基于敏捷生產的制絲車間連續(xù)性生產研究

摘 "要：該文在現(xiàn)有生產模式的基礎上，分析同牌號煙絲連續(xù)性生產的可行性，提出現(xiàn)有條件下實現(xiàn)連續(xù)性生產的方案，然后將連續(xù)性生產的理念應用到切烘工序以及整個制絲流程，從而實現(xiàn)制絲流程的敏捷生產，最后制定連續(xù)性生產實施方案，對制絲的切烘工序進行同牌號煙絲連續(xù)性生產的試驗研究，驗證連續(xù)性生產對過程質量、生產效率、原料和能耗等方面的影響，實現(xiàn)制絲的切烘工序以及整個制絲流程，過程質量和生產效率的提升，原料和能耗的下降。最終的結果表明切烘工序和制絲流程的連續(xù)性生產在生產效率、原料和能耗方面均有很大的改善；切烘工序的試驗研究證實同牌號煙絲連續(xù)性生產的有效性。因此將敏捷生產的理念應用于制絲的烘絲工序以及整個制絲流程，可以提高制絲的過程質量和生產效率，同時降低原料消耗和能耗。

關鍵詞：制絲流程；切烘工序；連續(xù)性生產；敏捷生產；節(jié)能降耗

中圖分類號：TS43 " " "文獻標志碼：A " " " " "文章編號：2095-2945（2024）20-0102-05

Abstract： On the basis of the existing production mode， this paper analyzes the feasibility of continuous production of cut tobacco of the same brand， puts forward a scheme to realize continuous production under existing conditions， and then applies the concept of continuous production to the cutting and drying process and the whole cutting process， so as to realize the agile production of the spinning process. Finally， the implementation plan of continuous production is worked out， and the experimental study on the continuous production of cut tobacco of the same brand is carried out. The effects of continuous production on process quality， production efficiency， raw materials and energy consumption are verified， and the cutting and drying process and the whole tobacco production process are realized， the process quality and production efficiency are improved， and the raw materials and energy consumption are reduced. The final results show that the continuous production of cutting and drying process and spinning process has been greatly improved in terms of production efficiency， raw materials and energy consumption， and the experimental study of cutting and drying process has confirmed the effectiveness of continuous production of cut tobacco of the same brand. Therefore， applying the concept of agile production to the tobacco drying process and the whole tobacco production process can improve the process quality and production efficiency， and reduce raw material consumption and energy consumption.

Keywords： tobacco production process; cutting and drying process; continuous production; agile production; energy saving and consumption reduction

卷煙的生產過程包括制絲、卷接和包裝，其中制絲過程承擔著將卷煙原材料加工成符合卷煙質量標準及煙支卷制工藝要求的煙絲的任務，具體來說包括松散潤葉段（一潤）、加料潤葉段（二潤）、切絲烘絲段和摻配加香段4段工序[1]。這4段工序依次進行，環(huán)環(huán)相扣。作為卷煙生產的上游環(huán)節(jié)，整個制絲過程效率的高低以及煙絲質量的優(yōu)劣，將很大程度上影響整個卷煙生產過程效率的高低以及最終煙支質量的好壞[2]。

但是，在目前情況下，制絲車間生產線存在各個工序的設備空轉時間長、生產效率低等問題。為了提升生產效率，一般工廠采取加大批次投料量的方式，但由于行業(yè)內統(tǒng)一認知都是小流量生產（一般是3 000 kg/h左右）才能保證產品感官質量，這又會增加批次生產時間，導致?lián)Q牌號生產等待時間較長，無法實現(xiàn)生產的敏捷性[3]。為進一步推動煙草行業(yè)的高質量發(fā)展，針對制絲車間的生產現(xiàn)狀，各煙草工業(yè)企業(yè)在加工煙絲時有將前段投放量減少的趨勢，但是前段的投放量也不能太少，太少就不能持續(xù)滿足后續(xù)的卷制需求，也會導致設備空轉時間長[4]。因此，如何在保證感官質量和生產效率的前提下實現(xiàn)精細加工，并持續(xù)滿足后續(xù)的卷制需求就顯得尤為重要。

敏捷生產，作為一種富有彈性和靈活性的生產方式，可以增強生產的靈活性和應變能力，對于制絲車間來說，敏捷生產的實現(xiàn)在于靈活地安排各批次煙的生產次序，最大限度地減少設備空轉，縮短生產時間，提高生產效率[5-6]。針對四川中煙工業(yè)有限責任公司成都卷煙廠現(xiàn)有的制絲生產線，以及現(xiàn)行的工藝規(guī)范和操作規(guī)程，本文以制絲車間的切烘段工序為切入點，將敏捷生產的理念應用于該工序，從而實現(xiàn)切烘工序的連續(xù)性生產，然后再將連續(xù)性生產擴展到整個制絲流程，實現(xiàn)整個制絲流程的敏捷生產，敏捷生產的實現(xiàn)既保障了產品的感官質量和生產效率，也能通過小流量的精細加工持續(xù)滿足后續(xù)的卷制的質和量的要求。最后再針對切烘工序，開展同牌號煙絲連續(xù)性生產的試驗研究，通過試驗驗證基于敏捷生產的同牌號煙絲連續(xù)性生產的有效性，從而助力整個制絲車間的提質、增效和降耗。

1 "相關工藝參數(shù)

1.1 "非穩(wěn)態(tài)時間

非穩(wěn)態(tài)時間，是指生產過程中工序質量指標（如含水率、溫度）超出指標期望范圍或處于非穩(wěn)定生產狀態(tài)（料頭、料尾、斷料及數(shù)據(jù)異常等）的持續(xù)時間[1]。工序非穩(wěn)態(tài)時間宜應用工序出口水分儀采集的數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，判斷出工序的料頭、料尾及過程超出指標期望范圍的時長之和作為非穩(wěn)態(tài)時間。對于一個生產工序來說，非穩(wěn)態(tài)時間應該盡可能的小，其計算公式如下

T=T1+T2，

式中：T為工序生產非穩(wěn)態(tài)時間，s；T1為批高于指標期望值累計時長，s，即在線水分儀數(shù)據(jù)為有效但超出指標允差上限范圍外的時間；T2為批低于指標期望值累計時長，s，即在線水分儀數(shù)據(jù)為有效但超出指標允差下限范圍外的時間。

注：水分儀有效數(shù)據(jù)以水分儀能夠連續(xù)探測到物料含水率變化為基準；指標允許差上下限，結合歷史正常生產批次的趨勢（高限、低限），通過3？滓水平估計在指標的n倍允差范圍內設定。非穩(wěn)態(tài)持續(xù)時間用非穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)個數(shù)乘以采樣周期計算。

1.2 "干頭干尾量

以干燥機出口處紅外水分儀讀數(shù)為基準，在批次生產開始、結束階段，接出含水率小于等于8%的煙草物料，稱重[1]。對于一個生產工序來說，干頭干尾量應該盡可能地少。

1.3 "等待時間

對于制絲的四大工序：松散潤葉段（一潤）、加料潤葉段（二潤）、切絲烘絲段和摻配加香段來說，如圖1所示，換批生產時每一道工序都要經(jīng)歷啟動、生產和收尾3個階段。物料出柜后需要經(jīng)過一段路程才能到流量秤，等到流量秤處的物料滿足一定的要求后，才開始進行正式的生產，這個過程稱為啟動段，所需要的時間為啟動時間；啟動段結束后開始進入生產段，整個生產段所消耗的時間為生產時間；生產段結束后，物料的流量逐漸減小，直至為零，這個過程稱為收尾階段，所需要的時間為收尾時間。

因此，對于目前的停機換批生產來說，每一批次的煙都存在當前批次的啟動時間和收尾時間構成的等待時間，等待時間越久，則該批次的生產效率越低。

2 "連續(xù)生產可行性研究

2.1 "制絲生產現(xiàn)狀

四川中煙工業(yè)有限責任公司成都卷煙廠（以下簡稱成都卷煙廠）寬窄精品試驗線，擁有先進穩(wěn)定的設備和高素質的技術及操作人員，目前，成都卷煙廠關于制絲流程的大部分改進優(yōu)化方案都是先由寬窄精品試驗線進行驗證和改進優(yōu)化，然后再進一步推廣到其他生產線。本文將以寬窄精品試驗線為載體進行連續(xù)性生產的相關研究。當前端的投料量為1 500 kg、整條制絲生產線穩(wěn)定運行，并且處于非連續(xù)性生產即現(xiàn)階段的生產模式時，可以統(tǒng)計得到各工序段對應的生產時間和批次等待時間。

在現(xiàn)階段生產模式下，松散潤葉、加料潤葉、切絲烘絲和摻配加香4段工序的流量均為1 500 kg/h，各工序的批次等待時間占生產時間的百分比分別為21.74%、21.13%、26.67%和21.47%，都超過了20%，可以說占了相當大的比例，而且與其他工序相比，切烘工序的批次等待時間最長為20 min，占整個制絲過程批次等待總時間的33.3%。如果能夠減小或者消除每個工序的批次等待時間，那么就可以在很大程度上提高整個制絲過程的生產效率。

2.2 "連續(xù)性生產方案

所謂連續(xù)性生產，指的是當前批次的煙絲和下批次的煙絲是同一種牌號的前提下，實現(xiàn)不停機直接換柜，消除由于貯柜裝容量固定，需換柜存貯停機生產后的等待時間直接處理下一批次的煙絲，從而實現(xiàn)同牌號煙絲連續(xù)性生產[7]。圖2為2批次同牌號煙絲連續(xù)性生產與非連續(xù)性生產時的對比示意圖，從圖中可以看出，此時由于實現(xiàn)了2批次煙絲的連續(xù)生產，所以只存在一個開始的啟動時間和結束時的收尾時間，省去了中間的收尾時間和啟動時間構成的等待時間[8]。同理，對于3批次同牌號連續(xù)性生產來說只存在一個首批次的啟動時間和末批次的收尾時間構成的等待時間。以此類推，對于N批次同牌號連續(xù)性生產來說，也只有一個等待時間，省去了中間的等待時間，從而在很大程度上提高整體的生產效率。

2.3 "切烘工序連續(xù)性生產

由2.1可知，在制絲的各工序中切烘工序的批次等待時間最長，故本文先以切烘工序為研究對象，進行連續(xù)性生產的可行性研究，以期實現(xiàn)切烘工序的連續(xù)性生產。目前，成都卷煙廠制絲車間每天最大的生產能力為7批次的煙絲，且每天生產的煙絲不止一個牌號。假設這7批次的煙絲，只包含2個牌號，其中牌號A生產4個批次，牌號B生產3個批次，2個牌號的煙絲除牌號不同以外，其余參數(shù)比如初始投放量、過程流量等均相同，并且在整個過程中設備穩(wěn)定運行不發(fā)生故障，那么在進行連續(xù)性生產時就可以實現(xiàn)“4+3”式的連續(xù)性生產，也就是先連續(xù)切烘4批次A牌號的煙絲，然后再切烘3批次B牌號的煙絲。

以現(xiàn)階段生產模式下切烘工序的相關數(shù)據(jù)為標準，對比現(xiàn)階段停機換批生產模式與“4+3”式連續(xù)性生產模式生產總時間和批次等待總時間，可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段生產模式下，批次等待總時間為140 min，而“4+3”連續(xù)性生產模式下，批次等待總時間僅為40 min，批次等待總時間相對來說減少了71.43%，可以說連續(xù)性生產模式大大降低了整個切烘工序的批次等待總時間，因此，連續(xù)性生產模式在提高切烘工序的生產效率方面具有很明顯的優(yōu)勢。當然，在實際的生產中，不一定是“4+3”式的情況，也可能是“3+3+1”，或者其他的任何情況，但是不管是何種情況，只要能夠實現(xiàn)切烘工序的連續(xù)性生產，都可以提高該段工序的生產效率，減少設備的空轉，節(jié)約資源和能源，因此，切烘工序的連續(xù)性生產具有一定的可行性，值得進一步研究和實現(xiàn)[8]。

2.4 "制絲連續(xù)性生產

如果說切烘工序能夠實現(xiàn)連續(xù)生產的話，那么理論上來說，制絲的其他3個工序也能實現(xiàn)連續(xù)生產，在此基礎上就可以實現(xiàn)整個制絲車間的敏捷生產[9-10]。為了便于比較制絲車間的全工序敏捷生產模式與現(xiàn)階段生產模式，本文繼續(xù)以前文的數(shù)據(jù)為基礎，同時導入車間現(xiàn)有生產模式下的相關數(shù)據(jù)信息，然后將“4+3”敏捷生產模式與現(xiàn)階段的7批次生產模式進行對比，分析兩者的優(yōu)劣。同時為了方便對比分析，設定全工序敏捷生產模式與現(xiàn)階段生產模式的開始時間一致，生產過程中的信息對比見表1和表2。

通過表1與表2的對比可以得出，在全工序段實行敏捷生產后，松散潤葉段與加料潤葉段各節(jié)約生產時間75 min，烘絲段可節(jié)約生產時間100 min，減少一潤、二潤、烘絲設備空轉時間共計4 h，大大提升了生產效率。而且車間最晚生產時間也由1∶56提前至0∶16，生產安排上可以貯葉柜分前后段生產，前段上白班，后段上中班，既保證了標準，也保證了生產。因此，整個制絲車間的敏捷生產，將會大大提高制絲的生產效率，節(jié)約能源和降低消耗。

3 "連續(xù)性生產試驗研究

前文在現(xiàn)有條件的基礎上，通過理論上的分析和對比，得出了基于連續(xù)性生產的切烘工序和整個制絲流程在生產效率和能源節(jié)約方面的顯著優(yōu)勢，為了進一步驗證連續(xù)性生產在實際中的效果，本文以寬窄精品試驗線為基礎，開展切烘工序連續(xù)性生產的試驗研究。而對于當前的寬窄精品試驗線來說，要想真正地實現(xiàn)切烘工序的連續(xù)性生產，還需要滿足一些條件，同時做好相關準備工作，并對可能存在的問題進行一定的處理[11-12]。

3.1 "連續(xù)生產準備工作

①完成生產前煙葉原料、香精香料、摻配物料等生產物料的準備。②完成生產前技術標準、能源保障、工藝設備和監(jiān)測裝置等工藝條件的準備。③優(yōu)化貯葉柜出柜和葉絲暫存柜進柜程序，在不改變原有功能的基礎上，增加針對連續(xù)性生產的自動進出柜程序。④對采集系統(tǒng)進行調整實現(xiàn)連續(xù)批次的工藝參數(shù)按批次自動采集[13]。

3.2 "連續(xù)生產滿足的條件

①連續(xù)生產批執(zhí)行的葉組配方標準、香精香料配方標準、工藝標準一致[14]。②連續(xù)生產批在制葉片段生產時未出現(xiàn)異常。③葉絲暫存柜有空柜。④連續(xù)批次均滿足工藝要求的煙葉儲存時間[15]。⑤下批次任務參數(shù)與當前批一致。⑥進柜方式選擇“單柜”。⑦下批次任務參數(shù)處于釋放狀態(tài)“1”。⑧確認換批葉絲重量（按同牌號生產批風選后電子秤重量均值+15 kg）。

3.3 "連續(xù)生產需要注意的問題

①由于連續(xù)生產的不同批次在加料潤葉段有出口水分的差異，且來自不同的貯葉柜，致使烘絲入口水分在生產過程中會有所波動，因此連續(xù)生產對潤葉段的出口水分的一致性和制絲生產環(huán)境溫室度的要求較高。②目前烘絲后的葉絲暫存柜只有2個，當一個出料加香生產，而另一個在烘絲生產時，烘絲工序的連續(xù)生產只能中斷，故目前只能實現(xiàn)2批同牌號煙絲的連續(xù)生產，后期若想實現(xiàn)多批次的連續(xù)生產則需要增加葉絲暫存柜的數(shù)量或者容量。

3.4 "切烘工序連續(xù)性生產試驗結果分析

在所有的同牌號煙絲連續(xù)生產的條件都滿足的情況下，試生產了3次2批次某牌號的煙絲，然后在保證流量、原料的初始投放量等條件一致的情況下，再開展18次正常的2批次非同牌號煙絲的生產，統(tǒng)計2種情況下的生產平均用時、等待時間、干頭干尾量、平均出絲率和非穩(wěn)態(tài)時間，可以得到相關數(shù)據(jù)，見表3。

從表3中可以看出，2批次同牌號煙絲連續(xù)生產時，每批次的生產平均用時減少了3.4 min，干頭干尾量減少了5.9 kg，非穩(wěn)態(tài)時間減少了86 s，出絲率每批增加0.2%，而等待時間則減少了22 min，這個22 min就是批次間的等待時間。因此，與正常情況下的2批次生產相比，2批次同牌號煙絲的連續(xù)性生產，可以顯著的減少切烘工序的等待時間，從而提高切烘工序的生產效率。另外，非穩(wěn)態(tài)時間的減少、平均出絲率的提高以及干頭干尾量的減少，則有利于切烘工序質量工藝水平的提升。

4 "結論

為了提高制絲的過程質量和生產效率，同時降低原料消耗和能耗，本文在現(xiàn)有生產模式的基礎上分析了同牌號煙絲實現(xiàn)連續(xù)性生產的可行性，然后在此基礎上提出了切烘工序和整個制絲流程的連續(xù)性生產方案，通過理論上的對比分析，得出了基于敏捷生產的連續(xù)性生產在效率和能耗等方面的顯著效果，最后為了進一步驗證連續(xù)性生產在實際生產中的應用效果，本文以現(xiàn)有的試驗線為基礎，優(yōu)化進出柜的相關軟件程序，實現(xiàn)了切烘工序的連續(xù)性生產，通過對比連續(xù)性生產和現(xiàn)有生產模式下的相關數(shù)據(jù)指標，發(fā)現(xiàn)了連續(xù)性生產在以下幾個方面的優(yōu)勢：①在時間上減少了等待時間，提高了生產效率，減少了設備空轉；②在工藝質量上減少了烘絲機出口水分非穩(wěn)態(tài)時間，提高了煙絲的出口水分非穩(wěn)態(tài)指標；③在節(jié)能降耗上，減少了干頭干尾量，提高了出絲率，節(jié)約了能源和資源等?？偟膩碚f，與現(xiàn)有生產模式相比，基于敏捷生產的連續(xù)性生產具有很大的優(yōu)勢，值得進一步研究和實現(xiàn)，而整個車間敏捷生產模式的實現(xiàn)，將極大地提高生產效率，同時更進一步地節(jié)能降耗，也可以在保證質量的前提下持續(xù)滿足后續(xù)的加工需要。但是敏捷生產的實現(xiàn)對中控的生產調度能力提出了更高的要求，而且連續(xù)性生產時對潤葉段的出口水分的一致性和制絲生產環(huán)境溫室度的要求也更高，需要在實際的生產中進一步增強工藝的過程管控能力。

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