文獻標識碼：B文章編號：1003-0492（2023）06-066-06中圖分類(lèi)號：TP29

★ 范瑞兆，陶智麟，張占濤，陶鐵托，黃啟錄，毛永煒（中國煙草總公司鄭州煙草研究院，河南鄭州450001）

★ 魏斌（鄭州益盛煙草工程設計咨詢(xún)有限公司，河南鄭州450001）

關(guān)鍵詞：加工工藝；過(guò)程質(zhì)量；過(guò)程能力；原料消耗

近年來(lái)，中國煙草總公司開(kāi)展了“優(yōu)秀卷煙工廠(chǎng)創(chuàng )建”和“對標創(chuàng )優(yōu)”活動(dòng)，建立了系統的經(jīng)濟指標評價(jià)體系^[1]，有力地推進(jìn)了卷煙廠(chǎng)的職能建設。行業(yè)卷煙廠(chǎng)通過(guò)實(shí)施技術(shù)改造及資源的優(yōu)化整合，在加工技術(shù)、生產(chǎn)裝備、公輔配套保障及物流信息技術(shù)等方面得到了顯著(zhù)提升，企業(yè)的生產(chǎn)制造能力也在不斷提升。調查發(fā)現，學(xué)者對卷煙廠(chǎng)制造能力的研究，主要集中在生產(chǎn)的某一環(huán)節，如張文文等^[2]和黃麒等^[3]針對松散回潮環(huán)節的過(guò)程能力評價(jià)進(jìn)行了研究與分析；劉澤春等^[4]通過(guò)分析卷煙加料過(guò)程能力，實(shí)現了加料過(guò)程穩態(tài)判斷及加料

均勻性分析；或對某一卷煙廠(chǎng)進(jìn)行研究，如文杰等^[5]分析評價(jià)了一家卷煙廠(chǎng)制絲關(guān)鍵環(huán)節的過(guò)程能力；或是針對卷煙加工工藝現狀進(jìn)行分析，如張大波等^[6]分析研究了國內細支煙加工工藝現狀，并與常規煙支進(jìn)行了對比等，但對多家煙廠(chǎng)的生產(chǎn)制造能力進(jìn)行綜合測試與評價(jià)分析還未見(jiàn)報道。本文立足卷煙工廠(chǎng)“生產(chǎn)制造”的核心職能定位，選取國內6家近年來(lái)經(jīng)過(guò)技術(shù)改造的卷煙廠(chǎng)為測試對象，每家煙廠(chǎng)選取一個(gè)代表牌號進(jìn)行生產(chǎn)制造能力綜合測試，旨在系統了解改造后卷煙廠(chǎng)的生產(chǎn)制造能力現狀，為卷煙廠(chǎng)在生產(chǎn)設計、加工工藝、質(zhì)量控制、設備管理、降本增效等方面提供參考。

1　材料與方法

1.1　測試對象

選取6家卷煙廠(chǎng)（分布在四川、浙江、甘肅、山西、河南、江蘇5?。┚哂写硇缘腁、B、C、D、E、F牌號卷煙生產(chǎn)線(xiàn)，測試對象基本情況見(jiàn)表1。

表1  測試對象基本情況

1.2  測試方法

溫度、含水率等在線(xiàn)檢測數據優(yōu)先取用在線(xiàn)檢測數據，從數據采集系統自動(dòng)采集。煙絲結構、填充值、整絲率變化率、葉絲寬度、卷煙物理質(zhì)量和煙氣質(zhì)量等離線(xiàn)數據按照《卷煙工藝規范》（2016版）、GB/T22838《卷煙和濾棒物理性能的測定》、《卷煙》等相關(guān)規范^[7-15]的要求進(jìn)行測試。

為保證測試數據能夠表征測試生產(chǎn)線(xiàn)的真實(shí)水平，需要去除料頭料尾數據對測試的影響，并統一不同廠(chǎng)家數據處理規則（表2），對相關(guān)測試數據進(jìn)行標準化處理。

表2  數據處理規則

2　結果與分析

2.1　制絲工藝流程

A、B、C、D、E、F6個(gè)牌號卷煙加工工藝流程均采用單線(xiàn)全配方加工模式，工藝流程并無(wú)較大區別，主要區別在于加料方式與烘絲方式（表3）。

表3  測試對象加工方式

2.2　制絲過(guò)程質(zhì)量測試結果

參與測試的6個(gè)牌號制絲過(guò)程主要質(zhì)量指標測試結果如表4、表5所示。

表4  制絲過(guò)程主要質(zhì)量指標測試結果

表5  制絲過(guò)程主要質(zhì)量指標測試結果

根據《卷煙工藝規范》要求^[7]，葉絲含水率及煙絲標準偏差≤0.17，從表5可以看出，在葉絲干燥工序除D牌號外，其余牌號基本滿(mǎn)足規定。D牌號標準偏差為2.23，與其他牌號相差較大。為分析D牌號數據異常原因，繪制其含水率時(shí)間序列圖（圖1），可以發(fā)現，測試過(guò)程中有一段時(shí)間出口含水率遠低于平均值。為查找原因，繪制其同時(shí)間流量時(shí)間序列圖（圖2），可以看出，葉絲干燥階段出口含水率標偏數據異常的原因，主要為測試過(guò)程中經(jīng)歷了斷流斷料。去除斷流部分，重新計算出口含水率標準偏差為0.11，處于正常范圍內。

圖1  D牌號葉絲干燥工序含水率時(shí)間序列圖

圖2  D牌號葉絲干燥工序流量時(shí)間序列圖

在煙絲含水率中，同樣是D牌號不滿(mǎn)足《卷煙工藝規范》要求。繪制其煙絲含水率時(shí)間序列圖（圖3），發(fā)現其同樣有含水率急劇下降的情況，繪制其加香煙絲流量時(shí)間序列圖（圖4），發(fā)現同樣是斷料的原因造成煙絲含水率標準偏差異常。去除斷料部分，重新計算煙絲含水率標準偏差，為0.05，符合卷煙工藝規范要求。

圖3  D牌號煙絲含水率時(shí)間序列圖

圖4  D牌號煙絲加香流量時(shí)間序列圖

在加料工序中加料比例變異系數，除F牌號外，均滿(mǎn)足《卷煙工藝規范》規定的數值（≤1.0%）。繪制F牌號加料比例時(shí)間序列圖（圖5），發(fā)現其加料比例有數次較大波動(dòng)，因此導致其變異系數較大，不符合《卷煙工藝規范》要求。

圖5  F牌號加料比例時(shí)間序列圖

參與測評煙廠(chǎng)環(huán)節的葉絲整絲率、碎絲率、填充值除E牌號填充值外，均滿(mǎn)足《卷煙工藝規范》要求（填充值≥4.0cm³/g；整絲率≥80.0%；碎絲率≤2.0%），且碎絲率相較于行業(yè)平均水平低0.18%。而煙絲的質(zhì)量參數中，A、E牌號的填充值不滿(mǎn)足《卷煙工藝規范》的要求（≥4.2cm³/g）。

采用氣流干燥的F牌號，除碎絲率稍高于采用滾筒干燥的牌號外，其他指標無(wú)明顯差別。

2.3　制絲過(guò)程能力測試結果

制絲過(guò)程能力主要從流量穩定性、關(guān)鍵參數變異系數進(jìn)行測試。牌號D測試期間發(fā)生斷流斷料，因此數據偏離正常值。為統一分析比較生產(chǎn)線(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力，以下計算D牌號數據時(shí)，除去斷流時(shí)間段的數據。各測評牌號流量穩定性測試結果如表6所示。

表6  流量穩定性測試結果

通過(guò)觀(guān)察上表，對比《卷煙工藝規范》中相關(guān)標準要求，大部分牌號流量控制能力符合要求，但C牌號在煙絲加香環(huán)節、F牌號在松散回潮和煙絲加香環(huán)節，與其他牌號相比控制能力相差較大，分別繪制他們的流量時(shí)間序列圖（圖6、圖7、圖8）。

圖6  C牌號煙絲加香工序流量時(shí)間序列圖

圖7  F牌號松散回潮流量時(shí)間序列圖

圖8  F牌號煙絲加香流量時(shí)間序列圖

從圖6可以看出，C牌號煙絲加香工序整體控制能力較差，波動(dòng)大；從圖7可以看出，F牌號松散回潮工序流量出現過(guò)急劇波動(dòng)，導致其變異系數較大；從圖8可以看出，即使是已經(jīng)經(jīng)過(guò)截取過(guò)后的數據，F牌號煙絲加香工序料尾流量仍出現較大波動(dòng)，顯示其料尾控制能力較差。

參與測評牌號關(guān)鍵工藝參數測試結果見(jiàn)表7。

表7  關(guān)鍵工藝參數測試結果

觀(guān)察上表，發(fā)現參與測評各牌號關(guān)鍵工藝參數控制良好，僅有F牌號松散回潮回風(fēng)溫度標準偏差大于2，繪制其松散回潮回風(fēng)溫度時(shí)間序列圖（圖9）。

圖9  F牌號松散回潮出口溫度時(shí)間序列圖

觀(guān)察上圖可以發(fā)現，數據經(jīng)過(guò)截取后料頭仍有較長(cháng)時(shí)間為不穩定狀態(tài)，是造成其標準偏差較大的原因。

2.4　產(chǎn)品質(zhì)量測試結果

卷煙物理質(zhì)量測試結果如表8所示。

表8  卷煙物理質(zhì)量測試結果

從上表可以看出，大部分牌號卷煙物理測試結果良好，E牌號卷煙物理質(zhì)量控制能力略差，吸阻、硬度均略微超過(guò)標準要求。煙支硬度部分，采集到測試數據的廠(chǎng)家均未滿(mǎn)足《卷煙工藝規范要求》。

表9為卷煙產(chǎn)品煙氣質(zhì)量指標測試結果。

表9  卷煙產(chǎn)品煙氣質(zhì)量指標測試結果

由上圖可以看出，6個(gè)牌號焦油含量盒標值與測試值均相差較少，均在0.7mg以下，遠小于《卷煙》中所規定的允差要求（盒標焦油量在5mg～10mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤2.0mg；盒標焦油量≥11mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤2.5mg）。煙堿方面，6個(gè)牌號煙堿含量盒標值與測試值均相差0.1mg左右，低于0.3mg的國標要求（盒標煙堿在0.5mg～1.0mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤0.20mg；盒標一氧化碳≥1.1mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤0.03mg）。一氧化碳方面，通過(guò)觀(guān)察上表可以發(fā)現盒標值與測試值的差值同樣遠低于國標要求（盒標一氧化碳在5mg～10mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤2.0mg；盒標一氧化碳≥11mg時(shí)，|盒標值-測試值|≤3.5mg）。

2.5　生產(chǎn)消耗測試結果

原料消耗測試結果如表10所示。

表10  原料消耗測試結果

根據《卷煙工藝規范》中關(guān)于原料損耗與消耗指標的要求，萬(wàn)支卷煙原料標準消耗為≤6.9Kg；觀(guān)察上表可知，除B、C牌號外，其他牌號均未滿(mǎn)足要求。鑒于參與測試廠(chǎng)家大部分剛剛經(jīng)過(guò)制絲線(xiàn)升級改造或易地技術(shù)改造，生產(chǎn)線(xiàn)仍處于技術(shù)調試階段，因此可能出現消耗過(guò)大的現象。

煙用材料損耗測試結果見(jiàn)表11。

表11  煙用材料損耗測試結果

觀(guān)察上表并對照《卷煙工藝規范》中相關(guān)指標要求，可以看出大部分牌號均符合相關(guān)工藝要求，但F牌號卷煙紙、濾棒、小盒三項指標均不符合相關(guān)規范要求。生產(chǎn)F牌號的卷煙廠(chǎng)剛剛經(jīng)過(guò)易地技術(shù)改造，可能仍在經(jīng)歷技術(shù)調整，需關(guān)注輔材損耗問(wèn)題。

參與測評牌號生產(chǎn)線(xiàn)有效作業(yè)率見(jiàn)表12。

表12  生產(chǎn)線(xiàn)有效作業(yè)率

根據《卷煙工藝規范》中關(guān)于生產(chǎn)效率指標的要求，主要設備有效作業(yè)率≥95.0%，生產(chǎn)線(xiàn)綜合有效作業(yè)率≥85.0%，對照發(fā)現，參與測評牌號大部分未達到要求。調查其主要原因，主要是生產(chǎn)安排不飽滿(mǎn)，實(shí)際運行天數未達到設計運行天數，并且日作業(yè)時(shí)間達不到16小時(shí)；另一方面原因為設備預熱時(shí)間、批間時(shí)間、換批時(shí)間較長(cháng)。各工廠(chǎng)需通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)化排產(chǎn)計劃，盡量安排集中連續生產(chǎn)，加強設備保養與維護，努力縮短預熱時(shí)間及換批時(shí)間，提高設備與工藝參數控制水平，進(jìn)一步提升有效作業(yè)率，進(jìn)而降低企業(yè)運營(yíng)成本與能源消耗。

3　結論與討論

（1）各卷煙廠(chǎng)在經(jīng)過(guò)制絲線(xiàn)升級改造或易地技術(shù)改造后，生產(chǎn)制造能力均獲得了較大提升，過(guò)程控制能力強，能滿(mǎn)足《卷煙工藝規范》相關(guān)要求，能滿(mǎn)足卷煙廠(chǎng)高質(zhì)量生產(chǎn)要求。

（2）多數卷煙廠(chǎng)制絲生產(chǎn)線(xiàn)測試期間生產(chǎn)能力總體表現較好，但部分煙廠(chǎng)物料流量控制能力仍需提高。物料穩定性關(guān)系到生產(chǎn)過(guò)程中各關(guān)鍵參數的穩定性，減少斷料、料頭料尾時(shí)間等因素，可有效保障生產(chǎn)過(guò)程中各參數穩定性。

（3）各卷煙廠(chǎng)生產(chǎn)過(guò)程中原料消耗較大，主要原因是剛剛經(jīng)過(guò)技術(shù)改造，生產(chǎn)線(xiàn)仍處于技術(shù)調試過(guò)程中。建議高度重視原料消耗問(wèn)題，降低消耗，提高效能。

（4）各卷煙廠(chǎng)生產(chǎn)線(xiàn)有效作業(yè)率均未達到相關(guān)規范要求，應合理安排生產(chǎn)時(shí)間，優(yōu)化排產(chǎn)，提升有效作業(yè)率，降低企業(yè)運營(yíng)成本與能源消耗。

作者簡(jiǎn)介：

范瑞兆（1994-），男，河南漯河人，工程師，碩士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向為煙草工藝及智能制造。

陶智麟（1975-），男，河南許昌人，高級工程師，學(xué)士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向為煙草工藝及智能制造。

張占濤（1981-），男，河南開(kāi)封人，高級工程師，碩士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向為煙草工藝及智能制造。

陶鐵托（1982-），男，重慶人，高級工程師，碩士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向為煙草工藝及智能制造。

黃啟錄（1985-），男，山東菏澤人，高級工程師，碩士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，研究方向為煙草工藝及智能制造。

毛永煒（1987-），男，甘肅武威人，工程師，碩士，現就職于中國煙草總公司鄭州煙草研究院，主要研究方向為煙草工藝及智能制造。

魏　斌（1984-），男，河南三門(mén)峽人，高級工程師，學(xué)士，現就職于鄭州益盛煙草工程設計咨詢(xún)有限公司，主要研究方向為煙草工藝及智能制造。

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摘自《自動(dòng)化博覽》2023年6月刊