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案例頻道文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1003-0492（2023）06-066-06中圖分類號：TP29
★ 范瑞兆，陶智麟，張占濤，陶鐵托，黃啟錄，毛永煒（中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州450001）
★ 魏斌（鄭州益盛煙草工程設(shè)計咨詢有限公司，河南鄭州450001）
關(guān)鍵詞：加工工藝；過程質(zhì)量；過程能力；原料消耗
近年來，中國煙草總公司開展了“優(yōu)秀卷煙工廠創(chuàng)建”和“對標(biāo)創(chuàng)優(yōu)”活動，建立了系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價體系[1]，有力地推進(jìn)了卷煙廠的職能建設(shè)。行業(yè)卷煙廠通過實(shí)施技術(shù)改造及資源的優(yōu)化整合，在加工技術(shù)、生產(chǎn)裝備、公輔配套保障及物流信息技術(shù)等方面得到了顯著提升，企業(yè)的生產(chǎn)制造能力也在不斷提升。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，學(xué)者對卷煙廠制造能力的研究，主要集中在生產(chǎn)的某一環(huán)節(jié)，如張文文等[2]和黃麒等[3]針對松散回潮環(huán)節(jié)的過程能力評價進(jìn)行了研究與分析；劉澤春等[4]通過分析卷煙加料過程能力，實(shí)現(xiàn)了加料過程穩(wěn)態(tài)判斷及加料
均勻性分析；或?qū)δ骋痪頍煆S進(jìn)行研究，如文杰等[5]分析評價了一家卷煙廠制絲關(guān)鍵環(huán)節(jié)的過程能力；或是針對卷煙加工工藝現(xiàn)狀進(jìn)行分析，如張大波等[6]分析研究了國內(nèi)細(xì)支煙加工工藝現(xiàn)狀，并與常規(guī)煙支進(jìn)行了對比等，但對多家煙廠的生產(chǎn)制造能力進(jìn)行綜合測試與評價分析還未見報道。本文立足卷煙工廠“生產(chǎn)制造”的核心職能定位，選取國內(nèi)6家近年來經(jīng)過技術(shù)改造的卷煙廠為測試對象，每家煙廠選取一個代表牌號進(jìn)行生產(chǎn)制造能力綜合測試，旨在系統(tǒng)了解改造后卷煙廠的生產(chǎn)制造能力現(xiàn)狀，為卷煙廠在生產(chǎn)設(shè)計、加工工藝、質(zhì)量控制、設(shè)備管理、降本增效等方面提供參考。
1 材料與方法
1.1 測試對象
選取6家卷煙廠（分布在四川、浙江、甘肅、山西、河南、江蘇5省）具有代表性的A、B、C、D、E、F牌號卷煙生產(chǎn)線，測試對象基本情況見表1。
表1 測試對象基本情況
1.2 測試方法
溫度、含水率等在線檢測數(shù)據(jù)優(yōu)先取用在線檢測數(shù)據(jù)，從數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動采集。煙絲結(jié)構(gòu)、填充值、整絲率變化率、葉絲寬度、卷煙物理質(zhì)量和煙氣質(zhì)量等離線數(shù)據(jù)按照《卷煙工藝規(guī)范》（2016版）、GB/T22838《卷煙和濾棒物理性能的測定》、《卷煙》等相關(guān)規(guī)范[7-15]的要求進(jìn)行測試。
為保證測試數(shù)據(jù)能夠表征測試生產(chǎn)線的真實(shí)水平，需要去除料頭料尾數(shù)據(jù)對測試的影響，并統(tǒng)一不同廠家數(shù)據(jù)處理規(guī)則（表2），對相關(guān)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。
表2 數(shù)據(jù)處理規(guī)則
2 結(jié)果與分析
2.1 制絲工藝流程
A、B、C、D、E、F6個牌號卷煙加工工藝流程均采用單線全配方加工模式，工藝流程并無較大區(qū)別，主要區(qū)別在于加料方式與烘絲方式（表3）。
表3 測試對象加工方式
2.2 制絲過程質(zhì)量測試結(jié)果
參與測試的6個牌號制絲過程主要質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果如表4、表5所示。
表4 制絲過程主要質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果
表5 制絲過程主要質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果
根據(jù)《卷煙工藝規(guī)范》要求[7]，葉絲含水率及煙絲標(biāo)準(zhǔn)偏差≤0.17，從表5可以看出，在葉絲干燥工序除D牌號外，其余牌號基本滿足規(guī)定。D牌號標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.23，與其他牌號相差較大。為分析D牌號數(shù)據(jù)異常原因，繪制其含水率時間序列圖（圖1），可以發(fā)現(xiàn)，測試過程中有一段時間出口含水率遠(yuǎn)低于平均值。為查找原因，繪制其同時間流量時間序列圖（圖2），可以看出，葉絲干燥階段出口含水率標(biāo)偏數(shù)據(jù)異常的原因，主要為測試過程中經(jīng)歷了斷流斷料。去除斷流部分，重新計算出口含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.11，處于正常范圍內(nèi)。
圖1 D牌號葉絲干燥工序含水率時間序列圖
圖2 D牌號葉絲干燥工序流量時間序列圖
在煙絲含水率中，同樣是D牌號不滿足《卷煙工藝規(guī)范》要求。繪制其煙絲含水率時間序列圖（圖3），發(fā)現(xiàn)其同樣有含水率急劇下降的情況，繪制其加香煙絲流量時間序列圖（圖4），發(fā)現(xiàn)同樣是斷料的原因造成煙絲含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差異常。去除斷料部分，重新計算煙絲含水率標(biāo)準(zhǔn)偏差，為0.05，符合卷煙工藝規(guī)范要求。
圖3 D牌號煙絲含水率時間序列圖
圖4 D牌號煙絲加香流量時間序列圖
在加料工序中加料比例變異系數(shù)，除F牌號外，均滿足《卷煙工藝規(guī)范》規(guī)定的數(shù)值（≤1.0%）。繪制F牌號加料比例時間序列圖（圖5），發(fā)現(xiàn)其加料比例有數(shù)次較大波動，因此導(dǎo)致其變異系數(shù)較大，不符合《卷煙工藝規(guī)范》要求。
圖5 F牌號加料比例時間序列圖
參與測評煙廠環(huán)節(jié)的葉絲整絲率、碎絲率、填充值除E牌號填充值外，均滿足《卷煙工藝規(guī)范》要求（填充值≥4.0cm3/g；整絲率≥80.0%；碎絲率≤2.0%），且碎絲率相較于行業(yè)平均水平低0.18%。而煙絲的質(zhì)量參數(shù)中，A、E牌號的填充值不滿足《卷煙工藝規(guī)范》的要求（≥4.2cm3/g）。
采用氣流干燥的F牌號，除碎絲率稍高于采用滾筒干燥的牌號外，其他指標(biāo)無明顯差別。
2.3 制絲過程能力測試結(jié)果
制絲過程能力主要從流量穩(wěn)定性、關(guān)鍵參數(shù)變異系數(shù)進(jìn)行測試。牌號D測試期間發(fā)生斷流斷料，因此數(shù)據(jù)偏離正常值。為統(tǒng)一分析比較生產(chǎn)線實(shí)際生產(chǎn)能力，以下計算D牌號數(shù)據(jù)時，除去斷流時間段的數(shù)據(jù)。各測評牌號流量穩(wěn)定性測試結(jié)果如表6所示。
表6 流量穩(wěn)定性測試結(jié)果
通過觀察上表，對比《卷煙工藝規(guī)范》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，大部分牌號流量控制能力符合要求，但C牌號在煙絲加香環(huán)節(jié)、F牌號在松散回潮和煙絲加香環(huán)節(jié)，與其他牌號相比控制能力相差較大，分別繪制他們的流量時間序列圖（圖6、圖7、圖8）。
圖6 C牌號煙絲加香工序流量時間序列圖
圖7 F牌號松散回潮流量時間序列圖
圖8 F牌號煙絲加香流量時間序列圖
從圖6可以看出，C牌號煙絲加香工序整體控制能力較差，波動大；從圖7可以看出，F(xiàn)牌號松散回潮工序流量出現(xiàn)過急劇波動，導(dǎo)致其變異系數(shù)較大；從圖8可以看出，即使是已經(jīng)經(jīng)過截取過后的數(shù)據(jù)，F(xiàn)牌號煙絲加香工序料尾流量仍出現(xiàn)較大波動，顯示其料尾控制能力較差。
參與測評牌號關(guān)鍵工藝參數(shù)測試結(jié)果見表7。
表7 關(guān)鍵工藝參數(shù)測試結(jié)果
觀察上表，發(fā)現(xiàn)參與測評各牌號關(guān)鍵工藝參數(shù)控制良好，僅有F牌號松散回潮回風(fēng)溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差大于2，繪制其松散回潮回風(fēng)溫度時間序列圖（圖9）。
圖9 F牌號松散回潮出口溫度時間序列圖
觀察上圖可以發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)經(jīng)過截取后料頭仍有較長時間為不穩(wěn)定狀態(tài)，是造成其標(biāo)準(zhǔn)偏差較大的原因。
2.4 產(chǎn)品質(zhì)量測試結(jié)果
卷煙物理質(zhì)量測試結(jié)果如表8所示。
表8 卷煙物理質(zhì)量測試結(jié)果
從上表可以看出，大部分牌號卷煙物理測試結(jié)果良好，E牌號卷煙物理質(zhì)量控制能力略差，吸阻、硬度均略微超過標(biāo)準(zhǔn)要求。煙支硬度部分，采集到測試數(shù)據(jù)的廠家均未滿足《卷煙工藝規(guī)范要求》。
表9為卷煙產(chǎn)品煙氣質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果。
表9 卷煙產(chǎn)品煙氣質(zhì)量指標(biāo)測試結(jié)果
由上圖可以看出，6個牌號焦油含量盒標(biāo)值與測試值均相差較少，均在0.7mg以下，遠(yuǎn)小于《卷煙》中所規(guī)定的允差要求（盒標(biāo)焦油量在5mg～10mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤2.0mg；盒標(biāo)焦油量≥11mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤2.5mg）。煙堿方面，6個牌號煙堿含量盒標(biāo)值與測試值均相差0.1mg左右，低于0.3mg的國標(biāo)要求（盒標(biāo)煙堿在0.5mg～1.0mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤0.20mg；盒標(biāo)一氧化碳≥1.1mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤0.03mg）。一氧化碳方面，通過觀察上表可以發(fā)現(xiàn)盒標(biāo)值與測試值的差值同樣遠(yuǎn)低于國標(biāo)要求（盒標(biāo)一氧化碳在5mg～10mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤2.0mg；盒標(biāo)一氧化碳≥11mg時，|盒標(biāo)值-測試值|≤3.5mg）。
2.5 生產(chǎn)消耗測試結(jié)果
原料消耗測試結(jié)果如表10所示。
表10 原料消耗測試結(jié)果
根據(jù)《卷煙工藝規(guī)范》中關(guān)于原料損耗與消耗指標(biāo)的要求，萬支卷煙原料標(biāo)準(zhǔn)消耗為≤6.9Kg；觀察上表可知，除B、C牌號外，其他牌號均未滿足要求。鑒于參與測試廠家大部分剛剛經(jīng)過制絲線升級改造或易地技術(shù)改造，生產(chǎn)線仍處于技術(shù)調(diào)試階段，因此可能出現(xiàn)消耗過大的現(xiàn)象。
煙用材料損耗測試結(jié)果見表11。
表11 煙用材料損耗測試結(jié)果
觀察上表并對照《卷煙工藝規(guī)范》中相關(guān)指標(biāo)要求，可以看出大部分牌號均符合相關(guān)工藝要求，但F牌號卷煙紙、濾棒、小盒三項(xiàng)指標(biāo)均不符合相關(guān)規(guī)范要求。生產(chǎn)F牌號的卷煙廠剛剛經(jīng)過易地技術(shù)改造，可能仍在經(jīng)歷技術(shù)調(diào)整，需關(guān)注輔材損耗問題。
參與測評牌號生產(chǎn)線有效作業(yè)率見表12。
表12 生產(chǎn)線有效作業(yè)率
根據(jù)《卷煙工藝規(guī)范》中關(guān)于生產(chǎn)效率指標(biāo)的要求，主要設(shè)備有效作業(yè)率≥95.0%，生產(chǎn)線綜合有效作業(yè)率≥85.0%，對照發(fā)現(xiàn)，參與測評牌號大部分未達(dá)到要求。調(diào)查其主要原因，主要是生產(chǎn)安排不飽滿，實(shí)際運(yùn)行天數(shù)未達(dá)到設(shè)計運(yùn)行天數(shù)，并且日作業(yè)時間達(dá)不到16小時；另一方面原因?yàn)樵O(shè)備預(yù)熱時間、批間時間、換批時間較長。各工廠需通過進(jìn)一步優(yōu)化排產(chǎn)計劃，盡量安排集中連續(xù)生產(chǎn)，加強(qiáng)設(shè)備保養(yǎng)與維護(hù)，努力縮短預(yù)熱時間及換批時間，提高設(shè)備與工藝參數(shù)控制水平，進(jìn)一步提升有效作業(yè)率，進(jìn)而降低企業(yè)運(yùn)營成本與能源消耗。
3 結(jié)論與討論
（1）各卷煙廠在經(jīng)過制絲線升級改造或易地技術(shù)改造后，生產(chǎn)制造能力均獲得了較大提升，過程控制能力強(qiáng)，能滿足《卷煙工藝規(guī)范》相關(guān)要求，能滿足卷煙廠高質(zhì)量生產(chǎn)要求。
（2）多數(shù)卷煙廠制絲生產(chǎn)線測試期間生產(chǎn)能力總體表現(xiàn)較好，但部分煙廠物料流量控制能力仍需提高。物料穩(wěn)定性關(guān)系到生產(chǎn)過程中各關(guān)鍵參數(shù)的穩(wěn)定性，減少斷料、料頭料尾時間等因素，可有效保障生產(chǎn)過程中各參數(shù)穩(wěn)定性。
（3）各卷煙廠生產(chǎn)過程中原料消耗較大，主要原因是剛剛經(jīng)過技術(shù)改造，生產(chǎn)線仍處于技術(shù)調(diào)試過程中。建議高度重視原料消耗問題，降低消耗，提高效能。
（4）各卷煙廠生產(chǎn)線有效作業(yè)率均未達(dá)到相關(guān)規(guī)范要求，應(yīng)合理安排生產(chǎn)時間，優(yōu)化排產(chǎn)，提升有效作業(yè)率，降低企業(yè)運(yùn)營成本與能源消耗。
作者簡介：
范瑞兆（1994-），男，河南漯河人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
陶智麟（1975-），男，河南許昌人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
張占濤（1981-），男，河南開封人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
陶鐵托（1982-），男，重慶人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
黃啟錄（1985-），男，山東菏澤人，高級工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
毛永煒（1987-），男，甘肅武威人，工程師，碩士，現(xiàn)就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，主要研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
魏 斌（1984-），男，河南三門峽人，高級工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于鄭州益盛煙草工程設(shè)計咨詢有限公司，主要研究方向?yàn)闊煵莨に嚰爸悄苤圃臁?/p>
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摘自《自動化博覽》2023年6月刊
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號