烟支圆周与长度量具R&R的分析应用

万钧，邱爽，胡显成，汤林，莫远烈，蔡艳

四川中烟工业有限责任公司成都卷烟厂，四川成都，610101

0 引言

卷烟卷制生产过程中，重量、圆周、长度、吸阻、通风率及硬度指标是非常重要的质量控制指标，将直接影响烟支生化指标的符合程度以及消费者满意度。仪器供应商通过巧妙的设计组合，将数个物理指标检测仪器进行上下堆叠，结合样品传递部件的联动形成自动化程度非常高的卷烟多功能综合测试台。

在多功能综合测试台使用管理过程中，需要完全依照《JJG(烟草)01-2012卷烟和滤棒物理性能综合测试台检定规程》实施定期检定，但每个测量单元均单独进行静态检定。在日常测量使用前，实施的校准也是每个测量单元单独进行的静态校准。而作为一个完整的测量系统在各单元联动的动态测量中，因其测量结果的质量还要受到标准、样件、仪器、人或程序、环境的影响，现工厂有不同厂商的多功能综合测试台在同时使用，在比较关键重要的场景中，需要完成测试机台挑选的决策。

为此有必要用测量系统分析对不同厂商的仪器进行整个系统的能力评价，争取消除不同机台的选择障碍。碍于篇幅，本文重点介绍两家厂商的多功能综合测试台在重量、长度、圆周、吸阻及通风率测试单元注1的重复性和再现性测试评价分析。

1 材料与方案

1.1 仪器及测试样本

仪器：瑞拓多功能综合测试台（检测粗支专用）；斯茹林昆腾多功能综合测试台（检测细支专用）。

测试样本：将不同牌号的卷烟分粗支和细支两个大类，由成都卷烟厂提供。

1.2 试验方案

1.2.1 方案设计

参照过程控制离线抽检卷烟物理指标的流程，分别以成都卷烟厂粗支卷烟宽窄好运及细支卷烟宽窄格调细支的重量、长度、圆周、吸阻、嘴通规格为限，筛选5个梯度以上的样本，模拟过程离线抽检的条件（温度22±2℃、相对湿度60%±5%，不平衡），粗支样本在瑞拓多功能综合测试台，细支样本在斯茹林昆腾多功能综合测试台，两位测试人分别重复测试2次，其中重量、圆周、长度采用同一样本重复测试，吸阻和嘴通样本采用近似相同梯度的不同样本进行测试。

1.2.2 卷烟检测标准

依照GB/T 22838—2009 《卷烟和滤棒物理性能的测定》。

1.3 数据分析

检测后的重量、圆周、长度、吸阻、嘴通结果数据运用Minitab进行量具重复性和再现性分析,观察%研究变异（研究变异百分比）、%公差（公差百分比）及ndc（可区分类别数）来判定测量系统是否可接受。

2 测试数据及分析

2.1 测试数据

表2 瑞拓多功能综合测试台圆周测试数据 单位：mm

2.2 数据分析

运用Minitab进行量具R&R研究分析结果汇总见表11。

表1 瑞拓多功能综合测试台重量测试数 单位：g

由表11可以得知，瑞拓多功能综合测试台及斯茹林昆腾多功能综合测试台在重量、圆周、长度、吸阻、嘴通指标的量具R&R研究分析中，%研究变异＜30%，%公差（公差比）＜30%，Ndc＞5，评价该指标测量系统分析结果达到有条件可接受的标准。并且在重量、嘴通及瑞拓的圆周指标量具R&R研究分析中的%研究变异与%公差均＜10%，评价该指标测量系统分析结果达到可接受[1]的最好标准。

表3 瑞拓多功能综合测试台长度测试数据 单位：mm

表4 瑞拓多功能综合测试台吸阻测试数据 单位：Pa

表5 瑞拓多功能综合测试台嘴通测试数据 单位：%

但是，同时发现，斯茹林昆腾多功能综合测试台在圆周、长度的测量系统分析中%研究变差、%公差与瑞拓多功能综合测试台比较有明显差距需要进行原因分析与改善。

表6 斯茹林昆腾多功能综合测试台重量测试数据 单位：g

表7 斯茹林昆腾多功能综合测试台圆周测试数据 单位：mm

表8 斯茹林昆腾多功能综合测试台长度测试数据 单位：mm

2.3 差异原因分析与改善验证

2.3.1 差异原因分析

卷烟多功能综合测试台除了准备样本及放入样本，各项指标均由仪器自动完成检测，故可以视%研究变差中的测量变差主要衡量的是多功能综合测试台的重复性。根据测量系统分析的理论，主要从：仪器需要维修；可能需要对测量设备进行重新设计，以获得更好的严格度；需要对量具的夹紧或固定装置进行改进；零件内变差太大[2]，这四个方向进行差异原因分析。

表9 斯茹林昆腾多功能综合测试台吸阻测试数据 单位：Pa

表10 斯茹林昆腾多功能综合测试台嘴通测试数据 单位：%

表11 量具R&R 研究分析结果汇总表

通过对瑞拓多功能综合测试台和斯茹林昆腾多功能综合测试台圆周、长度测量单元的检测原理、机械构件的了解对比，以及测量过程中的影响因素的分析论证，确认主要的影响因素为：①斯茹林昆腾多功能综合测试台圆周、长度测量单元采用负压吸附烟支上部的方式夹持烟支，会造成烟支的形变及抖动，将严重影响圆周及长度检测的测量变差；②烟支样本在多次重复性测试时，多次下落造成烟丝下筑，形成明显的空头，而烟支圆周检测位置在烟丝段中间位置，该处烟丝填充密度在生产控制中略低于其他部位，烟丝下筑会影响填充密度分布，从而导致圆周发生变化；产生的空头在点火端，烟纸边缘在多次重复性检测因接触仪器样品通道产生变形，也会带来烟支检测长度的变化；同时，烟支重复测试引起的破坏，导致每个测试人可以重复测试的次数偏少，在统计学的功效上有所减弱[3-6]。

2.3.2 改善措施与实施验证

针对以上因素采取改善措施：①将斯茹林昆腾多功能综合测试台圆周、长度测量单元负压吸附夹持的吸孔由两个改成三个，并适当降低吸附真空压力。②选择嘴棒代替烟支进行测量系统分析重复性和再现性。

实施改善后在斯茹林昆腾仍依照1.2.1进行圆周、长度验证测试，测量数据见表12、表13。

表12 斯茹林昆腾多功能综合测试台圆周测试数据

表13 斯茹林昆腾多功能综合测试台长度测试数据

运用Minitab分析圆周和长度量具R&R结果分别见图1、图2、图3及图4。

图2 圆周量具R&R 图形结果

图3 长度量具R&R 数据结果

图4 长度量具R&R 图形结果

由上述分析结果我们可以观察到圆周合计量具R&R的%研究变异3.01%，%公差6.38%，长度合计量具R&R的%研究变异3.56%，%公差9.51%，均＜10%，Ndc＞5，可以判定斯茹林昆腾多功能综合测试台在圆周、长度指标上的测量系统分析结果达到可接受的最好标准。对比瑞拓多功能综合测试台，仪器间水平相近，能够满足仪器间的替代使用。

3 结论

不同厂商卷烟多功能综合物测台在圆周、长度单元的夹持方式不同会导致不同的测量系统变差，经改进后能达到测量系统分析评价的最好标准，使仪器间可以相互替代使用。同时也确认烟支样本在圆周、长度指标在多功能综合物测台上的测量具有不可重复性，在开展圆周、长度指标的测量系统分析时，应选择替代样本的方式才能对仪器进行更加准确有效的评价。