论文部分内容阅读
摘 要：运用均匀设计与回归分析的方法对PROTOS70卷烟机大风机负压、小风机正压、梗签含丝量、回丝量4个因子与烟支重量控制稳定性的影响规律进行了研究，结果表明大风机负压、小风机正压、回丝量3个参数对卷烟机烟支重量控制均有不同程度的影响，这3个影响因子中回丝量对烟支重量控制稳定性的影响最为显著，大风机负压、小风机正压对烟支重量控制稳定性的影响程度接近但影响程度较小，在试验范围内回丝量、大风机负压、小风机正压较佳取值分别为35%，-9.0kPa，0.9kPa，此时高、中、低档牌号卷烟机单支重量SD分别为20.5mg、18.3mg、16.9mg；梗签含丝量对烟支重量SD影响不显著，可根据其它质量要求对其进行控制。
关键词：PROTOS70卷烟机；工艺参数；烟支重量控制；稳定性
中图分类号 TS43 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）20-95-03
PROTOS70卷烟机组是我国从德国HUNI公司引进的高速卷接包设备，国产型号为ZJ17[1]，是目前国内卷烟制造的主力机型之一。根据PROTOS70卷烟机组工作原理，其重量控制系统（SRM系统）、平准器规格、大风机负压、小风机正压、回丝量、梗签含丝量均对卷烟重量指标稳定性有一定影响[2]。因重量控制系统（SRM系统）、平准器规格在生产中一般相对固定，而回丝量、大风机压力、小风机压力、梗签含丝量都可实时调整或调节，为此通过试验对该设备大风机负压、小风机正压、回丝量、梗签含丝量对烟支重量控制稳定性的影响进行了研究。
1 材料、设备与方法
1.1 材料、设备与仪器 浙江中烟宁波卷烟厂高、中、低档3个牌号的配方烟丝。高档牌号为叶丝+膨丝牌号，中档牌号为叶丝+膨丝+梗丝牌号，低档牌号为叶丝+膨丝+梗丝+薄丝牌号。
1台PROTOS70卷烟机组（德国HUNI公司），1台W100重量仪（美国KC公司）。
1.2 试验方法与步骤 第一步：验证在目前我厂工艺要求条件下，高、中、低档3个牌号烟支在生产过程中烟支重量SD是否有差异，选择烟支重量SD最大的牌号做试验。第二步：利用均匀设计与逐步回归分析确认哪些因子对重量SD有影响。第三步：利用多元回归分析和响应优化器确认各显著因子最佳优化设置，并验证效果。第四步：根据上述试验结果，对另两个档次的牌号烟支也做试验验证，分析有无类似效果。
在每次试验时先对测试机台生产牌号的目标重量及斜率进行校准，对检测用重量仪进行校准。大风机负压和小风机正压通过调整压缩空气阀门调节气压表读数；梗签含丝量通过调节VE挡板高度调节，接出2min剔除烟签，人工挑捡梗中含有的烟丝，称重计算梗中含丝比例；回丝量通过调节针辊变频进行调整，人工接出2min的回丝并结合卷烟机目标重量和车速进行计算回丝量比例大小。
每个试验以无嘴烟支随机取样方式分别抽取10组，每组100支进行检测。以烟支重量标准偏差（SD）作为衡量卷烟机重量控制稳定性的指标，对某一牌号进行试验时保证烟支在同一柜烟丝进行卷制，减少烟丝批间波动对烟支重量稳定性的影响。
2 结果与分析
2.1 比较不同牌号烟支重量SD 对高、中、低档3个牌号进行烟支重量SD对比，每牌号各取10组，每组100支，取样位置在无嘴烟支取样鼓轮处，取样方式为无嘴烟支随机取样，然后用W100重量仪逐支检测样品无嘴烟支的重量，再计算每组无嘴烟支的标准偏差（SD）。数据分析比较见表1。
P值小于0.05，表明不同牌号产品的烟支重量SD有显著差异，高、中、低档牌号重量SD均值分别为21.462mg、19.230mg和17.551mg，高档牌号的重量波动比中、低档牌号重量波动要大，所以先选定高档牌号进行试验，根据试验结果，再对其他两个牌号进行验证。
2.2 确定因子范围与水平 根据PROTOS卷烟机工作原理与性能，在工艺范围内，确定各因子取值范围和水平见表2。
2.3 试验与结果 因潜在影响因子之间可能存在较强的交互作用，甚至有弯曲项的影响。所以试验验证应采用试验矩阵。如果采用全因子试验，试验次数过多，无法完成。因此项目组选择采用均匀设计方法进行11次试验。根据U11（114）安排试验，因为试验各因子的水平均没有超过11，故取消最后一组试验，按10组试验来排试验组合。试验矩阵和结果见表3。
对数据采用逐步回归得出D、AA、A、BB等4项对烟支重量SD有影响；这4项包含了大风机负压、小风机正压、回丝量，经逐步回归分析各因子P值（见表4）可以看出：回丝量P值为0.0<0.05，表明回丝量与烟支重量SD具有高度相关性，影响程度显著；大风机负压P值为0.109、0.092<0.15，表明大风机负压与烟支重量SD有弱相关性；小风机正压P值为0.137<0.15，表明小风机正压与烟支重量SD也有弱相关性；而梗签含丝量未列入回归项，表明梗签含丝量对烟支重量SD无影响。
再利用多元回归，得到烟支重量SD与主要影响项：回丝量、大风机负压的平方、大风机的负压、小风机正压的平方与烟支重量SD的关系式。R-sq（调整）=96.1%>90%说明方程回归较好；P=0.000<0.05表明所建立的数学模型有意义，从回归关系可以看出：其回丝量是越大越好，小风机正压是越小越好。而大风机的负压因为有二次项和一次项，有待进一步用优化设计器来确认。
因烟支重量SD越小，烟支重量稳定性越好，具有望小特性。在各参数取值范围内，利用响应优化器进一步分析各主要影响因子在什么取值下，使烟支重量SD最小。响应优化器输出如图1，从结果看出大风机负压取-9.0kPa时烟支重量SD最小。而回丝量在回丝通道不至堵塞前提下取大值35%（越大越好，为最主要因子）、小风机正压取本厂工艺卡指标下限0.90kPa，此时烟支重量稳定性最好，而梗签含丝量可以在取值范围取任意值，可根据其它质量要求对其进行控制。以最优参数代入回归方程，用MINITAB计算得到烟支重量SD的95%置信区间为（10.030，20.856），以此优化参数进行生产验证，此时卷烟机单支重量SD为20.5mg，落在（10.030，20.856）的置信区间内，表明优化结果有效。
同样利用均匀设计与逐步回归的方法对中、低档牌号烟支重量SD优化参数试验，得出与高档牌号具有相同的结论，中、低档牌号大风机负压、小风机正压、回丝量对中、低档牌号烟支重量SD也有影响，其中回丝量、大风机负压、小风机正压影响达到显著程度，而梗签含丝量对其SD也没有显著影响。其影响因子的优化设置值与高档牌号烟支一致。在实验范围内大风机负压、小风机正压、回丝量取最优值时高、中、低档牌号卷烟机无嘴烟支单支重量SD见表5。
3 结论
在PROTOS70卷烟机正常运行的情况下，大风机负压、小风机正压、回丝量均对卷烟重量控制的稳定性有不同程度影响，影响程度由大到小依次为回丝量、大风机负压、小风机正压，其中回丝量与卷烟机重量控制稳定性高度相关，大风机负压、小风机正压与卷烟机重量控制稳定性弱相关。而梗签含丝量对烟支重量SD无影响，可根据其它质量要求对其进行控制。根据上述3个参数对烟支重量控制稳定性的研究，在试验范围内大风机负压在实验范围内取-9.0kPa较佳；小风机正压取0.9kPa较佳；回丝量35%为较佳，此时高、中、低档牌号卷烟机单支重量SD分别为20.5mg、18.3mg和16.9mg。
参考文献
[1]朱尊权，郁源培，孙瑞申，等.卷烟工艺[M].郑州：河南科学技术出版社，2002.
[2]刘杰，张晋，高云，等.卷烟机VE供丝系统的有关工艺参数对卷烟质量稳定度的影响[J].中国烟草科学，2009，30（4）：56-58.
[3]方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京：科学出版社，1994.
[4]马林，何桢.六西格玛管理[M].第二版.北京：中国人民大学出版社，2004.
[5]乔建军，栗卫军.卷烟机烟支重量控制系统分析[J].烟草科技，2001.
（责编：陶学军）
关键词：PROTOS70卷烟机；工艺参数；烟支重量控制；稳定性
中图分类号 TS43 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）20-95-03
PROTOS70卷烟机组是我国从德国HUNI公司引进的高速卷接包设备，国产型号为ZJ17[1]，是目前国内卷烟制造的主力机型之一。根据PROTOS70卷烟机组工作原理，其重量控制系统（SRM系统）、平准器规格、大风机负压、小风机正压、回丝量、梗签含丝量均对卷烟重量指标稳定性有一定影响[2]。因重量控制系统（SRM系统）、平准器规格在生产中一般相对固定，而回丝量、大风机压力、小风机压力、梗签含丝量都可实时调整或调节，为此通过试验对该设备大风机负压、小风机正压、回丝量、梗签含丝量对烟支重量控制稳定性的影响进行了研究。
1 材料、设备与方法
1.1 材料、设备与仪器 浙江中烟宁波卷烟厂高、中、低档3个牌号的配方烟丝。高档牌号为叶丝+膨丝牌号，中档牌号为叶丝+膨丝+梗丝牌号，低档牌号为叶丝+膨丝+梗丝+薄丝牌号。
1台PROTOS70卷烟机组（德国HUNI公司），1台W100重量仪（美国KC公司）。
1.2 试验方法与步骤 第一步：验证在目前我厂工艺要求条件下，高、中、低档3个牌号烟支在生产过程中烟支重量SD是否有差异，选择烟支重量SD最大的牌号做试验。第二步：利用均匀设计与逐步回归分析确认哪些因子对重量SD有影响。第三步：利用多元回归分析和响应优化器确认各显著因子最佳优化设置，并验证效果。第四步：根据上述试验结果，对另两个档次的牌号烟支也做试验验证，分析有无类似效果。
在每次试验时先对测试机台生产牌号的目标重量及斜率进行校准，对检测用重量仪进行校准。大风机负压和小风机正压通过调整压缩空气阀门调节气压表读数；梗签含丝量通过调节VE挡板高度调节，接出2min剔除烟签，人工挑捡梗中含有的烟丝，称重计算梗中含丝比例；回丝量通过调节针辊变频进行调整，人工接出2min的回丝并结合卷烟机目标重量和车速进行计算回丝量比例大小。
每个试验以无嘴烟支随机取样方式分别抽取10组，每组100支进行检测。以烟支重量标准偏差（SD）作为衡量卷烟机重量控制稳定性的指标，对某一牌号进行试验时保证烟支在同一柜烟丝进行卷制，减少烟丝批间波动对烟支重量稳定性的影响。
2 结果与分析
2.1 比较不同牌号烟支重量SD 对高、中、低档3个牌号进行烟支重量SD对比，每牌号各取10组，每组100支，取样位置在无嘴烟支取样鼓轮处，取样方式为无嘴烟支随机取样，然后用W100重量仪逐支检测样品无嘴烟支的重量，再计算每组无嘴烟支的标准偏差（SD）。数据分析比较见表1。
P值小于0.05，表明不同牌号产品的烟支重量SD有显著差异，高、中、低档牌号重量SD均值分别为21.462mg、19.230mg和17.551mg，高档牌号的重量波动比中、低档牌号重量波动要大，所以先选定高档牌号进行试验，根据试验结果，再对其他两个牌号进行验证。
2.2 确定因子范围与水平 根据PROTOS卷烟机工作原理与性能，在工艺范围内，确定各因子取值范围和水平见表2。
2.3 试验与结果 因潜在影响因子之间可能存在较强的交互作用，甚至有弯曲项的影响。所以试验验证应采用试验矩阵。如果采用全因子试验，试验次数过多，无法完成。因此项目组选择采用均匀设计方法进行11次试验。根据U11（114）安排试验，因为试验各因子的水平均没有超过11，故取消最后一组试验，按10组试验来排试验组合。试验矩阵和结果见表3。
对数据采用逐步回归得出D、AA、A、BB等4项对烟支重量SD有影响；这4项包含了大风机负压、小风机正压、回丝量，经逐步回归分析各因子P值（见表4）可以看出：回丝量P值为0.0<0.05，表明回丝量与烟支重量SD具有高度相关性，影响程度显著；大风机负压P值为0.109、0.092<0.15，表明大风机负压与烟支重量SD有弱相关性；小风机正压P值为0.137<0.15，表明小风机正压与烟支重量SD也有弱相关性；而梗签含丝量未列入回归项，表明梗签含丝量对烟支重量SD无影响。
再利用多元回归，得到烟支重量SD与主要影响项：回丝量、大风机负压的平方、大风机的负压、小风机正压的平方与烟支重量SD的关系式。R-sq（调整）=96.1%>90%说明方程回归较好；P=0.000<0.05表明所建立的数学模型有意义，从回归关系可以看出：其回丝量是越大越好，小风机正压是越小越好。而大风机的负压因为有二次项和一次项，有待进一步用优化设计器来确认。
因烟支重量SD越小，烟支重量稳定性越好，具有望小特性。在各参数取值范围内，利用响应优化器进一步分析各主要影响因子在什么取值下，使烟支重量SD最小。响应优化器输出如图1，从结果看出大风机负压取-9.0kPa时烟支重量SD最小。而回丝量在回丝通道不至堵塞前提下取大值35%（越大越好，为最主要因子）、小风机正压取本厂工艺卡指标下限0.90kPa，此时烟支重量稳定性最好，而梗签含丝量可以在取值范围取任意值，可根据其它质量要求对其进行控制。以最优参数代入回归方程，用MINITAB计算得到烟支重量SD的95%置信区间为（10.030，20.856），以此优化参数进行生产验证，此时卷烟机单支重量SD为20.5mg，落在（10.030，20.856）的置信区间内，表明优化结果有效。
同样利用均匀设计与逐步回归的方法对中、低档牌号烟支重量SD优化参数试验，得出与高档牌号具有相同的结论，中、低档牌号大风机负压、小风机正压、回丝量对中、低档牌号烟支重量SD也有影响，其中回丝量、大风机负压、小风机正压影响达到显著程度，而梗签含丝量对其SD也没有显著影响。其影响因子的优化设置值与高档牌号烟支一致。在实验范围内大风机负压、小风机正压、回丝量取最优值时高、中、低档牌号卷烟机无嘴烟支单支重量SD见表5。
3 结论
在PROTOS70卷烟机正常运行的情况下，大风机负压、小风机正压、回丝量均对卷烟重量控制的稳定性有不同程度影响，影响程度由大到小依次为回丝量、大风机负压、小风机正压，其中回丝量与卷烟机重量控制稳定性高度相关，大风机负压、小风机正压与卷烟机重量控制稳定性弱相关。而梗签含丝量对烟支重量SD无影响，可根据其它质量要求对其进行控制。根据上述3个参数对烟支重量控制稳定性的研究，在试验范围内大风机负压在实验范围内取-9.0kPa较佳；小风机正压取0.9kPa较佳；回丝量35%为较佳，此时高、中、低档牌号卷烟机单支重量SD分别为20.5mg、18.3mg和16.9mg。
参考文献
[1]朱尊权，郁源培，孙瑞申，等.卷烟工艺[M].郑州：河南科学技术出版社，2002.
[2]刘杰，张晋，高云，等.卷烟机VE供丝系统的有关工艺参数对卷烟质量稳定度的影响[J].中国烟草科学，2009，30（4）：56-58.
[3]方开泰.均匀设计与均匀设计表[M].北京：科学出版社，1994.
[4]马林，何桢.六西格玛管理[M].第二版.北京：中国人民大学出版社，2004.
[5]乔建军，栗卫军.卷烟机烟支重量控制系统分析[J].烟草科技，2001.
（责编：陶学军）