制葉片加工過(guò)程中真空回潮工序西格瑪水平影響因素分析

葛茂棟 紀(jì)娜

摘要：真空回潮是制絲生產(chǎn)第一道影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的主要工序。真空回潮工序西格瑪水平是評(píng)價(jià)該工序加工水平的重要指標(biāo)，本文對(duì)真空回潮工序西格瑪水平的影響因素進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：真空回潮；含水率；溫度；葉片；西格瑪水平

真空回潮工序葉片含水率、葉片溫度是評(píng)價(jià)真空回潮工序西格瑪水平的兩個(gè)重要指標(biāo)。我們以青島卷煙廠生產(chǎn)的泰山（華貴）牌號(hào)為例，展開(kāi)研究。

1 真空回潮工序西格瑪水平定義

1.1 西格瑪水平計(jì)算模型

在確定西格瑪水平計(jì)算模型時(shí)，計(jì)算每個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量特性的質(zhì)量水平（合格率），再用幾何平均的方法計(jì)算該生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綜合合格率，然后通過(guò)直接計(jì)算或查表轉(zhuǎn)換為該過(guò)程的西格瑪水平。其中，各生產(chǎn)環(huán)節(jié)綜合合格率由該環(huán)節(jié)所包含的關(guān)鍵質(zhì)量特性的合格率按權(quán)重進(jìn)行綜合合成。[1][2]

計(jì)算公式如下：

式中：Y1n：該環(huán)節(jié)內(nèi)各關(guān)鍵質(zhì)量特性的合格率；

An：關(guān)鍵質(zhì)量特性的權(quán)重（A1+A2+A3+…An=1）。

1.2 真空回潮工序西格瑪水平計(jì)算方法

物料出口水分和出口溫度是真空回潮工序的兩個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量特性，二者均是評(píng)價(jià)真空回潮工序加工水平的重要指標(biāo)，其權(quán)重分別取0.5，因此項(xiàng)目中我們對(duì)Y進(jìn)行如下定義：

式中：

Y：真空回潮工序綜合合格率（%）；

Y1：真空回潮出口水分合格率（%）；

Y2：真空回潮出口溫度合格率（%）。

2 真空回潮工序工作原理分析

我們根據(jù)真空回潮機(jī)運(yùn)行情況，對(duì)真空回潮工作原理進(jìn)行分析，真空回潮機(jī)工藝過(guò)程由抽空、加潮、保壓、回抽、破空五個(gè)階段組成：

1.抽空過(guò)程：利用蒸汽噴射器將密閉真空回潮機(jī)內(nèi)部水汽抽出，煙葉細(xì)胞內(nèi)水汽迅速向外擴(kuò)散，使煙葉組織空隙內(nèi)形成真空。

2.加潮過(guò)程：采用底部加潮模式，蒸汽和水通過(guò)加潮器形成蒸汽霧化水，進(jìn)入真空回潮箱體，與煙葉發(fā)生傳質(zhì)、傳熱作用，實(shí)現(xiàn)增溫增濕。

3.保壓過(guò)程：水汽和煙葉繼續(xù)進(jìn)行能量的傳遞。

4.回抽過(guò)程：帶走多余的水汽。

5.破空過(guò)程：使真空回潮機(jī)內(nèi)壓力和大氣壓平衡。

我們通過(guò)上述工作原理及過(guò)程分析，運(yùn)用頭腦風(fēng)暴、樹(shù)圖分析、FMEA分析、排列圖等六西格瑪工具，找到影響真空回潮工序西格瑪水平的5項(xiàng)潛在關(guān)鍵因素：加潮水閥門(mén)開(kāi)度設(shè)置不合理、加潮水停止真空度設(shè)置不合理、循環(huán)水溫過(guò)高、工作蒸汽壓力不足、回抽停止真空度設(shè)置不合理、加潮汽停止真空度設(shè)置不合理、環(huán)境溫濕度變化大、物料在外滯留時(shí)間不一致。

3 真空回潮工序西格瑪水平影響因素分析

3.1 環(huán)境溫濕度的影響分析

我們針對(duì)真空回潮出口物料溫度、水分與真空區(qū)域環(huán)境溫濕度進(jìn)行矩陣圖分析如下：

結(jié)果表明：真空回潮出口溫度與真空回潮區(qū)域環(huán)境溫度顯著相關(guān)，真空區(qū)域環(huán)境溫度增加，真空回潮工序物料出口溫度增加；真空回潮出口水分與真空回潮區(qū)域環(huán)境濕度顯著相關(guān)，真空區(qū)域環(huán)境濕度增加，真空回潮工序出口水分增加。

3.2 抽空過(guò)程循環(huán)水溫度的影響分析

在抽空過(guò)程，循環(huán)水將抽空過(guò)程中的可凝氣體冷凝為水，降低抽空過(guò)程工作負(fù)荷，以保證抽空過(guò)程的連續(xù)性。當(dāng)循環(huán)水溫度過(guò)高時(shí)，冷凝效果會(huì)有所下降，抽空質(zhì)量隨之下降，一次抽真空停止真空度與循環(huán)水溫度可能存在相關(guān)性。

針對(duì)循環(huán)水溫度與一次抽真空停止真空度進(jìn)行回歸分析，分析結(jié)果表明：循環(huán)水溫度是影響一次抽空停止真空度的顯著原因。一次抽空停止真空度與循環(huán)水溫存在如下關(guān)系：

一次抽空停止真空度 = 275 + 23.4 循環(huán)水溫度

3.3 回抽過(guò)程回抽停止真空度的影響分析

我們進(jìn)行了散點(diǎn)圖、擬合線圖和多項(xiàng)式回歸分析，分析結(jié)果表明：回抽停止真空度是影響出口溫度的顯著原因，回歸方程如下：

出口溫度 = 32.05 + 10.88 回抽停止真空度 0.3984 回抽停止真空度**2 + 0.004870 回抽停止真空度**3

3.4 加潮過(guò)程（加潮水閥門(mén)開(kāi)度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度）的影響分析

加潮水閥門(mén)開(kāi)度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度是真空回潮工序加潮過(guò)程的三個(gè)重要工藝參數(shù)，我們通過(guò)DOE實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行三因子的影響分析。采用三因

子兩水平試驗(yàn)方案，取5個(gè)中心點(diǎn)，2次角點(diǎn)仿行，共21次試驗(yàn)，另外考慮到要關(guān)注出口水分和出口溫度兩個(gè)響應(yīng)變量的情況，響應(yīng)變量采用真空回潮工序綜合合格率。

通過(guò)響應(yīng)曲面分析，我們最終獲得以下回歸方程：

綜合合格率=939.179 + 0.583056*加潮水閥門(mén)開(kāi)度 + 13.3376*加潮水停止真空度+ 28.9255*加潮汽停止真空度 0.231493*加潮水停止真空度**2 0.228120*加潮汽停止真空度**2 0.0571667*加潮水停止真空度*加潮汽停止真空度。

通過(guò)響應(yīng)優(yōu)化器獲得最優(yōu)解：加潮水閥門(mén)開(kāi)度22%，加潮水停止真空度21.3KPa，加潮汽停止真空度60.7KPa，綜合合格率可達(dá)到94.0749%。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)真空回潮工序工作原理分析及六西格瑪工具，找到影響真空回潮工序西格瑪水平的潛在因素。通過(guò)環(huán)境溫濕度矩陣圖，找到溫濕度與真空回潮工序水分及溫度的影響關(guān)系；通過(guò)回歸分析，找到抽空過(guò)程和回抽過(guò)程相關(guān)工藝參數(shù)的關(guān)系方程；通過(guò)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)，找到加潮過(guò)程三因子的最優(yōu)值，設(shè)定加潮水閥門(mén)開(kāi)度22%、加潮水停止真空度21.3KPa、加潮汽停止真空度60.7KPa，可使真空回潮工序西格瑪水平達(dá)到最優(yōu)值，能有效提高梗絲利用率和卷煙加工工藝品質(zhì)。

參考文獻(xiàn)：

[1]YC/T2952009，卷煙制造過(guò)程能力測(cè)評(píng)導(dǎo)則（S）.

[2]何楨.六西格瑪管理（M）.第三版.北京：中國(guó)人民大學(xué)出版社，2014.