烟草包装机械可靠性设计问题研究

摘要：烟草包装机械是相对比较复杂的一种自动化机械，在生产加工工艺自动化水平日趋完善的前提下不仅使其自动化程度得以大幅提升，其包装效率也得到了显著改善，而这些提升与改善都要依靠烟草包装机械性能的可靠度作为先决保障条件。本文对烟草包装机械如何进一步提升其可靠性作为研究课题，全面系统地分析各个组织零件的构成对实际操作中可靠性的影响，合理设计烟草包装机械较为先进的组织构成，使其在市场运作中依靠其自身稳定的可靠性获取效益。

关键词：烟草包装机械；可靠性设计；组织零件

前言

烟草包装机械通过国际经济交流使不同区域的各种零件按统一的可靠性标准进行配置，这种较为先进合理的配置为烟草包装机械可靠度的提升带来了一定的升值空间，同时也对具体操作人员的操作技术提出了更高的要求。正因为外部环境处在这种条件下，所以，现阶段人们把更多的注意力放在烟草包装机械自身系统和具体操作可靠性这两方面的研究上。

1 对烟草包装机械的具体分析

目前我国使用的各种烟草包装机来源渠道比较广泛，既有德国FOCKE公司生产的包装机械也有意大利GD公司生产的包装机械，同时在包装机械市场上还可以看到我国上海烟草机械公司生产的烟草包装机械产品。国外一台具备超高速机组的烟草包装机可以在每分钟内有效完成600到1000包香烟的包装任务，相比之下，我国生产的传统烟草包装机无论是工艺还是性能与国外同类产品都存在着一定差距，规定时间内的包装工作效率相对落后，这对如何缩小我国与国外同类产品的代差提出了一个亟待解决的课题。只有完善烟草包装机各种元件结构及相关配套，在设计中强化人机界面的更加灵活性，对控制软件和设备的自诊功能不断升级改造，才能使它的各项功能更加全面，并能在设备运行中有效检测各种潜在的故障与风险，使烟草包装机能够保持较长时间的连续生产作业，使它自身的可靠性得到有效保障。从烟草包装机械的自动化技术应用方面来说，在有效提高资源利用率、减少能源消耗、高端环境保护等领域也与国外发达地区的同类产品有一定的差距，特别是在对工业生产所产生的污染排放物处理上还显得十分落后。目前，电子齿轮伺服系统被大量使用在烟草包装机械的节能端，这种能源管理新技术大大降低了机械传动所造成的能量损失，进一步提高了烟草包装机械的整体使用功率，减少了无用功率造成的各种消耗与浪费。

2 烟草包装机械系统的相关技术分析

串联、并联、混联是烟草包装机械系统常见的三种形式，构成系统的各零部件以及组织形式的可靠性直接制约着烟草包装机械全部系统的可靠性。目前我国大部分烟草包装机械还在采用相对落后的串联形式，包装机械系统的各组成单元配置依然缺乏科学性与合理性，对系统失效概率缺乏有效控制，从设计之初到使用流程缺乏系统有效的科学管控，这些都是导致烟草包装机械整体质量不高不可忽视的重要因素。我们要不断向先进技术看齐，要科学有序地使传统的串联形式逐步向更为先进的混联形式过渡，使各种子系统都能在运作中发挥它们良好的性能，从而进一步全面提升烟草包装机械的整体可靠度。

在目前众多的烟草包装机械结构中还有很大一部分组成单元构成仍旧使用串联系统方式的情况下，要想摆脱结构复杂的每一个组成单元可靠性的负面影响，就必须要在设计过程中优先重点考虑混联形式的可靠度，采用最先进合理的配置全面提升烟草包装机械的整体可靠度，在具体分配方法上要尽量做到合理化，把误差降到最低点。同时，对烟草包装机械系统各组成单元可靠度的推演计算要做到精准，对各种影响烟草包装机械可靠度的设计及时加以修订与整改，正确评估与计算不良可靠度所产生的影响，并通过这些评估与计算对烟草包装机械的串联系统组成单元的可靠度进行最合理的分配。从以上分析中我们不难看出烟草包装机械系统的可靠度至关重要，这就要求在设计中正确判定内部元件的组合形式是否合理，对各种不同形式的组合系统可靠性进行合理优化组合，尽量采用较为先进的并联系统形式提高包装机械的整体可靠性，把传统的包装机械串联系统形式逐步向并联形式转变。

3 烟草包装机械的设计与操作要符合可靠度的要求

人机工程学比较强调操作人员对机械可靠度的影响，但实际上烟草包装机械系统的可靠度是同时受两个方面影响的，这里既强调操作人员的可靠度，也强调烟草包装机械系统自身的可靠度。现行的烟草包装机械大多是采用串联形式的，这种形式对机械本身和操作人员的可靠度同时提出了很高的要求，在对烟草包装机械进行可靠度设计时必须充分考虑到这两个方面，采用科学合理的方法避免烟草包装机械可靠度的下降。在机械系统自身存在各种缺陷时，人的操作行为也显得十分重要。

人为操作的可靠度在整个操作行为中会直接影响成功与失败概率的高低。通过对人为差错可靠度的全面分析，逻辑推演法对相关指数做出了较为详尽的明确规定：操作人员视线区域的划分以15度为基本标准，违反这个标准将会导致操作人员的失效效果在一定程度上发生退化。在具体数值控制中我们用D来表示视线退化程度，根据推理计算当操作人员的视线区域发生在0到15度时D值便会在0.0001至0.0005区间，假若操作人员的视线区域在15度到30度这样一个范围时，那么D值会同步发生变化为0.0015；操作人员的视线区域如果在5度到60度区间D值则为0.002；操作人员的视线区域继续攀升达到60度至75度时D值为0.0025；倘若操作人员的视线区域高达75度到90度时D值便为0.003。依据逻辑推演法的规定，当D值在0.0005时则表示这个评级级别的质量为最优，以此类推，表示评级级别为良好的数值是D值为0.001，而0.002的D值则表示这个评级级别是最差的。根据以上数据分析，为了使包装机械系统的整体可靠度得以保障，就必须对D值进行严格执行，必须在实际操作中将操作人员的视线区域控制在合理区间范围内。比如说，我们在一台烟草包装机械的控制板上安装可供操作人员进行实际操作的7个仪表，这7个仪表当中有3个仪表在操作人员视线区域上下15度之间波动，有2个仪表比较靠近操作人员视线区域的50度，在操作人员附近65度视线区域里有2个仪表，这种情况下分析表盘设计按人为差错的可靠度去进行评估便可以结合操作人员的有效操作概率进行，它的数值表现形式是可靠度（1-0.0001）3x（1-0.002）2x（1-0.0025）z，根据所得出的这种数值在对烟草包装机械系统进行可靠性设计时主要以操作人员视觉的退化值作为主要依据。

烟草包装机械在实际生产中要保持它的生产连续性，没有特殊情况发生时尽量不要使机器长时间处于停车状态，无论是相关科技人员还是制造厂家，在研发新产品时必须对机器的可靠性进行科学合理的设计以满足市场和市场竞争力的需求。烟草包装机械系统必须具备优质可靠度才能适应市场快速发展的需要，才能在激烈的市场竞争中保持良好的竞争状态。在对烟草包装机械系统进行研发设计时必须要以它的可靠度作为优先选项，最大限度地完成各组成元件可靠度的优质设计。另一方面要高度重视人机操作可靠度的有效结合，具体设计中要充分考虑到操作人员视觉效果退化值的影响，采用科学合理的设计方法将这种退化值控制在最小范围内。

4 结语

随着我国各类生产加工工艺水平的不断提高，烟草包装机械系统与国外同类产品的差距也在逐步缩小，这也为优质设计制造烟草包装机械提供了良好的外部环境。要适时抓住这种机遇，使我国的烟草包装机械再上一个新台阶。

参考文献：

[1]孙华强.超高速烟草包装机械过程控制新特点[J].包装与食品机械，2015（04）.

[2]宋慧欣.烟草包装机械自动化新发展[J].自动化博览，2014（04）.

作者简介：

朱怡珺（1984年10月），男，上海，硕士研究生，助理工程师，动力工程。