制葉片加工過程中真空回潮工序西格瑪水平影響因素分析

葛茂棟 紀娜

摘要：真空回潮是制絲生產第一道影響產品內在質量的主要工序。真空回潮工序西格瑪水平是評價該工序加工水平的重要指標，本文對真空回潮工序西格瑪水平的影響因素進行研究。

關鍵詞：真空回潮；含水率；溫度；葉片；西格瑪水平

真空回潮工序葉片含水率、葉片溫度是評價真空回潮工序西格瑪水平的兩個重要指標。我們以青島卷煙廠生產的泰山（華貴）牌號為例，展開研究。

1 真空回潮工序西格瑪水平定義

1.1 西格瑪水平計算模型

在確定西格瑪水平計算模型時，計算每個關鍵質量特性的質量水平（合格率），再用幾何平均的方法計算該生產環節的綜合合格率，然后通過直接計算或查表轉換為該過程的西格瑪水平。其中，各生產環節綜合合格率由該環節所包含的關鍵質量特性的合格率按權重進行綜合合成。[1][2]

計算公式如下：

式中：Y1n：該環節內各關鍵質量特性的合格率；

An：關鍵質量特性的權重（A1+A2+A3+…An=1）。

1.2 真空回潮工序西格瑪水平計算方法

物料出口水分和出口溫度是真空回潮工序的兩個關鍵質量特性，二者均是評價真空回潮工序加工水平的重要指標，其權重分別取0.5，因此項目中我們對Y進行如下定義：

式中：

Y：真空回潮工序綜合合格率（%）；

Y1：真空回潮出口水分合格率（%）；

Y2：真空回潮出口溫度合格率（%）。

2 真空回潮工序工作原理分析

我們根據真空回潮機運行情況，對真空回潮工作原理進行分析，真空回潮機工藝過程由抽空、加潮、保壓、回抽、破空五個階段組成：

1.抽空過程：利用蒸汽噴射器將密閉真空回潮機內部水汽抽出，煙葉細胞內水汽迅速向外擴散，使煙葉組織空隙內形成真空。

2.加潮過程：采用底部加潮模式，蒸汽和水通過加潮器形成蒸汽霧化水，進入真空回潮箱體，與煙葉發生傳質、傳熱作用，實現增溫增濕。

3.保壓過程：水汽和煙葉繼續進行能量的傳遞。

4.回抽過程：帶走多余的水汽。

5.破空過程：使真空回潮機內壓力和大氣壓平衡。

我們通過上述工作原理及過程分析，運用頭腦風暴、樹圖分析、FMEA分析、排列圖等六西格瑪工具，找到影響真空回潮工序西格瑪水平的5項潛在關鍵因素：加潮水閥門開度設置不合理、加潮水停止真空度設置不合理、循環水溫過高、工作蒸汽壓力不足、回抽停止真空度設置不合理、加潮汽停止真空度設置不合理、環境溫濕度變化大、物料在外滯留時間不一致。

3 真空回潮工序西格瑪水平影響因素分析

3.1 環境溫濕度的影響分析

我們針對真空回潮出口物料溫度、水分與真空區域環境溫濕度進行矩陣圖分析如下：

結果表明：真空回潮出口溫度與真空回潮區域環境溫度顯著相關，真空區域環境溫度增加，真空回潮工序物料出口溫度增加；真空回潮出口水分與真空回潮區域環境濕度顯著相關，真空區域環境濕度增加，真空回潮工序出口水分增加。

3.2 抽空過程循環水溫度的影響分析

在抽空過程，循環水將抽空過程中的可凝氣體冷凝為水，降低抽空過程工作負荷，以保證抽空過程的連續性。當循環水溫度過高時，冷凝效果會有所下降，抽空質量隨之下降，一次抽真空停止真空度與循環水溫度可能存在相關性。

針對循環水溫度與一次抽真空停止真空度進行回歸分析，分析結果表明：循環水溫度是影響一次抽空停止真空度的顯著原因。一次抽空停止真空度與循環水溫存在如下關系：

一次抽空停止真空度 = 275 + 23.4 循環水溫度

3.3 回抽過程回抽停止真空度的影響分析

我們進行了散點圖、擬合線圖和多項式回歸分析，分析結果表明：回抽停止真空度是影響出口溫度的顯著原因，回歸方程如下：

出口溫度 = 32.05 + 10.88 回抽停止真空度 0.3984 回抽停止真空度**2 + 0.004870 回抽停止真空度**3

3.4 加潮過程（加潮水閥門開度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度）的影響分析

加潮水閥門開度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度是真空回潮工序加潮過程的三個重要工藝參數，我們通過DOE實驗設計進行三因子的影響分析。采用三因

子兩水平試驗方案，取5個中心點，2次角點仿行，共21次試驗，另外考慮到要關注出口水分和出口溫度兩個響應變量的情況，響應變量采用真空回潮工序綜合合格率。

通過響應曲面分析，我們最終獲得以下回歸方程：

綜合合格率=939.179 + 0.583056*加潮水閥門開度 + 13.3376*加潮水停止真空度+ 28.9255*加潮汽停止真空度 0.231493*加潮水停止真空度**2 0.228120*加潮汽停止真空度**2 0.0571667*加潮水停止真空度*加潮汽停止真空度。

通過響應優化器獲得最優解：加潮水閥門開度22%，加潮水停止真空度21.3KPa，加潮汽停止真空度60.7KPa，綜合合格率可達到94.0749%。

4 結語

通過真空回潮工序工作原理分析及六西格瑪工具，找到影響真空回潮工序西格瑪水平的潛在因素。通過環境溫濕度矩陣圖，找到溫濕度與真空回潮工序水分及溫度的影響關系；通過回歸分析，找到抽空過程和回抽過程相關工藝參數的關系方程；通過DOE試驗設計，找到加潮過程三因子的最優值，設定加潮水閥門開度22%、加潮水停止真空度21.3KPa、加潮汽停止真空度60.7KPa，可使真空回潮工序西格瑪水平達到最優值，能有效提高梗絲利用率和卷煙加工工藝品質。

參考文獻：

[1]YC/T2952009，卷煙制造過程能力測評導則（S）.

[2]何楨.六西格瑪管理（M）.第三版.北京：中國人民大學出版社，2014.