摘要：为适应卷烟行业智能制造的高速发展，有效控制滤棒成型过程中的质量波动。本文对滤棒成型设备生产情况及质量控制管理进行研究，针对滤棒成型工艺参数与质量稳定的关系，提出构建工艺参数配方库的管理理念，以增强滤棒质量稳定性，提高设备效率，实现降本增效的工艺管理目标。
关键字：滤棒；工艺参数配方库；质量稳定性
Construction of Formula Library for Processing Parameters in Filter Rod Making
Yang Juan1，ZHENG Jian-ping1，Wang Rong1，Dong yun1
（1. Honghe cigarette factory, Hongyunhonghe Group, Mile 652300, China）
Abstract: In order to adapt to the rapid development of intelligent manufacturing in the cigarette industry, the quality fluctuations are effectively controlled in the process of forming the filter rod. In this paper, the production situation and quality data of filter rod forming equipment are studied. According to the correlation between process parameters and quality stability of filter rod forming, the management concept of constructing process parameters formula library is proposed to enhance the stability of filter rod quality and improve equipment efficiency, which can realize the process management objectives for cost reduction and efficiency increase.
随着新标准的制定实施，对卷烟质量的稳定性、健康性提出了更高要求。降焦、控焦水平不断成为卷烟行业的重点关注指标。对卷烟辅料特别是滤棒的研究也不断深入，滤棒质量对于过滤烟气中有害物质，降低焦油含量具有重要作用。而滤棒质量稳定性与成型设备工艺参数的优化组合使用具有密不可分的关系，随着卷烟新品的不断开发，滤棒产品种类也不断增加。为满足生产要求，滤棒车间平均每月需进行几十次换牌生产。换牌生产过程中，由于原辅料、生产规格的不同，设备工艺参数必须做出调整。但每次换牌生产无法快速找出最优工艺参数组合，导致大量废品产生。本文针对滤棒成型机的使用情况及质量数据统计分析，研究滤棒不同规格牌号生产下的最优工艺参数配方库，以提高换牌效率，降低成本，实现企业的最终经济效益。
1.滤棒成型工艺的组成结构与技术参数
1.1组成结构
现行主流成型机KDF3E/AF3E主要由3个部份组成：开松系统、成型系统、存储系统。其中，开松机主要由丝束导向装置、开松辊以及3个独立的开松器等组成。而成型系统由内胶上胶系统、封口上胶系统、布带轮机构、烟舌、封口器、断条器和控制部份组成。存储系统由机架、传动系统、皮带张紧装置、控制系统等组成，其主要功能是促进增塑剂与丝束的进一步固化，以达到卷烟所需的滤棒硬度，缓冲成型车间与卷包车间的生产供需压力[1]。
1.2技术参数
滤棒成型技术工艺的技术参数对于指导生产具有重要作用，技术参数控制的准确性影响产品终端质量。KDF3E额定生产能力：600m/min；滤棒规格：直径6.0mm~9.0mm；长度60mm~150mm（常用95mm、100mm、108mm、120mm）；滤棒的吸阻根据不同要求一般设定在2270Pa~3830Pa，以达到更好的过滤效果；电气系统额定功率：33kW；净重：约4790kg。
2.滤棒成型工艺参数配方库的意义
随着卷烟市场的不断更新，新品卷烟层出不穷，滤棒多样化市场不断增大、产品种类需求与日俱增，这对滤棒工艺质量管理提出了更高的要求。
在滤棒产品制造过程中，精准的工艺参数设置可提高产品质量，增强在线工艺控制能力。但在整个滤棒成型机组操作线上，关键工艺参数多达13项（辊压、辊速比、温度、甘油含量等）[2]，操作工需要十年以上工作经验，才能摸索出最优工艺参数组合，随着操作人员岗位调整等变动，这些经验也随之流失。目前，车间成型设备工艺参数仅可根据设备、辅料特性等给出一定参考范围，并未根据不同滤棒牌号、不同辅料厂家、不同机型设备进行针对性的参数优化。导致每次换牌生产时，为寻找最优参数组合，生产过程与参数调校只能同时进行，产生大量废品，物料消耗成本直线上升。所以，本文提出工艺参数配方库的构建，针对不同牌号滤棒设置最优参数组合保存到系统中，用以指导生产，可实现降本增效目标，助力工厂高质量发展。
工艺参数配方库的构建，是通过科学的数理统计方法对参数调整经验进行检验、研究，最终固化形成最优参数组合配方保存在系统中，以便随时调用，实现智能化生产。在避免操作人员调整带来经验流失的同时，还能帮助学习人员快速适应岗位。可视化生产工艺参数模式促进生产作业标准化，极大避免了因设备、辅料、牌号、操作人员控制水平等差异，而导致产品质量的降低。
3.滤棒成型工艺参数配方库的构建
为研究滤棒成型工艺参数配方库与质量稳定性的相关性[3]，以滤棒圆周、吸阻和丝束消耗量等关键指标的改善情况为评价依据，通过对滤棒在线检测数据、丝束消耗量数据的挖掘采集、试验和分析得到最优工艺参数配置，以此构建工艺参数配方库，全面提升滤棒质量，提升均质化生产水平，降低生产过程中物耗成本。
3.1工艺参数与关键指标关联性分析
针对滤棒换牌生产涉及的13个关键工艺参数借助MES系统大量的原始数据开展8种滤棒牌号、6个厂家主要辅材与生产工艺参数的匹配性研究，得出各参数在不同生产条件下的加工区间和加工值。找出对关键指标有显著影响的参数，作进一步试验。选取需改善的关键指标圆周标偏、吸阻标偏、丝束消耗量均值作为研究内容，筛选出对每项指标有显著效应的参数，建立最优参数组合模型，通过大量生产数据的统计分析，选出最优参数设置。
3.2物理指标过程控制
将最佳工艺参数应用到生产中，通过在线测量数据的采集，绘制吸阻、圆周、重量、圆度四项指标的控制图，根据不同生产条件下的控制区间，得出各项物理指标的警告上下限值、停机上下限值。在现有设备基础上，完善物理指标单支超限警告/停机功能，增加平均值超限警告/停机功能。
3.3开发工艺参数配方库智能分析软件
开发工艺参数配方库智能分析管理软件，实时采集操作人员对成型机设备开松速比、甘油施加量等关键工艺参数调整信息，并以当前牌号参数调整变化时间为结算点，对各时间段同牌号在线检测“圆周、吸阻”质量数据进行标准偏差及万支丝束消耗计算统计，实现圆周、吸阻标准偏差及丝束万支消耗和对应阶段关键工艺参数显示；同时，实时累计运算当前生产各质量平均标偏、丝束消耗信息，形成同牌号参数调整前后质量标偏、丝束消耗对照表；系统对最近5次同牌号工艺参数调整质量变化情况数据进行纵向比较，自动显示阶段内综合质量最优、消耗最低的对应工艺参数，作为当前的预推荐工艺参数；最后，操作人员可通过管理功能，对系统推荐指导工艺参数进行存档管理，为操作人员提供更精准的在线生产工艺参数指导。
工艺参数配方库智能分析软件将由用户管理、滤棒牌号管理、机台管理、工艺标准管理、工艺配方参数管理、质量信息分析构成，功能模块示意图如下所示：
4.结论
目前，卷烟生产制造水平仍比较底下，很多关键工序仍需要依靠操作人员多年工作经验的累积，所以，在精益生产上还有较大的挖潜空间。通过滤棒成型设备工艺参数的不断优化，能够有效提高产能，在原有基础上不断提高滤棒各项物理指标的稳定性，最大限度降低加工消耗成本，实现企业的最终经济效益。
综上所述，通过深刻分析滤棒成型工艺参数与质量稳定性的相关性，构建滤棒工艺参数配方库，促进卷烟企业产品质量稳定提升，实现精益化智能生产，为适应滤棒柔性生产市场提供了基础保障。
参考文献
[1]. 郁忠康. 卷烟滤嘴制造与应用技术[M ] . 北京:化学工业出版社，1994.
[2]. 杨培森，程华良. 卷烟工艺质量统计技术应用基础[M ] . 郑州:河南科学技术出版社，2016.
[3]. 常纪恒，阮晓明，赵荣，等. 滤棒物性参数之间的相关关系[ J] . 烟草科技，2003(10)：9-12.
论文作者:杨娟,郑建平,汪蓉,董云
论文发表刊物:《工程管理前沿》2019年18期
论文发表时间:2019/11/7
标签：参数论文; 工艺论文; 丝束论文; 配方论文; 质量论文; 卷烟论文; 牌号论文; 《工程管理前沿》2019年18期论文;