基于六西格瑪?shù)慕档蚙J17D卷煙機殘煙量研究

摘" 要：為降低ZJ17D卷煙機殘煙量，運用六西格瑪DMAIC理論對生產(chǎn)流程進(jìn)行分析，以確定影響殘煙量的關(guān)鍵因子，通過DOE實驗設(shè)計優(yōu)化關(guān)鍵因子，從而達(dá)到降低ZJ17D卷煙機殘煙量的目的。研究表明，優(yōu)化后的ZJ17D卷煙機殘煙量降低至9.982 3公斤/百萬支。該方法為降低卷煙成本提供參考。

關(guān)鍵詞：ZJ17D卷煙機;殘煙量;DMAIC;生產(chǎn)流程;實驗設(shè)計

中圖分類號：TS452" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號：2095-2945（2025）11-0136-04

Abstract： In order to reduce the residual smoke of the ZJ17D cigarette machine， the Six Sigma DMAIC theory was used to analyze the production process to determine the key factors affecting the residual smoke. The key factors were optimized through DOE experimental design to achieve the goal of reducing the residual smoke of the ZJ17D cigarette machine. Research shows that the residual tobacco volume of the optimized ZJ17D cigarette machine has been reduced to 9.982 3 kg/million cigarettes. This method provides a reference for reducing cigarette costs.

Keywords： ZJ17D cigarette machine; residual tobacco volume; DMAIC; production process; experimental design

ZJ17D卷煙機作為大多數(shù)卷煙制造企業(yè)細(xì)支卷煙生產(chǎn)的主力機型，是在ZJ17卷煙機基礎(chǔ)上改造而來。盡管各個卷煙制造企業(yè)在細(xì)支煙領(lǐng)域都不約而同地進(jìn)行了積極探索，但是仍然存在著煙絲損耗量大、殘煙量多等問題，這些問題不僅增加了企業(yè)生產(chǎn)成本，影響著企業(yè)生產(chǎn)指標(biāo)，還會對卷煙質(zhì)量造成一定危害[1-2]。

本著提質(zhì)增效的原則，為降低ZJ17D卷煙機殘煙量，本文運用DMAIC理論，通過方差分析、假設(shè)檢驗、DOE實驗設(shè)計和中心復(fù)合表面設(shè)計等工具，確定殘煙量的影響因素，對ZJ17D卷煙機生產(chǎn)流程及工藝進(jìn)行分析及改造，得到一種降低殘煙量的方法[3-4]。

1" 六西格瑪在降低ZJ17D卷煙機殘煙量中的應(yīng)用

六西格瑪DMAIC理論，即界定階段、測量階段、分析階段、改進(jìn)階段和控制階段[5]。

1.1" 界定階段

界定階段的主要工作是Y的定義、設(shè)定項目目標(biāo)等。

1.1.1" Y的定義

由于殘煙發(fā)生量原始數(shù)據(jù)都是通過殘煙箱稱重采集而得，所采集的數(shù)據(jù)為公斤，因此殘煙量以（公斤/百萬支）為單位進(jìn)行定義。

計算公式如下

殘煙量（Y）=公斤/百萬支。

1.1.2" 目標(biāo)設(shè)定

通過調(diào)查研究，行業(yè)內(nèi)大多數(shù)卷煙制造企業(yè)的細(xì)支卷煙殘煙量大部分水平為12.66公斤/百萬支，較好水平為10.17公斤/百萬支，最好水平為9.49公斤/百萬支，考慮到卷煙設(shè)備、工藝技術(shù)及操作人員等各方面原因限制，本研究設(shè)定目標(biāo)為10公斤/百萬支。" 1.2" 測量階段

界定階段的主要工作是變異源分析、分層分析、測量系統(tǒng)分析、Y的能力描述、關(guān)鍵流程分析及FMEA分析[6]。

1.2.1" 變異源分析

考慮到卷煙生產(chǎn)企業(yè)多為兩班制或三班制生產(chǎn)，因此本研究涉及到的變異源為機臺、人員、時間。對變異源進(jìn)行方差排列分析得出：隨機誤差是造成煙支單耗波動的主要原因，影響度占75.3%，不同機臺、不同操作者、時間的差異對煙支單耗影響不顯著。因此將會從設(shè)備本身及參數(shù)設(shè)定等方向進(jìn)行影響因子的查找。

1.2.2" 分層分析

ZJ17D卷煙機煙支消耗分為程序煙支剔除、質(zhì)量煙支剔除和人為剔除煙支。程序剔除包括拼接頭剔除、故障停機煙支剔除等，以故障停機煙支剔除為例，當(dāng)卷煙發(fā)生故障停機時，根據(jù)參數(shù)設(shè)置，設(shè)備再次開啟會自動剔除100支煙。質(zhì)量剔除包括漏氣剔除、重量剔除等，以重量煙支剔除為例，設(shè)備正常運轉(zhuǎn)中由于各種因素會產(chǎn)生單支克重超標(biāo)的煙支，設(shè)備會對這些煙支進(jìn)行剔除。人為剔除包括設(shè)備操作中的人為剔除，指操作工手動按剔除按鈕，將煙支剔除。從生產(chǎn)實際角度出發(fā)，本項目僅對質(zhì)量剔除中的空頭剔除率和重量剔除率進(jìn)行研究，即殘煙量（Y）=空頭剔除量+重量剔除量。

1.2.3" 測量系統(tǒng)分析

測量系統(tǒng)分析的主要工作是評估測量系統(tǒng)對被測量參數(shù)是否合適，并確定測量系統(tǒng)誤差的主要原因。

由于Y是以ZJ17D卷煙機剔除系統(tǒng)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，必須要求剔除系統(tǒng)和統(tǒng)計系統(tǒng)具有高度準(zhǔn)確性，因此分別對機臺剔除系統(tǒng)和統(tǒng)計系統(tǒng)進(jìn)行驗證，以此來評定測量系統(tǒng)的準(zhǔn)確性。

以ZJ17D卷煙機空頭剔除系統(tǒng)為例，將機臺連續(xù)剔除的32支空頭作為一個單位，連續(xù)取樣15個單位，由人工進(jìn)行判定是否為空頭煙支。表1為機臺空頭剔除系統(tǒng)雙樣本t檢驗。對于空頭煙支判定，設(shè)備剔除與人工復(fù)檢差值為0.133，標(biāo)準(zhǔn)差為0.294，均值標(biāo)準(zhǔn)誤為0.095，說明空頭檢測對煙支空頭測量能力良好可靠。

依次進(jìn)行ZJ17D卷煙機空頭統(tǒng)計系統(tǒng)和ZJ17D卷煙機重量剔除系統(tǒng)及統(tǒng)計系統(tǒng)分析，得出機臺數(shù)采系統(tǒng)準(zhǔn)確率為100%，證明測量系統(tǒng)有效。

1.2.4" Y的能力描述

項目組收集了30個班次的殘煙量數(shù)據(jù)，改進(jìn)前殘煙量為12.637公斤/百萬支。

1.2.5" 關(guān)鍵流程分析

影響ZJ17D卷煙機殘煙量的流程見表2。

1.2.6" FMEA分析

針對識別后的關(guān)鍵流程，進(jìn)行FMEA分析。根據(jù)RPN風(fēng)險數(shù)的大小，篩選出分值大于等于60分的4項潛在的失效原因：吸絲帶導(dǎo)軌軸承磨損、高壓通風(fēng)機負(fù)壓、回絲量和鏟絲刀間隙。快速改善了吸絲帶導(dǎo)軌軸承，由于吸絲帶導(dǎo)軌是煙支空頭的直接影響因素，因此項目組通過統(tǒng)計空頭剔除，得到改進(jìn)前后的ZJ17D卷煙機空頭剔除概率，以此來驗證快速改善效果，快速改善后空頭剔除率由0.874 8%降低至0.684 7%，剩下3個因子進(jìn)入分析階段展開分析。

1.3" 分析階段

分析階段主要作用是利用數(shù)理統(tǒng)計方法進(jìn)一步對潛在影響因子進(jìn)行分析，從而確定顯著因子[7]。

利用數(shù)理統(tǒng)計方法對VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓、回絲量電壓和鏟絲刀間隙進(jìn)行驗證，從而確定該因子對殘煙量的影響是否顯著。首先通過假設(shè)檢驗及單因子方差或多項式回歸分析檢驗數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和正態(tài)性，其次通過分析結(jié)果的P（Plt;0.05 驗證對殘煙量的影響是否顯著）值判斷。

圖1和表3是VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓與殘煙量的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，由圖1和表3得出結(jié)論：P=0.000lt;0.05，VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓是影響殘煙量的顯著原因。

圖2和表4是回絲量電壓與殘煙量的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，由圖2和表4得出結(jié)論：P=0.000lt;0.05，回絲量電壓是影響殘煙量的顯著原因。

圖3和表5是鏟絲刀間隙與殘煙量的殘差圖和確定的影響因子是否顯著的方差分析表，由圖3和表5得出結(jié)論：P=0.000 lt;0.05，鏟絲刀間隙是影響殘煙量的顯著原因。

1.4" 改進(jìn)階段

通過前期的分析， 可以知道煙絲束成型階段影響殘煙量的顯著原因是VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓、回絲量電壓及鏟絲刀間隙，三者可能存在交互作用。根據(jù)ZJ17D卷煙機實際生產(chǎn)中的工藝參數(shù)設(shè)置，各因子測試水平設(shè)定見表6。

通過全因子實驗并設(shè)置3個中心點，用MINITAB工具生成3因子2水平3個中心點的全因子實驗設(shè)計方案，根據(jù)實驗設(shè)計方案進(jìn)行測試，各因子系數(shù)顯著但彎曲的P值小于0.05，說明數(shù)據(jù)存在彎曲，回歸方程可能存在高次項，選擇響應(yīng)曲面設(shè)計中的中心復(fù)合表面設(shè)計（CCF）作進(jìn)一步的優(yōu)化驗證，實驗設(shè)計方案見表7。

根據(jù)以上數(shù)據(jù)，運用MINITAB得到殘煙量與VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓、回絲量電壓及鏟絲刀間隙的曲面和等值線關(guān)系，圖4為殘煙量與回絲量電壓及鏟絲刀間隙的曲面圖，圖5為殘煙量與回絲量電壓及鏟絲刀間隙的等值線圖。

考慮到VE高壓通風(fēng)機負(fù)壓、回絲量電壓及鏟絲刀間隙的交互作用分別對殘煙量影響顯著，故進(jìn)行響應(yīng)優(yōu)化。如圖6所示，各影響因子的最優(yōu)參數(shù)：高壓通風(fēng)機負(fù)壓約等于-95 bar，回絲量電壓約等于828 mV，鏟絲刀間隙約等于0.16 mm時，重量、空頭剔除率在最低水平。

確定影響殘煙量的影響因子最佳組合后，在ZJ17D卷煙機上進(jìn)行設(shè)定，殘煙量降低至9.982 3公斤/百萬支。

1.5" 控制階段

為了落實日常管理措施，特針對改進(jìn)要點制訂控制計劃，見表8。在改善完成后，總抽檢168次，驗證改善是否長期有效。結(jié)果表明：殘煙量平均值為9.982公斤/百萬支，標(biāo)準(zhǔn)差為0.102 7，由此可以認(rèn)定改進(jìn)后達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，即小于等于10公斤/百萬支。

2" 結(jié)束語

本文以六西格瑪DMAIC理論為中心，利用數(shù)理統(tǒng)計工具找到影響煙支重量標(biāo)偏的潛在影響因子。對其中1項進(jìn)行快速改善后，進(jìn)行方差分析及多項式回歸分析等，確定了3項顯著因子;針對顯著因子進(jìn)行試驗設(shè)計（DOE）試驗及中心復(fù)合面心設(shè)計（CCF）實驗設(shè)計，通過一系列改進(jìn)措施并進(jìn)行跟蹤固化，將ZJ17D卷煙機殘煙量維持在了10公斤/百萬支水平之下。

參考文獻(xiàn)：

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