煙草包裝機(jī)械可靠性設(shè)計(jì)問題研究

摘要：煙草包裝機(jī)械是相對(duì)比較復(fù)雜的一種自動(dòng)化機(jī)械，在生產(chǎn)加工工藝自動(dòng)化水平日趨完善的前提下不僅使其自動(dòng)化程度得以大幅提升，其包裝效率也得到了顯著改善，而這些提升與改善都要依靠煙草包裝機(jī)械性能的可靠度作為先決保障條件。本文對(duì)煙草包裝機(jī)械如何進(jìn)一步提升其可靠性作為研究課題，全面系統(tǒng)地分析各個(gè)組織零件的構(gòu)成對(duì)實(shí)際操作中可靠性的影響，合理設(shè)計(jì)煙草包裝機(jī)械較為先進(jìn)的組織構(gòu)成，使其在市場運(yùn)作中依靠其自身穩(wěn)定的可靠性獲取效益。

關(guān)鍵詞：煙草包裝機(jī)械；可靠性設(shè)計(jì)；組織零件

前言

煙草包裝機(jī)械通過國際經(jīng)濟(jì)交流使不同區(qū)域的各種零件按統(tǒng)一的可靠性標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行配置，這種較為先進(jìn)合理的配置為煙草包裝機(jī)械可靠度的提升帶來了一定的升值空間，同時(shí)也對(duì)具體操作人員的操作技術(shù)提出了更高的要求。正因?yàn)橥獠凯h(huán)境處在這種條件下，所以，現(xiàn)階段人們把更多的注意力放在煙草包裝機(jī)械自身系統(tǒng)和具體操作可靠性這兩方面的研究上。

1 對(duì)煙草包裝機(jī)械的具體分析

目前我國使用的各種煙草包裝機(jī)來源渠道比較廣泛，既有德國FOCKE公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械也有意大利GD公司生產(chǎn)的包裝機(jī)械，同時(shí)在包裝機(jī)械市場上還可以看到我國上海煙草機(jī)械公司生產(chǎn)的煙草包裝機(jī)械產(chǎn)品。國外一臺(tái)具備超高速機(jī)組的煙草包裝機(jī)可以在每分鐘內(nèi)有效完成600到1000包香煙的包裝任務(wù)，相比之下，我國生產(chǎn)的傳統(tǒng)煙草包裝機(jī)無論是工藝還是性能與國外同類產(chǎn)品都存在著一定差距，規(guī)定時(shí)間內(nèi)的包裝工作效率相對(duì)落后，這對(duì)如何縮小我國與國外同類產(chǎn)品的代差提出了一個(gè)亟待解決的課題。只有完善煙草包裝機(jī)各種元件結(jié)構(gòu)及相關(guān)配套，在設(shè)計(jì)中強(qiáng)化人機(jī)界面的更加靈活性，對(duì)控制軟件和設(shè)備的自診功能不斷升級(jí)改造，才能使它的各項(xiàng)功能更加全面，并能在設(shè)備運(yùn)行中有效檢測各種潛在的故障與風(fēng)險(xiǎn)，使煙草包裝機(jī)能夠保持較長時(shí)間的連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，使它自身的可靠性得到有效保障。從煙草包裝機(jī)械的自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用方面來說，在有效提高資源利用率、減少能源消耗、高端環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域也與國外發(fā)達(dá)地區(qū)的同類產(chǎn)品有一定的差距，特別是在對(duì)工業(yè)生產(chǎn)所產(chǎn)生的污染排放物處理上還顯得十分落后。目前，電子齒輪伺服系統(tǒng)被大量使用在煙草包裝機(jī)械的節(jié)能端，這種能源管理新技術(shù)大大降低了機(jī)械傳動(dòng)所造成的能量損失，進(jìn)一步提高了煙草包裝機(jī)械的整體使用功率，減少了無用功率造成的各種消耗與浪費(fèi)。

2 煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)的相關(guān)技術(shù)分析

串聯(lián)、并聯(lián)、混聯(lián)是煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)常見的三種形式，構(gòu)成系統(tǒng)的各零部件以及組織形式的可靠性直接制約著煙草包裝機(jī)械全部系統(tǒng)的可靠性。目前我國大部分煙草包裝機(jī)械還在采用相對(duì)落后的串聯(lián)形式，包裝機(jī)械系統(tǒng)的各組成單元配置依然缺乏科學(xué)性與合理性，對(duì)系統(tǒng)失效概率缺乏有效控制，從設(shè)計(jì)之初到使用流程缺乏系統(tǒng)有效的科學(xué)管控，這些都是導(dǎo)致煙草包裝機(jī)械整體質(zhì)量不高不可忽視的重要因素。我們要不斷向先進(jìn)技術(shù)看齊，要科學(xué)有序地使傳統(tǒng)的串聯(lián)形式逐步向更為先進(jìn)的混聯(lián)形式過渡，使各種子系統(tǒng)都能在運(yùn)作中發(fā)揮它們良好的性能，從而進(jìn)一步全面提升煙草包裝機(jī)械的整體可靠度。

在目前眾多的煙草包裝機(jī)械結(jié)構(gòu)中還有很大一部分組成單元構(gòu)成仍舊使用串聯(lián)系統(tǒng)方式的情況下，要想擺脫結(jié)構(gòu)復(fù)雜的每一個(gè)組成單元可靠性的負(fù)面影響，就必須要在設(shè)計(jì)過程中優(yōu)先重點(diǎn)考慮混聯(lián)形式的可靠度，采用最先進(jìn)合理的配置全面提升煙草包裝機(jī)械的整體可靠度，在具體分配方法上要盡量做到合理化，把誤差降到最低點(diǎn)。同時(shí)，對(duì)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)各組成單元可靠度的推演計(jì)算要做到精準(zhǔn)，對(duì)各種影響煙草包裝機(jī)械可靠度的設(shè)計(jì)及時(shí)加以修訂與整改，正確評(píng)估與計(jì)算不良可靠度所產(chǎn)生的影響，并通過這些評(píng)估與計(jì)算對(duì)煙草包裝機(jī)械的串聯(lián)系統(tǒng)組成單元的可靠度進(jìn)行最合理的分配。從以上分析中我們不難看出煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)的可靠度至關(guān)重要，這就要求在設(shè)計(jì)中正確判定內(nèi)部元件的組合形式是否合理，對(duì)各種不同形式的組合系統(tǒng)可靠性進(jìn)行合理優(yōu)化組合，盡量采用較為先進(jìn)的并聯(lián)系統(tǒng)形式提高包裝機(jī)械的整體可靠性，把傳統(tǒng)的包裝機(jī)械串聯(lián)系統(tǒng)形式逐步向并聯(lián)形式轉(zhuǎn)變。

3 煙草包裝機(jī)械的設(shè)計(jì)與操作要符合可靠度的要求

人機(jī)工程學(xué)比較強(qiáng)調(diào)操作人員對(duì)機(jī)械可靠度的影響，但實(shí)際上煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)的可靠度是同時(shí)受兩個(gè)方面影響的，這里既強(qiáng)調(diào)操作人員的可靠度，也強(qiáng)調(diào)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)自身的可靠度?，F(xiàn)行的煙草包裝機(jī)械大多是采用串聯(lián)形式的，這種形式對(duì)機(jī)械本身和操作人員的可靠度同時(shí)提出了很高的要求，在對(duì)煙草包裝機(jī)械進(jìn)行可靠度設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮到這兩個(gè)方面，采用科學(xué)合理的方法避免煙草包裝機(jī)械可靠度的下降。在機(jī)械系統(tǒng)自身存在各種缺陷時(shí)，人的操作行為也顯得十分重要。

人為操作的可靠度在整個(gè)操作行為中會(huì)直接影響成功與失敗概率的高低。通過對(duì)人為差錯(cuò)可靠度的全面分析，邏輯推演法對(duì)相關(guān)指數(shù)做出了較為詳盡的明確規(guī)定：操作人員視線區(qū)域的劃分以15度為基本標(biāo)準(zhǔn)，違反這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)將會(huì)導(dǎo)致操作人員的失效效果在一定程度上發(fā)生退化。在具體數(shù)值控制中我們用D來表示視線退化程度，根據(jù)推理計(jì)算當(dāng)操作人員的視線區(qū)域發(fā)生在0到15度時(shí)D值便會(huì)在0.0001至0.0005區(qū)間，假若操作人員的視線區(qū)域在15度到30度這樣一個(gè)范圍時(shí)，那么D值會(huì)同步發(fā)生變化為0.0015；操作人員的視線區(qū)域如果在5度到60度區(qū)間D值則為0.002；操作人員的視線區(qū)域繼續(xù)攀升達(dá)到60度至75度時(shí)D值為0.0025；倘若操作人員的視線區(qū)域高達(dá)75度到90度時(shí)D值便為0.003。依據(jù)邏輯推演法的規(guī)定，當(dāng)D值在0.0005時(shí)則表示這個(gè)評(píng)級(jí)級(jí)別的質(zhì)量為最優(yōu)，以此類推，表示評(píng)級(jí)級(jí)別為良好的數(shù)值是D值為0.001，而0.002的D值則表示這個(gè)評(píng)級(jí)級(jí)別是最差的。根據(jù)以上數(shù)據(jù)分析，為了使包裝機(jī)械系統(tǒng)的整體可靠度得以保障，就必須對(duì)D值進(jìn)行嚴(yán)格執(zhí)行，必須在實(shí)際操作中將操作人員的視線區(qū)域控制在合理區(qū)間范圍內(nèi)。比如說，我們?cè)谝慌_(tái)煙草包裝機(jī)械的控制板上安裝可供操作人員進(jìn)行實(shí)際操作的7個(gè)儀表，這7個(gè)儀表當(dāng)中有3個(gè)儀表在操作人員視線區(qū)域上下15度之間波動(dòng)，有2個(gè)儀表比較靠近操作人員視線區(qū)域的50度，在操作人員附近65度視線區(qū)域里有2個(gè)儀表，這種情況下分析表盤設(shè)計(jì)按人為差錯(cuò)的可靠度去進(jìn)行評(píng)估便可以結(jié)合操作人員的有效操作概率進(jìn)行，它的數(shù)值表現(xiàn)形式是可靠度（1-0.0001）3x（1-0.002）2x（1-0.0025）z，根據(jù)所得出的這種數(shù)值在對(duì)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)時(shí)主要以操作人員視覺的退化值作為主要依據(jù)。

煙草包裝機(jī)械在實(shí)際生產(chǎn)中要保持它的生產(chǎn)連續(xù)性，沒有特殊情況發(fā)生時(shí)盡量不要使機(jī)器長時(shí)間處于停車狀態(tài)，無論是相關(guān)科技人員還是制造廠家，在研發(fā)新產(chǎn)品時(shí)必須對(duì)機(jī)器的可靠性進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)以滿足市場和市場競爭力的需求。煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)必須具備優(yōu)質(zhì)可靠度才能適應(yīng)市場快速發(fā)展的需要，才能在激烈的市場競爭中保持良好的競爭狀態(tài)。在對(duì)煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)必須要以它的可靠度作為優(yōu)先選項(xiàng)，最大限度地完成各組成元件可靠度的優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)。另一方面要高度重視人機(jī)操作可靠度的有效結(jié)合，具體設(shè)計(jì)中要充分考慮到操作人員視覺效果退化值的影響，采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方法將這種退化值控制在最小范圍內(nèi)。

4 結(jié)語

隨著我國各類生產(chǎn)加工工藝水平的不斷提高，煙草包裝機(jī)械系統(tǒng)與國外同類產(chǎn)品的差距也在逐步縮小，這也為優(yōu)質(zhì)設(shè)計(jì)制造煙草包裝機(jī)械提供了良好的外部環(huán)境。要適時(shí)抓住這種機(jī)遇，使我國的煙草包裝機(jī)械再上一個(gè)新臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫華強(qiáng).超高速煙草包裝機(jī)械過程控制新特點(diǎn)[J].包裝與食品機(jī)械，2015（04）.

[2]宋慧欣.煙草包裝機(jī)械自動(dòng)化新發(fā)展[J].自動(dòng)化博覽，2014（04）.

作者簡介：

朱怡珺（1984年10月），男，上海，碩士研究生，助理工程師，動(dòng)力工程。