基于TRIZ理論的煙葉除麻設備技術改進

熊高云，劉國發，趙瀟，李敬敏

（1.四川三益煙草有限責任公司，四川西昌615000;2.四川大學制造科學與工程學院，四川成都 610065）

0 引言

煙草制造企業為了滿足市場的需求引進了大量的國內外先進煙草制造設備，當前設備維護有著以下特點:1）維修費用遠遠大于原始購置費用。2）設備因故障停產損失遠大于清理故障、維修設備的直接損失。3）即使設備在一般故障狀態下運行也會影響正常生產的進行和產品品質的下降［1-2］.為了提高設備利用率，降低生產成本，保證產品品質，煙草制造企業采取了各種方式，如購進先進的故障診斷設備［3］，開發先進的信息化故障診斷系統［4］。這從另一方面又會大幅增加企業的成本。對于一線的煙草制造企業，除了購買先進的生產設備之外，根據企業的生產實踐，對現有設備進行改進，可以大幅度提高先進設備在現有生產環境下的適應性。

發明問題解決理論（theory of inventive problem solving，TRIZ）目前在企業設備技術改造中已經得到了越來越多的應用［5-6］。以四川三益煙葉有限責任公司會理復烤廠為例，將TRIZ應用于打葉復烤階段除麻設備的技術改進工程實踐中，提高除麻效率，節約生產成本，為煙草制造行業的除麻設備技術改進工作提出了新的思路。

1 TRIZ理論的問題解決模型

TRIZ理論的核心是技術進化原理［7］。按這一原理，技術系統一直處于進化之中，解決沖突是其進化的推動力。進化速度隨技術系統一般沖突的解決而降低，使其產生突變的唯一方法是解決阻礙其進化的深層次沖突。

在利用TRIZ解決問題的過程中，如圖1所示，首先用39個工程參數將實際遇到的問題表達成為TRIZ問題所描述的矛盾解決矩陣，然后利用TRIZ中的工具，如發明原理、標準解等，求出該TRIZ問題的一般解或稱模擬解（A-nalogous solution）;最后企業人員結合實際經驗再把該解轉化為領域的解或特解（實際解決方案）［8］。

2 基于TRIZ理論的煙葉除麻設備改進

2.1 煙葉麻絲來源及除麻現狀

當煙葉含水率保持在16%時，其煙葉處于柔軟、松散的良好狀態。不適宜的環境溫度會對煙葉物理指標、經濟指標造成負面影響，為了防止煙葉在庫房或運輸過程中吸濕或放濕（當環境溫濕度過高時，煙葉易吸收空氣中的水分，致使煙葉水分過高發生霉變，特別是吸濕性較好的中上等煙。當環境溫濕度過低時，煙葉易釋放水分，致使煙葉耐加工性降低，造碎增大），利用麻片透氣性較好，具有保濕散熱性能，煙葉收購后，涼山地區普遍采用麻線縫合片狀麻片裸包裝煙葉。因麻片上的麻絲易脫落且具有較強的粘附性，造成煙葉一定程度的二次污染。

麻絲細小、質量輕、顏色與煙葉相似的特點，致使人工、設備難于分辨剔除，嚴重影響成品純凈度。目前，復烤企業的除麻絲機一般安裝在打葉后的片煙收集帶處，采用集中除麻絲方式。因除麻絲機采用輥筒式驅動方式，輥筒與輥筒之間的間隙很小，易使流動的葉片造碎。實際生產中存在以下問題:1）使用性能差，維護保養不便。設備運行時，除麻絲機無法停機進行人工清理，在連續運行一定時間后會喪失除麻絲機的基本功能。2）造碎率高，影響片煙葉結構。因此，煙葉除麻絲工作對于國內外卷煙企業已顯得越來越重要。

2.2 確定矛盾雙方

復烤企業除麻絲機技術改進的工程問題是要提高設備的使用效果，而要達到此目標，則需要采取二項工作，1）提高設備的使用性能和保養性能，保證設備可以有效的工作;2）改變設備內部結構，更換新的電氣和機械原件。將矛盾雙方轉化為TRIZ語言，即TRIZ理論為工程問題的矛盾雙方分別提供的39個參數。即將改善設備運行效果轉化為提高除麻機設備的可靠性，改變設備機械和電氣結構轉化為增加系統的復雜性。

2.3 矛盾矩陣的建立

在TRIZ矛盾矩陣列表中，如表1所示，從改善的特征中尋找到可靠性，對應的編號為27，在惡化的特征中尋找到系統的復雜性，對應的編號為36，兩者對應的中間矩陣即為解決該矛盾的相關發明原則:1，13，35。其中，a）1為分割原則，主要包括1）將物體分成獨立的部分;2）使物體成為可拆卸的，3）增加物體的分割程度;b）13為相反原則，主要包括1）不實現條件規定的作用而實現相反的作用，2）使物體或外部介質的活動部分成為不動的，而使不動的成為可動的，3）將物體顛倒;c）35為改變物體的物理狀態原則。

表1 TRIZ矩陣

2.4 TRIZ方案的實施

圖2 在打葉段振篩上安裝的梯級式除麻絲帶

整個打葉復烤過程中，打葉段物流量較分散、均勻、穩定（原煙經過打葉后，煙葉分別由12臺風分器風分出，再分別由11臺收集振篩收集，最后再由11臺收集振篩向收集輸送帶分層布料），屬剔除麻絲最佳控制點之一。結合TRIZ理論中提供的相關原則的大量工程實例和長期工作的實踐經驗，選擇分割原則和相反原則制定解決方案。

1）由于振篩上的煙片的輸送是滾動式的，麻絲受振動后易飄浮在表面，則采用分割原則中“增加物體的分割程度”的想法，采用粘帶粘除麻絲。在打葉段各臺收集振篩上安裝梯級式（根據振篩長度確定級數）除麻絲帶，如圖2所示。

2）由相反原則中的“使物體或外部介質的活動部分成為不動的，而使不動的成為可動”的原則想到用滾動式除麻絲裝置粘麻絲。輸送帶上的煙片是靜態輸送，適合除麻絲輥滾動除絲。在打葉段后所有的片煙輸送帶上、烤片機出口的片煙輸送帶上均安裝麻輥，當煙片經過時帶動麻輥轉動除麻絲，容易更換，節省能源。如圖3所示。

圖3 輸送帶上安裝的節能式除麻輥

3 應用效果

會理復烤廠2010年5月至8月對除麻機設備實施TRIZ方案后，對非煙物質含量數據進行檢測分析，對技改前后各等級煙分析抽樣5次，分別得到技改前后得到成品非煙物質檢測報表。表2所示，技改前非煙物質（二、三類雜物）平均含量為0.002%，麻絲含量占雜物的70%。表3所示，技改后，非煙物質（二、三類雜物）平均含量為0.000 52%，麻絲含量占雜物的26%。顯然，大大降低了非煙物質的含量。同時，該裝置對剔除麻絲效果良好且穩定，不需要電力驅動，節能環保，操作、維護簡單。

表2 2009年11月會理復烤廠成品抽檢非煙物質含量調查表

表3 2010年11月會理復烤廠成品抽檢非煙物質含量調查表

C2F 18 6 145 0.009 0.011 0.000 317 46.153 85 C2F 19 6 178 0 0.011 0.000 178 0 C2F 20 6 023 0.008 0.021 0.000 481 27.586 21平均值0.000 52 26%

結果表明:TRIZ理論可以有效解決煙草除麻設備技術改進領域的工程技術問題。

［1］劉殿華.煙機設備更新改造的技術經濟探討［J］.煙草科技，2002（8）:23-25.

［2］宮長榮，潘建斌，宋朝鵬.我國煙葉烘烤設備的演變與研究進展［J］.煙草科技，2005（11）:34-36.

［3］徐尚軍.煙草行業設備自主現場維修［J］.中國設備工程，2010（4）:14-15.

［4］黃悅.基于Web的煙草機械遠程故障服務系統及其應用［J］.機電工程技術，2006，7（35）:77-79.

［5］曹賀，劉訓濤，陳國晶.基于TRIZ的傳動帶結構進化研究［J］.機械科學與技術，2011，30（3）:415-418.

［6］尚欣，劉晶.基于TRIZ的卷筒紙包裝機折邊機構設計［J］.包裝工程，2011（4）:76-80.

［7］根里奇·阿奇舒勒.TRIZ創新40法［M］.成都:西南交通大學出版社，2005.

［8］劉訓濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應用［M］.北京:北京大學出版社，2011.