàn)方案，確定試驗(yàn)參與人員、儀器范圍、試驗(yàn)項(xiàng)目、試驗(yàn)樣品、試驗(yàn)方法和要求、時(shí)間安排、數(shù)據(jù)提報(bào)與分析、記錄格式等內(nèi)容，采用共同試驗(yàn)的方法對(duì)全廠42 臺(tái)設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)，目的是找出測(cè)量結(jié)果離群的綜合測(cè)試臺(tái)，以便于后期采取改進(jìn)措施。

共同試驗(yàn)的樣品由卷包車間負(fù)責(zé)制作，分別是A 泰山（華貴）10 條、B 泰山（平安）10 條，質(zhì)量管理處負(fù)責(zé)樣品的調(diào)節(jié)、保管和分發(fā)，其他部門參與樣品測(cè)試。

樣品測(cè)試后，按照儀器編號(hào)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和分析。在數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)Z 比分值（“2≤|Z|”表示結(jié)果滿意）計(jì)算，形成共同試驗(yàn)報(bào)告并最終確定可疑或離群設(shè)備（表1～表2）。其中，“2<|Z|<3”表示“結(jié)果異常”，“|Z|≥3”表示“結(jié)果離群”；“+”表示結(jié)果偏大，“-”表示結(jié)果偏小。

表1 可疑或離群儀器統(tǒng)計(jì)

表2 共同試驗(yàn)數(shù)據(jù)及分析結(jié)果（樣品A）

綜合測(cè)試臺(tái)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的折線圖如圖1 所示。

圖1 共同試驗(yàn)結(jié)果折線圖

2 測(cè)量一致性的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)與分析

在總結(jié)多年設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以頭腦風(fēng)暴的形式從人、機(jī)、法、環(huán)4 個(gè)方面對(duì)影響綜合測(cè)試臺(tái)測(cè)量一致性的因素進(jìn)行分析（圖2），并通過(guò)試驗(yàn)對(duì)主要影響原因進(jìn)行確認(rèn)[2]。

圖2 測(cè)量一致性的原因分析

2.1 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

為進(jìn)客觀分析不同因素的影響程度，找出主要影響因素，根據(jù)測(cè)量一致性的原因分析，從人員因素、設(shè)備因素、方法因素、測(cè)量環(huán)境因素方面確定了16 項(xiàng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)示例

2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，最終確認(rèn)易損件更換不及時(shí)、不同標(biāo)準(zhǔn)棒校準(zhǔn)、測(cè)量原理差異、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、使用年限等5 項(xiàng)因素，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)一致性的影響程度最大。

2.2.1 易損件更換不及時(shí)試驗(yàn)分析

選取卷包車間索定4#綜合測(cè)試臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，在更換新的膠皮管等易損件后，為了驗(yàn)證易損件的使用時(shí)間，分別于后續(xù)的3周內(nèi)用標(biāo)準(zhǔn)棒進(jìn)行校準(zhǔn)檢查。校準(zhǔn)檢查發(fā)現(xiàn)，校準(zhǔn)后的第三周吸阻、通風(fēng)度等指標(biāo)數(shù)據(jù)明顯出現(xiàn)下降，校準(zhǔn)檢查數(shù)據(jù)如圖4 所示。

圖4 易損件不同使用周期通風(fēng)度和吸阻趨勢(shì)

2.2.2 不同標(biāo)準(zhǔn)棒校準(zhǔn)試驗(yàn)分析

選取卷包車間索定-4#綜合測(cè)試臺(tái)進(jìn)行試驗(yàn)，現(xiàn)用工藝技術(shù)處標(biāo)準(zhǔn)棒進(jìn)行校準(zhǔn)，后做校準(zhǔn)檢查，再用卷包車間標(biāo)準(zhǔn)棒進(jìn)行校準(zhǔn)和校準(zhǔn)檢查[3]，校準(zhǔn)檢查數(shù)據(jù)見(jiàn)圖5。

圖5 不同標(biāo)準(zhǔn)棒校準(zhǔn)后通風(fēng)度和吸阻趨勢(shì)

2.2.3 測(cè)量原理差異試驗(yàn)分析

鎖定綜合測(cè)試臺(tái)長(zhǎng)度單元測(cè)量卷煙長(zhǎng)度的方法是激光法，C 平方綜合測(cè)試臺(tái)則是視像法，兩者測(cè)量原理不同，為此專門選取各型號(hào)設(shè)備1 臺(tái)進(jìn)行卷煙試驗(yàn)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，激光法長(zhǎng)度測(cè)量的結(jié)果明顯大于視像法（圖6）。

圖6 測(cè)量原理不同導(dǎo)致的長(zhǎng)度測(cè)量差異

2.2.4 產(chǎn)品設(shè)計(jì)因素分析

在對(duì)共同試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，宏捷源綜合測(cè)試臺(tái)在吸阻指標(biāo)方面離群最多，經(jīng)過(guò)與廠家工程師確認(rèn)，設(shè)備配氣底板通風(fēng)孔機(jī)械加工精度不高和密封膠墊質(zhì)量存在問(wèn)題，使用過(guò)程存在煙末堵塞或漏氣等問(wèn)題。因此，在使用過(guò)程中需要定期對(duì)通風(fēng)孔重新進(jìn)行加工打磨，并更換密封膠墊。

2.2.5 使用年限因素分析

在對(duì)共同試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)C 平方綜合測(cè)試臺(tái)在圓周以及吸阻指標(biāo)上離群較多，經(jīng)過(guò)分析并與廠家工程師確認(rèn)，兩臺(tái)2009 年啟用的設(shè)備使用年限最長(zhǎng)、老化嚴(yán)重，而且圓周單元視像系統(tǒng)屬于斯茹林早期產(chǎn)品，視像系統(tǒng)自適應(yīng)性和智能性較差，影響圓周數(shù)據(jù)檢測(cè)的準(zhǔn)確性。

3 改善測(cè)量一致性的對(duì)策

通過(guò)全部設(shè)備的共同試驗(yàn)、影響測(cè)量一致性因素現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析結(jié)果，最終確定了影響綜合測(cè)試臺(tái)測(cè)量一致性的主要因素。在此基礎(chǔ)上，采取了一系列管理和技術(shù)措施加以改善，以提高測(cè)量結(jié)果的一致性。

（1）加大各單元結(jié)構(gòu)原理研究力度。為了更有針對(duì)性地采取措施提高測(cè)量一致性，對(duì)各品牌綜合測(cè)試臺(tái)功能單元技術(shù)資料進(jìn)行分類整理，加深對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)原理的研究，以便于后期使用和維修管理，并分別繪制了更加直觀、實(shí)用的電氣路原理圖、元器件俯視圖和邏輯控制表。

（2）加強(qiáng)日常過(guò)程控制。制定綜合測(cè)試臺(tái)過(guò)程控制規(guī)范，明確各機(jī)型綜合測(cè)試臺(tái)日常管理要求，包括：各機(jī)型綜合測(cè)試臺(tái)日常更換膠皮管、吸阻膜片、過(guò)濾棉、O 形圈等易損件的周期和要求；日常校準(zhǔn)和校準(zhǔn)檢查的周期和要求；一致性比對(duì)的周期和要求；日常檢查的注意事項(xiàng)等；加強(qiáng)綜合測(cè)試臺(tái)日常過(guò)程管控，以減少日常使用過(guò)程對(duì)測(cè)量結(jié)果一致性的影響。

（3）統(tǒng)一校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)棒。建立標(biāo)準(zhǔn)棒使用制度，要求各部門同類型設(shè)備使用統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)棒，避免因使用標(biāo)準(zhǔn)棒不同導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不一致。

（4）增加設(shè)備維保深度。針對(duì)不同使用年限的設(shè)備，尤其是使用年限超過(guò)5 年的設(shè)備，增加年度深度維保的頻次，提升設(shè)備檢測(cè)性能。對(duì)于確因硬件設(shè)備更新?lián)Q代，無(wú)法滿足現(xiàn)有要求的設(shè)備進(jìn)行整體單元改造或大修，減少因使用年限導(dǎo)致的測(cè)量數(shù)據(jù)不一致。

（5）進(jìn)行系統(tǒng)修正。對(duì)于測(cè)量原理不同的設(shè)備，如索定和C平方在圓周、長(zhǎng)度單元測(cè)量原理不同，斯茹林設(shè)備和KC、歐美利華等設(shè)備在硬度單元測(cè)量原理不同，經(jīng)過(guò)大量比對(duì)數(shù)據(jù)的分析，找到測(cè)量原理不同影響測(cè)量數(shù)據(jù)的規(guī)律，在系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行修正，達(dá)到測(cè)量結(jié)果的一致性。

（6）完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)。對(duì)于宏杰源綜合測(cè)試臺(tái)配氣盤的缺陷問(wèn)題，對(duì)全部宏捷源綜合測(cè)試臺(tái)配氣盤的密封墊進(jìn)行了更換，并對(duì)通風(fēng)孔進(jìn)行再加工，以消除產(chǎn)品設(shè)計(jì)問(wèn)題導(dǎo)致的測(cè)量數(shù)據(jù)不一致。

4 結(jié)論

通過(guò)采取一系列管理和技術(shù)改進(jìn)措施，在用綜合測(cè)試臺(tái)的測(cè)量一致性有了顯著提高，經(jīng)過(guò)共同試驗(yàn)再次評(píng)估，所有設(shè)備Z比分值均達(dá)到“不大于2”的要求。不僅如此，在分析和解決問(wèn)題的過(guò)程中，設(shè)備管理人員對(duì)各廠家綜合測(cè)試臺(tái)有了更加深入細(xì)致的了解，設(shè)備使用和維修人員對(duì)于設(shè)備的使用和維修能力也有了顯著提高，為使用好、管理好綜合測(cè)試臺(tái)奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。