面向烟草现代化的滤棒成型过程质量控制水平提升方法

郭军亮,徐兴华,樊金健

南通烟滤嘴有限责任公司,江苏 南通 226001

2008 年起，烟草行业开始探索烟草农业现代化，围绕现代农业的要求，烟草行业在建设现代烟草农业中着力提升规模化种植和专业化服务水平，突出烟农主体地位，推进集约化发展，以相对集中、区域集约为理念，着力推进生产组织方式转变，农业现代化特征日益明显，而烟草行业也在持续加大科技创新力度，构建了自上而下的科技研发体系，为了适应产能发展规划，有必要设计一个新的烟草滤棒生产车间[1]。目前新建滤棒生产车间的质量检验体系通常由原材料入库检验、生产过程检验和产品入库检验三部分组成[2]。随着卷烟工业的发展，对圆形过滤棒提出了更高的要求。目前，在生产过程的检测过程中缺乏统一的标准、统一的数据采集和数据的时效性不高，导致了滤棒成型工艺的质量水平较低。因此，有必要研究提高滤棒成型过程质量控制水平的方法。

该方法创新之处在于在设备能力、工艺规范、检验管理水平、原材料检验和温湿度控制几个方面，衡量设备加工水平能力，并追溯滤棒质量异常情况，直至匹配正确的滤棒成型过程控制方案。

1 滤棒产品质量控制指标

调查发现影响滤棒成型质量的因素，主要包括设备能力、原材料、检测仪器稳定性和工艺等。

1.1 设备能力

通常采用机器能力指数CMK 对设备能力进行衡量。机器的适应性可以通过机器能力指数CMK进行控制。通常在设备大修或采购新设备后，需要检测机器能力指数CMK，可采用过程能力指数Cpk 对机器能力指数CMK 进行计算，成熟的技术人员在不同环境、方法和材料等因素条件下进行连续取样，获得平均值，根据平均值检查过程是否稳定。如果过程稳定计算机器能力指数CMK，如果过程不稳定，分析造成不稳定的原因，消除不稳定因素后重新计算。当设备稳定运行后，测量长期的机器能力指数CMK。在取样过程中需要消除因素对机器能力指数CMK 产生的影响，因此需要降低人为因素影响和环境因素影响。针对同一批原材料采用标准作业方法对机器设备本身的变差进行考核。通过CMK 图表对相同时间段内采用相同原辅材料生产的统一规格产品进行分析，设备管理部门根据分析结果对不符合设备能力要求的进行改进。如在设备日常检查、采购新设备、设备轮保和设备大修等过程中增加设备能力的考核要求，进而保障产品质量水平，产品过程能力的提升。

1.2 工艺规范

为了有效的区分成型过程中的利用和维护方案，从相关性角度和相似性角度两方面定义了工艺标准、工艺项目和工艺类型三级树形结构实现管理。对工艺规范的生命周期进行考虑，解决变更的管控性和时效性，通过历史版本号和标准版本号在滤棒成型过程质量控制过程中控制工艺标准数据的变动，为校验和生产等步骤提供高精度的工艺标准信息。

1.2.1 类型管理 在工艺类型管理过程中，通常从大的层面维护设备外观、控制温度、沟槽、开松要求和控制压力等工艺类型信息，方便工艺数据在系统中的区分。

1.2.2 项目管理 任何工艺项目都有所属的工艺类型，工艺项目管理主要的作用是区分工艺项目所述的用途和业务范围。

1.2.3 工艺标准管理 在企业特点的基础上工艺标准管理对滤棒的工艺文件、工艺要素和工艺过程等进行统一、规范，实现滤棒的工艺标准化。工艺标准化是一种重要手段，可以缩短生产工艺准备周期、提高工艺技术水平、加强工艺科学管理。

1.3 检验管理

在目前发展过程中，质量管理已经进入全面质量控制阶段，用数据说话、全面质量、预防为主、为用户服务是全面质量管理控制的基本观点，通过检验类型管理从质量数据产生的时效性和源头进行区分，检验类型管理通常情况下是对最终检验数据、自检数据和过程检验数据进行维护，根据获取的数据分类管理系统中存在的检验项目。

1.3.1 检验项目管理 对成品、半成品等检验项目信息进行维护，为成品、半成品和原辅料检验等提供基础数据。

1.3.2 检验标准管理 维护成品、半成品和原辅料检验项目标准信息，设定其上均、中心值、下均、上偏、合格率和下偏等。根据质量检验标准，技术中心检验人员检验成品、过程、原辅料。

1.3.3 检验管理数据支撑 从质量数据时效性和生产源头通过检验类型管理进行区分，可以从自检、过程、最终三个层面对某个检验项目的检测数据进行质量对比和分析，方便发现问题、追踪问题。

1.4 原材料

生产滤棒过程中所用的原材料会对滤棒产品的质量产生影响。原材料的选择在某种程度上决定了滤棒的工艺要求和路线。丝束是生产滤棒的主要原材料，在制定产品工艺要求过程中会结合丝束规格和产品规格，为制定生产产品的检验标准和工艺标准提供数据。

1.5 环境温湿度

滤棒的硬度和吸组等质量指标受环境温湿度的影响较大，现存的滤棒质量管理体系没有明确规定产品生产环境温湿度，在生产过程中环境温湿度还没有采取有效的分析和监控。利用机台采集环境温湿度数据，实现数据关联，有利于研究滤棒质量稳定性与环境温湿度之间的关系。

2 滤棒成型过程质量控制水平优化

2.1 差异变化合规性分析

以基础数据模块、质量管理模块、车间看板模块、计划排程模块、工时管理模块、人力资源模块、统计报表模块、异常处理模块，为功能模块主要构成结构，在差异变化合规性的基础上，优化滤棒成型过程质量控制水平。当滤棒成型过程质量指标属于“成本型”指标时，则需要选取各方案中存在的最小值，匹配实际提升策略，如下所示。

滤棒成型过程质量控制水平提升方法根据滤棒成型质量控制结果，制定滤棒成型过程质量控制水平提升策略，主要包括以下几个方面：

2.1.1 质量控制 制定滤棒成型过程质量的保养标准、维护标准和清洁标准，并将各项标准纳入设备管理标准中，为了保障设备的正常运行，需要加强考核制度。

2.1.2 员工培训 通过对设备进行年度检修，提高员工的操作工艺、操作水平和质量意识等。

2.1.3 分析总结 仔细整理并分析技术和设备，研究改造方案、论证过程和开发过程中存在的相关数据统计，并进行归纳存档，建立滤棒成型设备管理的长效维修机制。

3 实验与结果

为了验证滤棒成型过程质量控制水平提升方法的整体有效性，需要对滤棒成型过程质量控制水平提升方法进行测试，本次测试在Matlab 平台中完成。

3.1 实验数据

目前大多数滤棒生产企业一般是要求CMK 大于1.67，也有要求大于1.33 的，不过前者较为普遍，当设备运作稳定后，也需要测量长期的Cmk。对CMK，在取样过程中尽量消除其他因素的影响，因此，在尽量短的时间内（减少环境影响），相同的操作者（减少人的因素影响），采用标准的作业方法（法），针对相同的加工材料（同一批原材料），只考核机器设备本身的变差。按照汇总条件生成如表1 所示的设备能力的趋势分析结果。

表1 设备能力的趋势分析表Table 1 Trend analysis of equipment capacity

在具体生产过程中，为便于设备机台操作工及过程质量检验员现场监控及分析，基于自检数据我们设计了过程能力指数趋势图，如图1 所示。

生成图1 的数据源为1 号机设备甲班操作工在16 年10 月30 日-16 年11 月4 日连续生产CA24.20*144*400A1产品吸组、圆周、长度三项质量指标过程能力的趋势图，从图3 中可以看出11 月3 日的过程质量最优，从趋势上看长度的过程能力比较稳定，并且长度的过程能力水平与其他指标水平高低的线性相关性较强。

3.2 实验过程及结果

对比滤棒成型过程质量控制水平提升方法（方法1）、文献[3]（方法2）、文献[4]（方法3）在不同湿度和温度下的质量系数，测试结果如图2 和图3 所示。

分析图2 和图3 中的数据可知，在不同温度和湿度下，方法1 获得的质量系数均高于方法2 和方法3 获得的质量系数，且质量系数保持平稳，方法2 和方法3 的质量系数随着温度和湿度的变化波动较大。对比不同方法的测试结果可知，方法1 的有效性较好，可在不同温度和湿度下有效的提升滤棒成型过程质量。

4 结语

农业行业需要深刻的变革，卷烟行业也不例外，需要针对滤棒无法在不同温度和湿度下提升滤棒成型过程质量，提出滤棒成型过程质量控制水平提升方法，通过对滤棒成型质量进行控制，结合控制结果采用不同策略提高滤棒成型过程质量，解决了当前方法中存在的问题，提高了方法的有效性。在未来的研究中，应该进一步改善企业原有的设备能力评价模式，如在采购新设备、设备大修、设备轮保、设备日常检查等过程中可以增加设备能力的考核要求，从而切实保障产品过程能力、产品质量水平稳定提升。