煙支圓周與長度量具R&R的分析應用

萬鈞，邱爽，胡顯成，湯林，莫遠烈，蔡艷

四川中煙工業有限責任公司成都卷煙廠，四川成都，610101

0 引言

卷煙卷制生產過程中，重量、圓周、長度、吸阻、通風率及硬度指標是非常重要的質量控制指標，將直接影響煙支生化指標的符合程度以及消費者滿意度。儀器供應商通過巧妙的設計組合，將數個物理指標檢測儀器進行上下堆疊，結合樣品傳遞部件的聯動形成自動化程度非常高的卷煙多功能綜合測試臺。

在多功能綜合測試臺使用管理過程中，需要完全依照《JJG(煙草)01-2012卷煙和濾棒物理性能綜合測試臺檢定規程》實施定期檢定，但每個測量單元均單獨進行靜態檢定。在日常測量使用前，實施的校準也是每個測量單元單獨進行的靜態校準。而作為一個完整的測量系統在各單元聯動的動態測量中，因其測量結果的質量還要受到標準、樣件、儀器、人或程序、環境的影響，現工廠有不同廠商的多功能綜合測試臺在同時使用，在比較關鍵重要的場景中，需要完成測試機臺挑選的決策。

為此有必要用測量系統分析對不同廠商的儀器進行整個系統的能力評價，爭取消除不同機臺的選擇障礙。礙于篇幅，本文重點介紹兩家廠商的多功能綜合測試臺在重量、長度、圓周、吸阻及通風率測試單元注1的重復性和再現性測試評價分析。

1 材料與方案

1.1 儀器及測試樣本

儀器：瑞拓多功能綜合測試臺（檢測粗支專用）；斯茹林昆騰多功能綜合測試臺（檢測細支專用）。

測試樣本：將不同牌號的卷煙分粗支和細支兩個大類，由成都卷煙廠提供。

1.2 試驗方案

1.2.1 方案設計

參照過程控制離線抽檢卷煙物理指標的流程，分別以成都卷煙廠粗支卷煙寬窄好運及細支卷煙寬窄格調細支的重量、長度、圓周、吸阻、嘴通規格為限，篩選5個梯度以上的樣本，模擬過程離線抽檢的條件（溫度22±2℃、相對濕度60%±5%，不平衡），粗支樣本在瑞拓多功能綜合測試臺，細支樣本在斯茹林昆騰多功能綜合測試臺，兩位測試人分別重復測試2次，其中重量、圓周、長度采用同一樣本重復測試，吸阻和嘴通樣本采用近似相同梯度的不同樣本進行測試。

1.2.2 卷煙檢測標準

依照GB/T 22838—2009 《卷煙和濾棒物理性能的測定》。

1.3 數據分析

檢測后的重量、圓周、長度、吸阻、嘴通結果數據運用Minitab進行量具重復性和再現性分析,觀察%研究變異（研究變異百分比）、%公差（公差百分比）及ndc（可區分類別數）來判定測量系統是否可接受。

2 測試數據及分析

2.1 測試數據

表2 瑞拓多功能綜合測試臺圓周測試數據 單位：mm

2.2 數據分析

運用Minitab進行量具R&R研究分析結果匯總見表11。

表1 瑞拓多功能綜合測試臺重量測試數 單位：g

由表11可以得知，瑞拓多功能綜合測試臺及斯茹林昆騰多功能綜合測試臺在重量、圓周、長度、吸阻、嘴通指標的量具R&R研究分析中，%研究變異＜30%，%公差（公差比）＜30%，Ndc＞5，評價該指標測量系統分析結果達到有條件可接受的標準。并且在重量、嘴通及瑞拓的圓周指標量具R&R研究分析中的%研究變異與%公差均＜10%，評價該指標測量系統分析結果達到可接受[1]的最好標準。

表3 瑞拓多功能綜合測試臺長度測試數據 單位：mm

表4 瑞拓多功能綜合測試臺吸阻測試數據 單位：Pa

表5 瑞拓多功能綜合測試臺嘴通測試數據 單位：%

但是，同時發現，斯茹林昆騰多功能綜合測試臺在圓周、長度的測量系統分析中%研究變差、%公差與瑞拓多功能綜合測試臺比較有明顯差距需要進行原因分析與改善。

表6 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺重量測試數據 單位：g

表7 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺圓周測試數據 單位：mm

表8 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺長度測試數據 單位：mm

2.3 差異原因分析與改善驗證

2.3.1 差異原因分析

卷煙多功能綜合測試臺除了準備樣本及放入樣本，各項指標均由儀器自動完成檢測，故可以視%研究變差中的測量變差主要衡量的是多功能綜合測試臺的重復性。根據測量系統分析的理論，主要從：儀器需要維修；可能需要對測量設備進行重新設計，以獲得更好的嚴格度；需要對量具的夾緊或固定裝置進行改進；零件內變差太大[2]，這四個方向進行差異原因分析。

表9 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺吸阻測試數據 單位：Pa

表10 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺嘴通測試數據 單位：%

表11 量具R&R 研究分析結果匯總表

通過對瑞拓多功能綜合測試臺和斯茹林昆騰多功能綜合測試臺圓周、長度測量單元的檢測原理、機械構件的了解對比，以及測量過程中的影響因素的分析論證，確認主要的影響因素為：①斯茹林昆騰多功能綜合測試臺圓周、長度測量單元采用負壓吸附煙支上部的方式夾持煙支，會造成煙支的形變及抖動，將嚴重影響圓周及長度檢測的測量變差；②煙支樣本在多次重復性測試時，多次下落造成煙絲下筑，形成明顯的空頭，而煙支圓周檢測位置在煙絲段中間位置，該處煙絲填充密度在生產控制中略低于其他部位，煙絲下筑會影響填充密度分布，從而導致圓周發生變化；產生的空頭在點火端，煙紙邊緣在多次重復性檢測因接觸儀器樣品通道產生變形，也會帶來煙支檢測長度的變化；同時，煙支重復測試引起的破壞，導致每個測試人可以重復測試的次數偏少，在統計學的功效上有所減弱[3-6]。

2.3.2 改善措施與實施驗證

針對以上因素采取改善措施：①將斯茹林昆騰多功能綜合測試臺圓周、長度測量單元負壓吸附夾持的吸孔由兩個改成三個，并適當降低吸附真空壓力。②選擇嘴棒代替煙支進行測量系統分析重復性和再現性。

實施改善后在斯茹林昆騰仍依照1.2.1進行圓周、長度驗證測試，測量數據見表12、表13。

表12 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺圓周測試數據

表13 斯茹林昆騰多功能綜合測試臺長度測試數據

運用Minitab分析圓周和長度量具R&R結果分別見圖1、圖2、圖3及圖4。

圖2 圓周量具R&R 圖形結果

圖3 長度量具R&R 數據結果

圖4 長度量具R&R 圖形結果

由上述分析結果我們可以觀察到圓周合計量具R&R的%研究變異3.01%，%公差6.38%，長度合計量具R&R的%研究變異3.56%，%公差9.51%，均＜10%，Ndc＞5，可以判定斯茹林昆騰多功能綜合測試臺在圓周、長度指標上的測量系統分析結果達到可接受的最好標準。對比瑞拓多功能綜合測試臺，儀器間水平相近，能夠滿足儀器間的替代使用。

3 結論

不同廠商卷煙多功能綜合物測臺在圓周、長度單元的夾持方式不同會導致不同的測量系統變差，經改進后能達到測量系統分析評價的最好標準，使儀器間可以相互替代使用。同時也確認煙支樣本在圓周、長度指標在多功能綜合物測臺上的測量具有不可重復性，在開展圓周、長度指標的測量系統分析時，應選擇替代樣本的方式才能對儀器進行更加準確有效的評價。