煙用綜合測試臺測量一致性分析及對策

王海龍

（山東中煙工業(yè)有限責任公司青島卷煙廠，山東青島 266101）

0 引言

煙用綜合測試臺歸屬于計量管理范疇，重量、長度、圓周、吸阻、通風度和硬度等物理指標影響測量一致性是否準確[1]。按照計量傳統(tǒng)做法，定期對綜合測試臺及其所屬標準器、CFO（載波頻率偏差）等計量器件定期委托有資質的檢測機構進行檢定或校準，經檢定合格后的設備才可以使用。煙用綜合測試臺是卷煙成品物理指標最重要的檢測工具。目前，部分綜合測試臺和吸阻、通風度標準棒由鄭州煙草研究院標準化中心進行檢定，部分綜合測試臺自行校準；重量、長度、硬度標準器由青島計量院進行檢定，檢定或校準合格的設備和標準器才能使用。

在使用過程中，不同測試臺在測量一致性方面存在一些問題。因為測試臺涉及檢驗部門多、操作人員多、規(guī)格型號多，再加上綜合測試臺部分單元測量原理不同，導致測量結果的一致性不同。按照檢定或校準合格即可使用的原則，設備管理部門認為綜合測試臺是沒有問題的，這導致管理部門和使用部門對測量結果的準確性產生分歧。究其原因，檢定結果的判定通常是依據設備或標準器是否滿足一定的允許誤差，在允許誤差內就判定為合格，但對于同類設備之間的一致性水平缺少評價，從而導致測量結果存在差異。

1 試驗探究

目前，青島卷煙廠共有工藝技術處、質量管理處、卷包車間、嘴棒廠、青島技術站等5 個部門，使用綜合測試臺開展成品卷煙和嘴棒物理指標檢驗。在用綜合測試臺共涉及英國、法國、德國和中國4 個國家的產品，包括昆騰、QTM、0PC、C 平方、索定、KC、歐美利華、宏捷源等8 個規(guī)格型號共42 臺。其中，工藝技術處（8 臺）、卷包車間（20 臺）和嘴棒廠（10 臺）的綜合測試臺用于過程自檢和過程監(jiān)督檢驗，質量管理處（2 臺）的用于卷煙產品出廠判定檢驗，技術站（2 臺）的用于卷煙質量監(jiān)督檢驗。

為了探究不同綜合測試臺測量一致性的影響因素，專門編制了共同試驗方案，確定試驗參與人員、儀器范圍、試驗項目、試驗樣品、試驗方法和要求、時間安排、數據提報與分析、記錄格式等內容，采用共同試驗的方法對全廠42 臺設備進行試驗，目的是找出測量結果離群的綜合測試臺，以便于后期采取改進措施。

共同試驗的樣品由卷包車間負責制作，分別是A 泰山（華貴）10 條、B 泰山（平安）10 條，質量管理處負責樣品的調節(jié)、保管和分發(fā)，其他部門參與樣品測試。

樣品測試后，按照儀器編號對數據進行整理和分析。在數據整理和統(tǒng)計的基礎上，通過Z 比分值（“2≤|Z|”表示結果滿意）計算，形成共同試驗報告并最終確定可疑或離群設備（表1～表2）。其中，“2<|Z|<3”表示“結果異常”，“|Z|≥3”表示“結果離群”；“+”表示結果偏大，“-”表示結果偏小。

表1 可疑或離群儀器統(tǒng)計

表2 共同試驗數據及分析結果（樣品A）

綜合測試臺試驗數據的折線圖如圖1 所示。

圖1 共同試驗結果折線圖

2 測量一致性的現(xiàn)場試驗與分析

在總結多年設備使用經驗的基礎上，以頭腦風暴的形式從人、機、法、環(huán)4 個方面對影響綜合測試臺測量一致性的因素進行分析（圖2），并通過試驗對主要影響原因進行確認[2]。

圖2 測量一致性的原因分析

2.1 現(xiàn)場試驗

為進客觀分析不同因素的影響程度，找出主要影響因素，根據測量一致性的原因分析，從人員因素、設備因素、方法因素、測量環(huán)境因素方面確定了16 項現(xiàn)場試驗，記錄試驗數據如圖3 所示。

圖3 現(xiàn)場試驗數據示例

2.2 試驗結果分析

通過對現(xiàn)場試驗獲得的試驗數據進行比對分析，最終確認易損件更換不及時、不同標準棒校準、測量原理差異、產品設計、使用年限等5 項因素，對測量數據一致性的影響程度最大。

2.2.1 易損件更換不及時試驗分析

選取卷包車間索定4#綜合測試臺進行試驗，在更換新的膠皮管等易損件后，為了驗證易損件的使用時間，分別于后續(xù)的3周內用標準棒進行校準檢查。校準檢查發(fā)現(xiàn)，校準后的第三周吸阻、通風度等指標數據明顯出現(xiàn)下降，校準檢查數據如圖4 所示。

圖4 易損件不同使用周期通風度和吸阻趨勢

2.2.2 不同標準棒校準試驗分析

選取卷包車間索定-4#綜合測試臺進行試驗，現(xiàn)用工藝技術處標準棒進行校準，后做校準檢查，再用卷包車間標準棒進行校準和校準檢查[3]，校準檢查數據見圖5。

圖5 不同標準棒校準后通風度和吸阻趨勢

2.2.3 測量原理差異試驗分析

鎖定綜合測試臺長度單元測量卷煙長度的方法是激光法，C 平方綜合測試臺則是視像法，兩者測量原理不同，為此專門選取各型號設備1 臺進行卷煙試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，激光法長度測量的結果明顯大于視像法（圖6）。

圖6 測量原理不同導致的長度測量差異

2.2.4 產品設計因素分析

在對共同試驗的結果進行分析后發(fā)現(xiàn)，宏捷源綜合測試臺在吸阻指標方面離群最多，經過與廠家工程師確認，設備配氣底板通風孔機械加工精度不高和密封膠墊質量存在問題，使用過程存在煙末堵塞或漏氣等問題。因此，在使用過程中需要定期對通風孔重新進行加工打磨，并更換密封膠墊。

2.2.5 使用年限因素分析

在對共同試驗的結果進行分析后，發(fā)現(xiàn)C 平方綜合測試臺在圓周以及吸阻指標上離群較多，經過分析并與廠家工程師確認，兩臺2009 年啟用的設備使用年限最長、老化嚴重，而且圓周單元視像系統(tǒng)屬于斯茹林早期產品，視像系統(tǒng)自適應性和智能性較差，影響圓周數據檢測的準確性。

3 改善測量一致性的對策

通過全部設備的共同試驗、影響測量一致性因素現(xiàn)場試驗和對試驗數據的分析結果，最終確定了影響綜合測試臺測量一致性的主要因素。在此基礎上，采取了一系列管理和技術措施加以改善，以提高測量結果的一致性。

（1）加大各單元結構原理研究力度。為了更有針對性地采取措施提高測量一致性，對各品牌綜合測試臺功能單元技術資料進行分類整理，加深對設備結構原理的研究，以便于后期使用和維修管理，并分別繪制了更加直觀、實用的電氣路原理圖、元器件俯視圖和邏輯控制表。

（2）加強日常過程控制。制定綜合測試臺過程控制規(guī)范，明確各機型綜合測試臺日常管理要求，包括：各機型綜合測試臺日常更換膠皮管、吸阻膜片、過濾棉、O 形圈等易損件的周期和要求；日常校準和校準檢查的周期和要求；一致性比對的周期和要求；日常檢查的注意事項等；加強綜合測試臺日常過程管控，以減少日常使用過程對測量結果一致性的影響。

（3）統(tǒng)一校準標準棒。建立標準棒使用制度，要求各部門同類型設備使用統(tǒng)一標準棒，避免因使用標準棒不同導致測量數據不一致。

（4）增加設備維保深度。針對不同使用年限的設備，尤其是使用年限超過5 年的設備，增加年度深度維保的頻次，提升設備檢測性能。對于確因硬件設備更新?lián)Q代，無法滿足現(xiàn)有要求的設備進行整體單元改造或大修，減少因使用年限導致的測量數據不一致。

（5）進行系統(tǒng)修正。對于測量原理不同的設備，如索定和C平方在圓周、長度單元測量原理不同，斯茹林設備和KC、歐美利華等設備在硬度單元測量原理不同，經過大量比對數據的分析，找到測量原理不同影響測量數據的規(guī)律，在系統(tǒng)內進行修正，達到測量結果的一致性。

（6）完善產品設計。對于宏杰源綜合測試臺配氣盤的缺陷問題，對全部宏捷源綜合測試臺配氣盤的密封墊進行了更換，并對通風孔進行再加工，以消除產品設計問題導致的測量數據不一致。

4 結論

通過采取一系列管理和技術改進措施，在用綜合測試臺的測量一致性有了顯著提高，經過共同試驗再次評估，所有設備Z比分值均達到“不大于2”的要求。不僅如此，在分析和解決問題的過程中，設備管理人員對各廠家綜合測試臺有了更加深入細致的了解，設備使用和維修人員對于設備的使用和維修能力也有了顯著提高，為使用好、管理好綜合測試臺奠定扎實基礎。