基于TRIZ理論的煙葉除麻設(shè)備技術(shù)改進(jìn)

熊高云，劉國發(fā)，趙瀟，李敬敏

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

0 引言

煙草制造企業(yè)為了滿足市場的需求引進(jìn)了大量的國內(nèi)外先進(jìn)煙草制造設(shè)備，當(dāng)前設(shè)備維護(hù)有著以下特點(diǎn):1）維修費(fèi)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原始購置費(fèi)用。2）設(shè)備因故障停產(chǎn)損失遠(yuǎn)大于清理故障、維修設(shè)備的直接損失。3）即使設(shè)備在一般故障狀態(tài)下運(yùn)行也會影響正常生產(chǎn)的進(jìn)行和產(chǎn)品品質(zhì)的下降［1-2］.為了提高設(shè)備利用率，降低生產(chǎn)成本，保證產(chǎn)品品質(zhì)，煙草制造企業(yè)采取了各種方式，如購進(jìn)先進(jìn)的故障診斷設(shè)備［3］，開發(fā)先進(jìn)的信息化故障診斷系統(tǒng)［4］。這從另一方面又會大幅增加企業(yè)的成本。對于一線的煙草制造企業(yè)，除了購買先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備之外，根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)實(shí)踐，對現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)，可以大幅度提高先進(jìn)設(shè)備在現(xiàn)有生產(chǎn)環(huán)境下的適應(yīng)性。

發(fā)明問題解決理論（theory of inventive problem solving，TRIZ）目前在企業(yè)設(shè)備技術(shù)改造中已經(jīng)得到了越來越多的應(yīng)用［5-6］。以四川三益煙葉有限責(zé)任公司會理復(fù)烤廠為例，將TRIZ應(yīng)用于打葉復(fù)烤階段除麻設(shè)備的技術(shù)改進(jìn)工程實(shí)踐中，提高除麻效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，為煙草制造行業(yè)的除麻設(shè)備技術(shù)改進(jìn)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(shù)進(jìn)化原理［7］。按這一原理，技術(shù)系統(tǒng)一直處于進(jìn)化之中，解決沖突是其進(jìn)化的推動(dòng)力。進(jìn)化速度隨技術(shù)系統(tǒng)一般沖突的解決而降低，使其產(chǎn)生突變的唯一方法是解決阻礙其進(jìn)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(gè)工程參數(shù)將實(shí)際遇到的問題表達(dá)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(fā)明原理、標(biāo)準(zhǔn)解等，求出該TRIZ問題的一般解或稱模擬解（A-nalogous solution）;最后企業(yè)人員結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)再把該解轉(zhuǎn)化為領(lǐng)域的解或特解（實(shí)際解決方案）［8］。

2 基于TRIZ理論的煙葉除麻設(shè)備改進(jìn)

2.1 煙葉麻絲來源及除麻現(xiàn)狀

當(dāng)煙葉含水率保持在16%時(shí)，其煙葉處于柔軟、松散的良好狀態(tài)。不適宜的環(huán)境溫度會對煙葉物理指標(biāo)、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)造成負(fù)面影響，為了防止煙葉在庫房或運(yùn)輸過程中吸濕或放濕（當(dāng)環(huán)境溫濕度過高時(shí)，煙葉易吸收空氣中的水分，致使煙葉水分過高發(fā)生霉變，特別是吸濕性較好的中上等煙。當(dāng)環(huán)境溫濕度過低時(shí)，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(qū)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(qiáng)的粘附性，造成煙葉一定程度的二次污染。

麻絲細(xì)小、質(zhì)量輕、顏色與煙葉相似的特點(diǎn)，致使人工、設(shè)備難于分辨剔除，嚴(yán)重影響成品純凈度。目前，復(fù)烤企業(yè)的除麻絲機(jī)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(jī)采用輥筒式驅(qū)動(dòng)方式，輥筒與輥筒之間的間隙很小，易使流動(dòng)的葉片造碎。實(shí)際生產(chǎn)中存在以下問題:1）使用性能差，維護(hù)保養(yǎng)不便。設(shè)備運(yùn)行時(shí)，除麻絲機(jī)無法停機(jī)進(jìn)行人工清理，在連續(xù)運(yùn)行一定時(shí)間后會喪失除麻絲機(jī)的基本功能。2）造碎率高，影響片煙葉結(jié)構(gòu)。因此，煙葉除麻絲工作對于國內(nèi)外卷煙企業(yè)已顯得越來越重要。

2.2 確定矛盾雙方

復(fù)烤企業(yè)除麻絲機(jī)技術(shù)改進(jìn)的工程問題是要提高設(shè)備的使用效果，而要達(dá)到此目標(biāo)，則需要采取二項(xiàng)工作，1）提高設(shè)備的使用性能和保養(yǎng)性能，保證設(shè)備可以有效的工作;2）改變設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，更換新的電氣和機(jī)械原件。將矛盾雙方轉(zhuǎn)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(gè)參數(shù)。即將改善設(shè)備運(yùn)行效果轉(zhuǎn)化為提高除麻機(jī)設(shè)備的可靠性，改變設(shè)備機(jī)械和電氣結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為增加系統(tǒng)的復(fù)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(yīng)的編號為27，在惡化的特征中尋找到系統(tǒng)的復(fù)雜性，對應(yīng)的編號為36，兩者對應(yīng)的中間矩陣即為解決該矛盾的相關(guān)發(fā)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(dú)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(shí)現(xiàn)條件規(guī)定的作用而實(shí)現(xiàn)相反的作用，2）使物體或外部介質(zhì)的活動(dòng)部分成為不動(dòng)的，而使不動(dòng)的成為可動(dòng)的，3）將物體顛倒;c）35為改變物體的物理狀態(tài)原則。

表1 TRIZ矩陣

2.4 TRIZ方案的實(shí)施

圖2 在打葉段振篩上安裝的梯級式除麻絲帶

整個(gè)打葉復(fù)烤過程中，打葉段物流量較分散、均勻、穩(wěn)定（原煙經(jīng)過打葉后，煙葉分別由12臺風(fēng)分器風(fēng)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(diǎn)之一。結(jié)合TRIZ理論中提供的相關(guān)原則的大量工程實(shí)例和長期工作的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，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(dòng)式的，麻絲受振動(dòng)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(jù)振篩長度確定級數(shù)）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(zhì)的活動(dòng)部分成為不動(dòng)的，而使不動(dòng)的成為可動(dòng)”的原則想到用滾動(dòng)式除麻絲裝置粘麻絲。輸送帶上的煙片是靜態(tài)輸送，適合除麻絲輥滾動(dòng)除絲。在打葉段后所有的片煙輸送帶上、烤片機(jī)出口的片煙輸送帶上均安裝麻輥，當(dāng)煙片經(jīng)過時(shí)帶動(dòng)麻輥轉(zhuǎn)動(dòng)除麻絲，容易更換，節(jié)省能源。如圖3所示。

圖3 輸送帶上安裝的節(jié)能式除麻輥

3 應(yīng)用效果

會理復(fù)烤廠2010年5月至8月對除麻機(jī)設(shè)備實(shí)施TRIZ方案后，對非煙物質(zhì)含量數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhì)檢測報(bào)表。表2所示，技改前非煙物質(zhì)（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(zhì)（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(zhì)的含量。同時(shí)，該裝置對剔除麻絲效果良好且穩(wěn)定，不需要電力驅(qū)動(dòng)，節(jié)能環(huán)保，操作、維護(hù)簡單。

表2 2009年11月會理復(fù)烤廠成品抽檢非煙物質(zhì)含量調(diào)查表

表3 2010年11月會理復(fù)烤廠成品抽檢非煙物質(zhì)含量調(diào)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(jié)果表明:TRIZ理論可以有效解決煙草除麻設(shè)備技術(shù)改進(jìn)領(lǐng)域的工程技術(shù)問題。

［1］劉殿華.煙機(jī)設(shè)備更新改造的技術(shù)經(jīng)濟(jì)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(shè)備的演變與研究進(jìn)展［J］.煙草科技，2005（11）:34-36.

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

［4］黃悅.基于Web的煙草機(jī)械遠(yuǎn)程故障服務(wù)系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］.機(jī)電工程技術(shù)，2006，7（35）:77-79.

［5］曹賀，劉訓(xùn)濤，陳國晶.基于TRIZ的傳動(dòng)帶結(jié)構(gòu)進(jìn)化研究［J］.機(jī)械科學(xué)與技術(shù)，2011，30（3）:415-418.

［6］尚欣，劉晶.基于TRIZ的卷筒紙包裝機(jī)折邊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.包裝工程，2011（4）:76-80.

［7］根里奇·阿奇舒勒.TRIZ創(chuàng)新40法［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2005.

［8］劉訓(xùn)濤，曹賀，陳國晶.TRIZ理論及應(yīng)用［M］.北京:北京大學(xué)出版社，2011.