數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)在壓梗厚度評(píng)價(jià)方法中的應(yīng)用

劉強(qiáng)+何逸波+高雪峰+宋金華

摘 要：壓梗工藝為制梗絲生產(chǎn)線切梗前的預(yù)處理工藝，為加強(qiáng)對(duì)壓梗工序的質(zhì)量控制，建立了壓梗工序質(zhì)量控制評(píng)價(jià)方法，用于對(duì)壓梗工序質(zhì)量控制能力的判定。通過建立壓梗厚度檢測(cè)方法及評(píng)價(jià)方法，計(jì)算出壓梗厚度的均值、標(biāo)準(zhǔn)方差S2、樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S，過程控制能力指數(shù)Cp、Cpk，找到壓梗工序的不足之處并加以改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定壓梗工序的質(zhì)量控制水平。應(yīng)用結(jié)果表明，該方法適用于對(duì)壓梗機(jī)過程質(zhì)量控制能力的評(píng)價(jià)，從而保證壓梗工序質(zhì)量控制的穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：壓梗厚度；工藝；質(zhì)量

中圖分類號(hào) TS452.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-7731（2016）23-0130-03

Application of Mathematical Statistics Technology in the Evaluation Method of the Thickness of Tobacco Stalk

Liu Qiang et al.

（China Tobacco Zhejiang Industrial CO.LTD，Ningbo315040，China）

Abstract：The process of stem flatten is the pre-process of stem cutting.To enhance the quality control of the stem flatten process，an evaluation method is developed to measure its ability.Based on the measurement and evaluation of the width of stem flatten，the average of width，variance S2 and standard deviation of samples，as well as index of process control Cp and Cpk are calculated.Thus the deficiency of stem flatten process would be figured out and then improved，and finally the level of quality control of stem flatten process would be remained stable.The application practices have demonstrated that this method is suitable for evaluating the ability of quality control of stem flatten process and guarantees the stability of such a process.

Key words：Width of stem flatten；Process；Quality

《卷煙工藝規(guī)范》[1]把壓梗列為制梗絲生產(chǎn)線的推薦工序，行業(yè)內(nèi)對(duì)壓梗工藝與制絲或卷煙質(zhì)量影響關(guān)系[2-4]的研究不斷深入，近幾年在企業(yè)中的應(yīng)用證明，煙梗經(jīng)壓梗處理后有助于提升膨脹梗絲的質(zhì)量穩(wěn)定性，有助于提升卷煙質(zhì)量控制的穩(wěn)定性。為使膨脹梗絲質(zhì)量符合使用要求，卷煙企業(yè)制定了煙梗壓梗厚度質(zhì)量要求[5]或壓梗設(shè)備技術(shù)要求，達(dá)到控制壓梗厚度的目的。但技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定僅僅是對(duì)壓梗工序的質(zhì)量控制提出了相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)，如何測(cè)量、評(píng)價(jià)壓梗厚度的質(zhì)量控制能力或設(shè)備性能，穩(wěn)定壓后煙梗質(zhì)量，行業(yè)內(nèi)還沒有統(tǒng)一的方法。

本研究中采用一種常見的保險(xiǎn)絲作為輔助材料檢測(cè)壓梗設(shè)備的工作性能，并利用數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)[6]建立壓梗厚度的評(píng)價(jià)方法，達(dá)到有效評(píng)價(jià)壓梗厚度控制能力或壓梗設(shè)備工作性能的目的。

1 壓梗機(jī)工作原理

壓梗機(jī)工作主要機(jī)構(gòu)由以下幾部份組成：進(jìn)料機(jī)構(gòu)（1）、除鐵機(jī)構(gòu)（2）、壓輥、出料機(jī)構(gòu)（3）、間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)（4）及其他輔助機(jī)構(gòu)（如潤梗裝置，清輥機(jī)構(gòu)，液壓系統(tǒng)）等組成（圖1）。

進(jìn)料機(jī)構(gòu)、出料機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)物料（煙梗）的進(jìn)出料功能。除鐵機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)吸除混在煙梗中的鐵磁性物質(zhì)。間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)可以調(diào)整兩壓輥間隙，實(shí)現(xiàn)對(duì)壓梗厚度的調(diào)整。壓輥對(duì)來料煙梗進(jìn)行擠壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)煙梗的壓梗工藝任務(wù)。輔助機(jī)構(gòu)保證壓梗機(jī)正常、平穩(wěn)、連續(xù)工作的作用。

2 評(píng)價(jià)方法的建立

2.1 檢測(cè)方法的比較選擇 方法一：壓后煙梗取樣檢測(cè)法。此方法測(cè)量操作簡單，即隨機(jī)取壓后煙梗作為檢測(cè)樣本，用卡尺或投影儀逐一測(cè)量煙梗厚度，得到檢測(cè)結(jié)果。但由于煙梗含水率較高，一般為26%～36%，用卡尺測(cè)量時(shí)受外力作用煙梗抗變形能力差，測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性低；壓后煙梗壓面不平整，影響了投影儀測(cè)量的準(zhǔn)確性。所以使用壓后煙梗取樣檢測(cè)壓梗厚度，檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性差。方法二：塞尺測(cè)量壓輥間隙法。此方法使用常規(guī)的塞尺測(cè)量兩壓輥輥隙，但由于一般壓梗機(jī)的直徑為600mm，長度800～1 200mm，測(cè)量輥隙受設(shè)備空間限制，檢測(cè)難度相對(duì)較高；其次，這種測(cè)量方法對(duì)輥隙軸向變化的靜態(tài)測(cè)量較容易，測(cè)量兩輥面徑向間隙動(dòng)態(tài)的變化較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。此方法與方法一比較，工作難度大，但檢測(cè)得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性、可靠性高，能客觀反映壓梗機(jī)的工作性能。方法三：輔助材料輥隙測(cè)量法。此方法能實(shí)現(xiàn)方法一、方法二的優(yōu)點(diǎn)，借助某一材料，放入動(dòng)態(tài)運(yùn)行的兩輥面中，經(jīng)輥面擠壓后，能保持固定形狀，便于測(cè)量壓面厚度，這樣既能做到測(cè)量操作簡單，又能確保測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、可靠性。比較上述3種檢測(cè)方法，方法三具備了操作簡便、測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確并能客觀反映設(shè)備工作性能的優(yōu)點(diǎn)，故選擇方法三作為備擇檢測(cè)方法。

2.2 輔助材料的選擇 根據(jù)所選擇的檢測(cè)方法，選擇具有良好壓延性能且又不破壞壓梗機(jī)輥面的金屬錫條或以錫為主要成份的常規(guī)保險(xiǎn)絲（圖2）作為輔助材料，用以替代煙梗對(duì)輥面進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)。

2.3 檢測(cè)要求及方法 如圖3所示，把試驗(yàn)材料保險(xiǎn)絲（2）以垂直于壓輥軸放置，點(diǎn)動(dòng)設(shè)備使兩壓輥（1）作逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)保險(xiǎn)絲作垂直于壓輥軸向移動(dòng)并使之受到兩壓輥擠壓。取下被擠壓的保險(xiǎn)絲，按保險(xiǎn)絲長度方向每隔一定長度使用游標(biāo)卡尺測(cè)量保險(xiǎn)絲兩擠壓面的厚度。一般情況，保險(xiǎn)絲的長度足夠壓輥轉(zhuǎn)動(dòng)一周的需求量，使用的輔助材料保險(xiǎn)絲的直徑應(yīng)大于壓輥間隙，以確保保險(xiǎn)絲能被充分?jǐn)D壓。

為測(cè)量兩壓輥軸向輥隙的變化，以及解決設(shè)備輥面磨損、輥形變形等不易測(cè)量的問題，可按圖4所示，在兩壓輥（1）間軸向任意多點(diǎn)放置保險(xiǎn)絲（2）按圖3方法進(jìn)行測(cè)量。一般可以按軸向左、中、右方位設(shè)置3個(gè)檢測(cè)點(diǎn)。

2.4 壓梗厚度的評(píng)價(jià) 壓梗厚度的評(píng)價(jià)分為均值評(píng)價(jià)、均勻性評(píng)價(jià)、過程控制能力評(píng)價(jià)3個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。

2.4.1 均值評(píng)價(jià) 均值評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)壓梗厚度與工藝技術(shù)要求的符合性。通過對(duì)照工藝技術(shù)要求，判斷壓梗厚度滿足工藝要求的程度，壓梗厚度均值落在工藝技術(shù)要求范圍內(nèi)的即可判定符合工藝技術(shù)要求。對(duì)壓輥某一點(diǎn)位的評(píng)價(jià)計(jì)算公式見式（1），對(duì)壓輥整體的評(píng)價(jià)計(jì)算公式見式（2）。

[di-=1nj=1ndij] （1）

[d-=1mi=1mdi-] （2）

式中：[di-]―沿壓輥軸向第i個(gè)點(diǎn)位厚度的樣本均值；[d-]―壓梗整體厚度的樣本均值；[dij]―沿壓輥軸向第i個(gè)點(diǎn)位試驗(yàn)材料長度方向第j測(cè)量點(diǎn)的測(cè)量值。

2.4.2 均勻性評(píng)價(jià) 均勻性評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)生產(chǎn)過程中壓梗厚度控制的穩(wěn)定性。壓梗厚度的均勻性用樣本方差S2或樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S計(jì)算，對(duì)壓輥某一點(diǎn)位的計(jì)算公式見式（3）、式（4），對(duì)壓輥整體的計(jì)算公式見式（5）、式（6）。根據(jù)S2或S值的大小判定壓梗厚度的穩(wěn)定性，S2或S值越大表示壓梗厚度控制越不穩(wěn)定，S2或S值越小表示壓梗厚度控制越穩(wěn)定。

[s2i=1n-1j=1ndij-di-2] （3）

[Si=Si2] （4）

[s2=1m?n-1i=1mj=1ndij-d-2] （5）

[S=S2] （6）

式中：[s2i]、[si]——沿壓輥軸向第i個(gè)點(diǎn)位厚度的樣本方差、標(biāo)準(zhǔn)偏差；[s2]、[s]——壓梗整體厚度的樣本方差、標(biāo)準(zhǔn)偏差。

2.4.3 過程控制能力評(píng)價(jià) 過程控制能力評(píng)價(jià)指標(biāo)主要評(píng)價(jià)壓梗厚度整體質(zhì)量控制能力。用過程控制能力指數(shù)Cp或Cpk計(jì)算，計(jì)算公式見式（7）、式（8）。根據(jù)Cp或Cpk值的大小判定壓梗厚度的過程控制能力，Cp或Cpk值越大表示過程控制能力越充分，Cp或Cpk值越小表示過程控制能力越欠充分。

假定壓梗厚度工藝技術(shù)要求為M±m(xù)。壓梗厚度過程控制能力指數(shù)Cp、Cpk的計(jì)算為：

[cp=m3S] （7）

[cpk=2m6S-M-d-3S] （8）

式中：Cp、Cpk——壓梗厚度過程控制能力指數(shù)。

3 評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用

3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 利用所建立的壓梗厚度評(píng)價(jià)方法對(duì)壓梗厚度進(jìn)行試驗(yàn)評(píng)價(jià)，試驗(yàn)所用為秦皇島煙草機(jī)械有限責(zé)任公司SY217A型壓梗機(jī)，試驗(yàn)點(diǎn)位分別為壓輥軸向左側(cè)、中部、右側(cè)，試驗(yàn)測(cè)量得到的數(shù)據(jù)見表1。

3.2 評(píng)價(jià)方法應(yīng)用 由表1數(shù)據(jù)，依據(jù)式（1）～式（8）計(jì)算得到壓梗厚度均值、樣本方差S2、樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S，過程控制能力指數(shù)Cp、Cpk，結(jié)果如表2所示。

由表2計(jì)算結(jié)果得到壓梗機(jī)過程質(zhì)量控制狀況。壓梗機(jī)左、中、右側(cè)及整體均值控制在工藝指標(biāo)要求范圍內(nèi)，符合工藝質(zhì)量控制要求；標(biāo)準(zhǔn)偏差S均為0.02mm；壓梗機(jī)左、中、右側(cè)及整體過程能力指數(shù)Cp分別為1.76、1.86、2.05、1.60，均大于1.33，而過程能力指數(shù)Cpk分別為0.70、1.21、1.27、0.89，均小于1.33，表明壓梗厚度均值的偏移造成Cpk下降，應(yīng)從減少均值偏移量著手提升Cpk。

4 結(jié)語

建立壓梗厚度評(píng)價(jià)方法，并計(jì)算壓梗厚度均值、標(biāo)本方差S2、樣本標(biāo)準(zhǔn)偏差S，過程控制能力指數(shù)Cp、Cpk，能夠準(zhǔn)確科學(xué)地判定壓梗厚度與壓梗工藝質(zhì)量要求的符合程度，找到壓梗工序的不足之處并加以改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定壓梗工序的質(zhì)量控制水平。

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