过程能力分析在制丝工艺技术改进中的应用

过程能力分析在制丝工艺技术改进中的应用

肖凯丹 赵莹 汤琳

四川中烟工业有限责任公司什邡卷烟厂 四川 618400

摘要：烟草行业竞争越来越激烈，必须对工艺技术加以改进。工艺控制应逐步从结果控制过渡到过程控制，确保质量达到设计值。制丝加工是重要的环节，包含着许多物理变化和化学变化，需协调好温湿度、香料掺加量及其他配比，否则会降低烟卷质量。制丝要经历多道程序，且彼此间紧密相连。以往多是对单道工序进行分析，精准率较低，不能完整地反映分析评价结果，因此有必要引进多元过程能力分析法。

关键词：过程能力分析；制丝工艺技术；应用

1导言

统计过程控制（StatisticalProcessControl，SPC）技术是集生产技术与科学管理于一体的现代工艺质量管理技术。近年来，烟草行业管理水平逐渐提升，部分企业已将SPC成功应用于烟用香精香料制备、卷烟打叶复烤、卷烟制丝等生产过程的质量管理中。海南红塔卷烟有限责任公司3000kg/h的制丝线运行6年来，时常出现制丝质量不稳定的情况，每次进行调整都会产生大量的不合格品。这不但影响设备有效作业率，造成较大的物料损耗，也对集团统一品牌卷烟的异地加工和均质化生产产生不利影响。

2卷烟制丝工艺中的缺陷和改进

某烟草公司所处地理位置海拔较低，温湿度较高，2004年对制丝生产线加以改进后，每小时大约可生产3500kg，质量不稳定的情况时常发生，以至于很多成品都不合格，增加了生产成本。究其原因，主要是加工所采用的质量分析评价模式不合理，在综合质量与工艺参数执行情况两大方面以抽检的方式观察分析，难以把握整体状况，如综合质量常常是对烟丝的整丝率和破裂率做一次抽检，并给出相应的评价；而工艺参数的执行多是检查一些对产品质量有关键影响的因素。采用这种方式，需要详细的人工记录，容易导致数据信息的丢失和失真，精确度较差。而生产一批烟的时间在90分钟左右，仅仅一次抽查检验并不能检测出完整的质量状况。因此，自2007年起，对制丝加工过程中的质量评价模式加以改进，采用一种新模式对制丝质量进行控制。过程能力分析法可对加工过程各个环节的质量进行监控，过程能力取决于机器设备、材料、工艺、工艺装备的精度、工人的工作质量及其他技术条件。过程能力指数用6σ表示，又叫6西格玛管理法。6σ的值与产品的不合格率具有相对应的关系，可真实地反映出产品质量。

3过程能力分析法在制丝改进中的应用

3.1设计方法

利用6σ管理法中的DMAIC工具分别对外部工序和内部工序进行分析，包括专家、操作人员等。因烟草制丝要经过松散回潮、润叶、加料、烘丝、梗丝掺配和加香等工序，有多个指标都影响着制丝质量，初步筛选后再精选，最后确定所选指标及其各自的权重；接着通过加权求和的方法求出过程能力总指数，并借助构建好的模型转换成总体能力。在各道工序不断完善的过程中，生产水平和6σ管理水平都会有所提升。

3.2过程能力综合评价模型

首先要清楚制丝过程的核心流程，确定其中的关键环节指标，主要包括片烟回潮、片烟加料、贮叶、切丝、烘丝、加香几道工序。按照当地有关规定，需检查的指标有21项，根据实际制丝加工需求，增加了4项指标，从这25项指标中选择12项作为最终评价指标。从内部工序的角度分析，主要考虑的是各个制丝环节的含水率，包括回潮和加料的含水率、切丝之后、烘丝之后、混丝后、加香后的含水率；从外部工序的角度分析，为达到三级站检测要求，选择了成品烟丝的含水率及含末率作为两项指标。为了满足消费者的要求，选择加料精度、梗丝加香精度、梗丝掺配精度以及混合烟丝的加香精度4项指标。其次，要合理确定各指标的权重，采取的是层次分析法。选取有关部门管理人员、操作工等人群，结合市场、工艺要求和内部要求三方面分析，对所选的12项指标进行两两比较，以获得制丝工艺的过程能力。12项指标与其相应的权重分别为：Z1成品烟丝含水率0.2065、Z2成品烟丝含末率0.1102、Z3加香出口混丝含水率0.2236、Z4梗丝加香出口含水率0.0955、Z5烘丝出口烟丝含水率0.1797、Z6梗丝加香精度0.0398、Z7混合烟丝加香精度0.0607、Z8片烟加料精度0.0296、Z9梗丝掺配精度0.0296、Z10切丝出口含水率0.0038、Z11加料出口烟片含水率0.0055、回潮出口烟片含水率0.0154。接着是构建相应的过程能力分析评价体系，并得出关键单工序中的关键质量特性指标的能力指数，再用几何平均数求得多道工序的过程能力指数；之后依据各自权重在数据库中分析计算，最后获取Z水平等相关信息。该公司使用的是Minitab统计分析软件配合其他软件，依次求出各指标的过程能力指数后，再计算其平均西格玛水平。如果Z≥6σ，则按照6σ进行计算。按照过程能力分析法的规定，当Z=6.0时，说明过程能力较为充足，完全符合控制要求，不过还可以做进一步改善；当Z值在4.25和6之间时，基本上可以满足要求，需及时查找出比较薄弱的环节，加以改进；当Z值低于4.25时，必须立即改善工序。

3.3过程能力评价体系的应用分析

利用构建的评价模型分别对改进前后的各道工序的过程能力指标进行分析。从改进前z水平可以看出：切丝机出口含水率、梗丝掺配精度、梗丝加香精度、成品烟丝含水率、回潮出口含水率、梗丝加香出口含水率过程能力明显不足，其西格玛水平均小于4.25，表明这些过程必须加以改进；成品烟丝含末率、加料出口含水率控制还有改善空间；其他指标过程控制能力较强，完全能够满足过程需要。从改进后的z水平可以看出：切丝机出口含水率、梗丝掺配精度、梗丝加香精度、成品烟丝含水率、回潮出口含水率、梗丝加香出口含水率均得到不同程度的提升，综合过程控制能力水平由4.69σ上升到5.07σ，改善效果明显，实现了过程创新。这说明所建立的过程能力评价体系具有实操性、指导性和可靠性。

3.4工序质量考核体系的建立与完善

自推行SPC系统后，逐步固化完善了过程控制的标准与规则，将过程能力指数考核指标细化分解到各基础岗位，改变了对制丝作业区质量评价和考核的方式、方法，将12个关键过程参数的PPK值进行统计并形成月汇总表纳入质量考核，占整个制丝质量考核比重的60%，原有的常规抽检及工艺纪律检查在整个制丝质量的考核比重降低到40%，通过建立基于SPC的生产过程质量管理模式与制度，及对润叶加料和混丝加香掺配工序的改进，改进后关键工序12个重要过程参数的PPK值见表5。由表5可知，润叶加料出口含水率、掺配纯丝秤瞬时流量、梗丝掺配比例3个指标的平均PPK值提高43.5%；松散回潮热风温度、润叶加料入口流量、加料比例、烘丝热风温度、加香瞬时比例5个指标的平均PPK值提高6.1%。说明工序质量考核体系的完善能在一定程度上提高生产过程满足规格要求的能力。

4结语

针对以上问题，利用SPC技术及其过程管理方法，对处于高温高湿条件的制丝关键工序进行了诊断、分析，借鉴SPC技术在行业内应用的成功经验，采用戴明的PDCA（P：计划，D：执行，C：检验，A：总结）循环技术对生产全过程进行监控，在设置的监控点上进行检测，以考察和验证指标的合理性及设备满足生产的能力。研究结果将为卷烟制丝工艺的改进提供理论依据，从而保证卷烟品牌合作生产的均质化要求。

参考文献

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