专利名称：一种提高制丝工艺批次过程能力的方法
技术领域：
本发明涉及卷烟制丝加工过程质量优化技术，尤其涉及一种提高制丝工艺批次过 程能力的方法。
背景技术：
制丝环节是卷烟制造过程中的核心环节，通过对制丝环节的合理化流程的设计， 在各种工艺参数的优化组合控制下，可以有效地提高或改善卷烟的内在质量。目前烟草行业内各个工业公司根据自身品牌的需要，对制丝加工过程的各种工艺 参数的优化已采用相对固定的模式和状态，但对整个制丝环节的工艺批次质量的评价和优 化还没有比较成熟有效的做法，通常采用结果数据如含水率和温度的抽检或数采样等进行 判断评价，或者再加上几个关键工序的重要参数采样进行判断，并基于判断评价结果进行 相应的优化调整。在实际制丝加工过程中，对卷烟内在质量影响的参数非常多，采用抽检或采样进 行评价和优化的方式存在较大的片面性，并不能很好的反映出目前制丝环节中车间、生产 线、机台等的过程质量，从而难以做出有针对性地优化调整。除此之外，由于难以找出具体 的缺陷，因此往往需要技术人员具有较丰富的经验才能给出相应的优化方案，而对于经验 较浅的技术人员，则显然非常困难，往往需要耗费较多的工时进行反复实验才能够有好的 优化效果，这必然增加了优化过程的人力成本和时间成本。
发明内容
本发明的目的是提出一种提高制丝工艺批次过程能力的方法，能够全面地评价制 丝环节的过程质量，找出制丝工艺过程中的缺陷环节，并依此有针对性的来进行工艺改进 和控制，从而使得优化过程不再依赖于经验丰富的技术人员，并且降低了人力成本和时间 成本。为实现上述目的，本发明提供了 一种提高制丝工艺批次过程能力的方法，包括采集制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备各自的多项 工艺参数的原始数据；根据所述多项工艺参数的原始数据分别计算出各项工艺参数的过程能力指数；根据预设的工艺调整参考函数对各项工艺参数的过程能力指数进行转换，得到各 项工艺参数的工艺调整参考值；对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的当前批次 的批次过程能力评估值；对所述松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备对应的当前批次的批次过程 能力评估值进行加权平均，获得所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评价值；判断所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预设阈值，若 未达到预设阈值，则检查所述制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，并对未达到预设 阈值的工艺参数执行调整操作。基于上述技术方案，本发明改变了现有对制丝环节的批次评价基于抽样检验或采 样的方式来确定其符合性的方法，而是采用对制丝工艺的各个设备中各项工艺参数的特征 值分散情况进行计算，并通过加权平均的方式获得各个设备当前批次的批次过程能力评估 值，再对制叶丝生产线的各设备的当前批次的批次过程能力评估值进行加权平均，通过判 断制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值是否达到要求来确定问题设备和问题 批次，再对问题设备的问题批次中的具体工艺参数进行追溯，确定工艺过程中存在缺陷的 工艺参数，从而为技术人员进行工艺调整和控制优化提供了依据。
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中图1为本发明提高制丝工艺批次过程能力的方法的一实施例的流程示意图。图2为本发明提高制丝工艺批次过程能力的方法实施例中过程能力评价函数的 拟合曲线示意图。图3为本发明制丝工作区的批次过程能力评估值的计算示意图。图4为本发明提高制丝工艺批次过程能力的方法实施例中非稳态过程能力评价 函数的拟合曲线示意图。图5为本发明某时间段的制丝工作区的总过程能力评估值的计算示意图。
具体实施例方式下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。首先对本发明中涉及的术语给出定义。过程能力是指过程满足技术要求的能力， 具体到工序上是指工序处于稳定状态下的实际加工能力，即保证产品质量的能力。这里所 指的工序，是指操作者、机器、原材料、工艺方法和生产环境等五个基本质量因素综合作用 的过程，也就是产品质量的生产过程。产品质量就是工序中的各个质量因素所起作用的综 合表现。对于任何生产过程，产品质量总是分散地存在着。若工序的过程能力越高，则产品 质量特性值的分散就会越小；若工序的过程能力越低，则产品质量特性值的分散就会越大。 过程能力指数是指工序在一定时间内处于稳定状态下的实际加工能力。过程能力评估值是由过程能力指数由非线性模型转换得出的值，可以根据过程能 力评估值来确定工艺参数是否存在问题，同时还可影响优化过程中各工艺参数的优先程 度。批次过程能力评估值是由某个批次中的多个工艺参数的过程能力评估值通过加 权平均得出的值，通过与预设阈值的比较来确定该批次的过程能力是否达标，通过该批次 过程能力评估值的提高也作为优化效果的体现。如图1所示，为本发明提高制丝工艺批次过程能力的方法的一实施例的流程示意 图。本实施例包括以下步骤步骤101、采集制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备各自的多项工艺参数的原始数据；步骤102、根据所述多项工艺参数的原始数据分别计算出各项工艺参数的过程能 力指数；步骤103、根据预设的工艺调整参考函数对各项工艺参数的过程能力指数进行转 换，得到各项工艺参数的工艺调整参考值；步骤104、对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的 当前批次的批次过程能力评估值；步骤105、对所述松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备对应的当前批次的 批次过程能力评估值进行加权平均，获得所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评 价值；步骤106、判断所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预 设阈值，若未达到预设阈值，则检查所述制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和 叶丝干燥设备的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，并对未 达到预设阈值的工艺参数执行调整操作。在本实施例中，以叶丝干燥设备(例如滚筒式烘丝机)为例，工艺参数的选择可根 据技术人员的需要进行选择，并根据各个工艺参数在产品质量的影响程度来确定各个工艺 参数对应的权重。举例来说，工艺参数可以包括出口烟丝含水率、筒壁压力、出料罩负压、 电秤流量、入口烟丝含水率和热风温度等，但不限于以上所举的例子，技术人员可以根据需 要对工艺参数进行添加或删减。在对各项工艺参数的过程能力评估值加权时，各项工艺参数的权重的大小(允许 工艺参数的权重相同)可以按照重要性来排序，例如按出口烟丝含水率、筒壁压力、出料罩 负压、电秤流量、入口烟丝含水率和热风温度这样顺序排序，当环境发生变化时，这种权重 的大小关系可能会发生变化，可由技术人员根据需要进行顺序的调整。在采集叶丝干燥设备的多项工艺参数的原始数据时，采集方式也可由技术人员根 据需要进行调整，例如对于出口烟丝含水率的原始数据的采集，可以在电秤占用信号出现 时，且出口烟丝含水率不低于预设烟丝含水率值时，对出口烟丝含水率进行当前批次的数 据采样，并在电秤占用信号消失，且出口烟丝含水率低于所述预设烟丝含水率值后，停止对 所述出口烟丝含水率的数据采样。上述工艺参数的原始数据的采集中，涉及的预设时间、预设值均可由技术人员根 据实际环境进行设置。在取得了工艺参数的原始数据后，可以通过计算将这些原始数据转换成该批次下 该工艺参数的稳定状态下的加工能力，即工艺参数对应的过程能力指数。以出口烟丝含水率为例，χ设为该工艺参数的采样值，η设为采样数，首先根据该 采样值X和采样数η计算出对应的均值和标偏，公式如下
η均值计算公式〃_§Χ'
“_
η ,
标偏计算公式=Jj"/!^,2)-丄
《-明J J ,根据均值和和标偏计算稳态过程中的过程能力Cp和制程准确度K，公式如下(；计算公式=& ρ σ
IT IK计算公式火=^^
^spec其中，过程能力Cp表示数据分布的离散情况，制程准确度K表示稳态过程中数据 总体分布偏离情况，τ表示允许最大值与允许最小值之差，σ _表示1/3允差。然后再根据稳态过程中的过程能力Cp和制程准确度K计算出过程能力指数Cpk，公 式如下Cpk 计算公式Cpk = (I-K) XCp在得到各个工艺参数的过程能力指数后，通过系统中预设的过程能力评价函数计 算出对应的过程能力评估值，该过程能力评价函数在过程能力指数的各个分段取值范围内 的曲线斜率不同，其中取值范围较小的分段的曲线斜率大于取值范围较大的分段的曲线斜 率，这主要是基于过程能力指数在较小时调整其所能够获得的过程能力评估值的提高幅度 较大，而在过程能力指数较大时调整其所能够获得的过程能力评估值的提高幅度较小，甚 至不明显的经验来设计的。如图2所示，该实例中，过程能力指数在W，0.83]时对应的函数值所拟合成的曲 线a、过程能力指数在(0. 83，1. 67]时对应的函数值所拟合成的曲线的斜率b以及当过程能 力指数大于1.67时对应的函数值为过程能力评估值的预设最大值，其拟合出是的斜率为
零的直线。过程能力指数在
时，由于对应的过程能力评估值较差，如果进行改进， 则可能带来明显的效果，而过程能力指数在(0.83,1.67]时，改进效果较不明显，因此曲线 a的斜率要高于曲线b的斜率，这里的斜率指的是区间内各点的斜率。另外，曲线a和曲线 b的斜率均为正数，表示过程能力指数在W，1.67]内时，与过程能力评估值呈正相关。该过程能力评价函数可采用一阶方程(表现在图中为连续的多个折线)、二阶方 程或四阶方程，技术人员可根据精度需要来选择相应阶数的方程进行曲线拟合。得出的过 程能力评估值可以设在较易被辨识的数据区间，例如W，100]或
，这样也具备一定 的直观性。在获得了各个工艺参数的过程能力评估值后，要计算该批次的批次过程能力评估 值，也就是各个工艺参数的过程能力评估值的加权平均，前面已经提到各个工艺参数的权 重的设定要考虑重要程度。制叶丝生产线的各个设备的每个批次均可计算出对应的批次过程能力评估值，再 根据各个设备的重要性设定各个设备对应的权值，例如松散回潮设备、润叶加料设备和叶 丝干燥设备对应的权重按照松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备从小到大的顺序 排序，在计算制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值时，按照松散回潮设备、润叶 加料设备和叶丝干燥设备对应的权重进行加权平均。
计算得到的制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值可以作为评价制叶 丝生产线该批次的工艺质量的基准，通过与预设阈值的比较就能够直观的了解到制叶丝生 产线该批次的工艺质量情况，对于质量不好的批次，可以通过回溯的方式找出该批次中哪 台设备的哪一个工艺参数的过程能力评估值低于预设水平，就可以有针对性地对该工艺参 数进行优化调整，这就给技术人员提供了非常有价值的指导，而减少了对经验丰富的技术 人员判断的依赖，减少消耗的工时。在实际调整优化过程中，仍可采用现有比较通用的调整 方式，就可以达到优化的目的，以出口烟丝含水率为例，如果回溯到某批次的出口烟丝含水 率的质量存在问题，那么技术人员就可以根据现有的调整方式例如调整工艺气流的风量等 来改善出口烟丝含水率的质量。在制丝工作区内可能有多条制叶丝生产线，同时也包括掺配及加香段，掺配及加 香段的当前批次的批次过程能力评价值也可以参考制叶丝生产线的计算过程，该计算过程 包括采集掺配及加香段的掺配设备和加香设备各自的多项工艺参数的原始数据；根据所 述多项工艺参数的原始数据分别计算出各项工艺参数的过程能力指数；根据预设的工艺调 整参考函数对各项工艺参数的过程能力指数进行转换，得到各项工艺参数的工艺调整参考 值；对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的当前批次的批 次过程能力评估值；对所述掺配设备和加香设备对应的当前批次的批次过程能力评估值进 行加权平均，获得掺配及加香段的当前批次的批次过程能力评价值。在获得多个制叶丝生产线和掺配及加香段的当前批次的批次过程能力评估值之 后，还可以计算整个制丝工作区的当前批次的批次过程能力评估值，具体可参见图3，为本 发明制丝工作区的批次过程能力评估值的计算示意图。在计算整个制丝工作区的当前批次 的批次过程能力评估值(图中用QI表示批次过程能力评估值)时，需要对多个制叶丝生产 线和掺配及加香段的当前批次的批次过程能力评估值进行加权平均，获得包括多个制叶丝 生产线和掺配及加香段的制丝工作区的当前批次的批次过程能力评估值。通过判断制丝工作区的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预设阈值来确 定制丝工作区的当前批次是否达到过程质量要求，若未达到预设阈值，也就是表示未达到 过程质量要求，此时可以检查制丝工作区中的制叶丝生产线中制叶丝生产线和掺配及加香 段的各设备的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，来具体定 位该批次中哪台设备的哪一个工艺参数的过程能力评估值低于预设水平，就可以有针对性 地对该工艺参数进行优化调整，这就给技术人员提供了非常有价值的指导。各个制叶丝生产线对应的权重的设定可以考虑该制叶丝生产线所生产的片烟质 量情况，例如对于质量较差的片烟质量，对设备的要求较低，从而对制丝工作区整体的过 程质量影响较小，因此可以设定较小的权重，而对于质量较好的片烟质量，对设备的要求较 高，从而对制丝工作区整体的过程质量影响较大，因此可以设定较高的权重；掺配及加香段 相比于制叶丝生产线的重要性更弱些，因此可以设定更小的权重。另外，在对批次过程能力进行评价时，需要保证在线计量设备和在线检测设备的 精度和准确性，这也是保证制丝工艺中采集的工艺参数的原始数据的准确有效的前提条 件，具体来说，在采集工艺参数的原始数据之前，需要检测在线计量设备和在线检测设备的 精度和准确度是否符合要求，如果不符合要求，则将所述在线计量设备和在线检测设备调 试到符合要求的精度和准确度或更换符合精度和准确度要求的在线计量设备和在线检测设备。其中在线计量设备主要包括电子皮带秤和质量流量计，在线监测设备包括水分仪。在计算设备的批次过程能力评价值时，非稳态部分也往往会对实际的过程能力造 成影响，例如不合格烟丝时间，即出口烟丝含水率在批次生产过程中产生的料头、料尾的时 间、断料时间和过程超差时间的总和。在这段时间内，工艺参数的执行过程处于非稳态。为 了将非稳态部分也列入过程能力的缺陷定位和工艺优化中，可以利用系统预设的非稳态过 程能力评价函数来计算不合格烟丝时间对应的过程能力评估值。在获得不合格烟丝时间后，可通过不合格烟丝时间过程能力评价函数计算得出对 应的过程能力评估值，该非稳态过程能力评价函数也可在不合格烟丝时间的取值区间对应 的函数值可以拟合出多段折线或曲线，例如图4所示，在不合格烟丝时间在[A，B]时对应的 函数值所拟合成的曲线的斜率为负数，当不合格烟丝时间大于B (例如150s-500s)，则对应 的函数值为过程能力评估值的预设最小值，当不合格烟丝时间小于A(例如0-200s)，则对 应的函数值为过程能力评估值的预设最大值。该非稳态过程能力评价函数可采用一阶或二 阶方程。在前面只考虑稳态情况下，加权平均计算只考虑各个工艺参数，而考虑了非稳态 的情况下，加权平均计算中还要加入不合格烟丝时间对应的过程能力评估值的计算，即将 各个工艺参数和不合格烟丝时间对应的过程能力评估值一起做加权平均，得到该批次的批 次过程能力评估值。为了获得更全面的评价制丝工作区总的质量情况，还可以通过一些离线检测的结 果对计算得到的制丝工作区的多个批次的平均批次过程能力评估值进行调整和修正，参见 图5，具体包括对制丝工作区的多个批次的批次过程能力评估值计算算术平均，获得所述制丝工 作区的预设时间段的平均过程能力评估值，然后根据离线的成品监督检验和香精香料折光 密度检测的合格率、以及装箱含水率检验的不合格样品数对所述制丝工作区的预设时间段 的平均批次过程能力评估值进行补充调整，获得所述制丝工作区的预设时间段的总过程能 力评估值。调整方式可参见下表
权利要求
1.一种提高制丝工艺批次过程能力的方法，包括采集制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备各自的多项工艺 参数的原始数据；根据所述多项工艺参数的原始数据分别计算出各项工艺参数的过程能力指数；根据预设的工艺调整参考函数对各项工艺参数的过程能力指数进行转换，得到各项工 艺参数的工艺调整参考值；对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的当前批次的批 次过程能力评估值；对所述松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备对应的当前批次的批次过程能力 评估值进行加权平均，获得所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评价值；判断所述制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预设阈值，若未达 到预设阈值，则检查所述制叶丝生产线中的松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备 的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，并对未达到预设阈值 的工艺参数执行调整操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中还包括采集掺配及加香段的掺配设备和加香设备各自的多项工艺参数的原始数据；根据所述多项工艺参数的原始数据分别计算出各项工艺参数的过程能力指数；根据预设的工艺调整参考函数对各项工艺参数的过程能力指数进行转换，得到各项工 艺参数的工艺调整参考值；对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的当前批次的批 次过程能力评估值；对所述掺配设备和加香设备对应的当前批次的批次过程能力评估值进行加权平均，获 得所述掺配及加香段的当前批次的批次过程能力评价值。
3.根据权利要求2所述的方法，其中在计算获得多个制叶丝生产线和掺配及加香段的 当前批次的批次过程能力评估值之后，还包括对多个制叶丝生产线和掺配及加香段的当前批次的批次过程能力评估值进行加权平 均，获得包括多个制叶丝生产线和掺配及加香段的制丝工作区的当前批次的批次过程能力 评估值；判断所述制丝工作区的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预设阈值，若未达到 预设阈值，则检查所述制丝工作区中的制叶丝生产线中制叶丝生产线和掺配及加香段的各 设备的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，并对未达到预设 阈值的工艺参数执行调整操作。
4.根据权利要求2所述的方法，其中在采集工艺参数的原始数据之前，还包括检测在线计量设备和在线检测设备的精度和准确度是否符合要求，如果不符合要求， 则将所述在线计量设备和在线检测设备调试到符合要求的精度和准确度或更换符合精度 和准确度要求的在线计量设备和在线检测设备。
5.根据权利要求3所述的方法，其中在获得预设时间段内所述制丝工作区的多个批次 的批次过程能力评估值后，还包括对所述制丝工作区的多个批次的批次过程能力评估值计算算术平均，获得所述制丝工作区的预设时间段的平均过程能力评估值，然后根据离线的成品监督检验和香精香料折光 密度检测的合格率、以及装箱含水率检验的不合格样品数对所述制丝工作区的预设时间段 的平均批次过程能力评估值进行补充调整，获得所述制丝工作区的预设时间段的总过程能 力评估值；判断所述制丝工作区的预设时间段的总过程能力评估值是否达到预设阈值，若未达到 预设阈值，则检查预设时间段内所述制丝工作区的各个批次的批次过程能力评估值是否达 到预设阈值，对于未达到预设阈值的批次，则检查该批次的所述制丝工作区中的制叶丝生 产线中制叶丝生产线和掺配及加香段的各设备中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否 达到预设阈值，并对未达到预设阈值的工艺参数执行调整操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在对所述松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干 燥设备对应的当前批次的批次过程能力评估值进行加权平均时，所述松散回潮设备、润叶 加料设备和叶丝干燥设备对应的权重按所述松散回潮设备、润叶加料设备和叶丝干燥设备 从小到大的顺序排序。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述过程能力评价函数在过程能力指数的各个分 段取值范围内的曲线斜率不同，其中取值范围较小的分段的曲线斜率大于取值范围较大的 分段的曲线斜率。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在过程能力指数在
分段对应的函数值所 拟合成的曲线的斜率高于过程能力指数在(0.83，1.67]分段对应的函数值所拟合成的曲 线的斜率，过程能力指数在W，1.67]分段对应的函数值所拟合成的曲线的斜率为正数，当 过程能力指数大于1. 67，则对应的函数值为过程能力评估值的预设最大值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述根据工艺参数的原始数据计算出对应的过程 能力指数的操作具体包括根据工艺参数的原始数据中的采样值和采样数计算出所述工艺参数的均值和标偏；根据所述工艺参数的均值和标偏计算稳态过程中的过程能力和制程准确度，其中所述 过程能力表示数据分布的离散情况，所述制程准确度表示稳态过程中数据总体分布偏离情 况；根据稳态过程中的过程能力和制程准确度计算出过程能力指数。
全文摘要
本发明涉及一种提高制丝工艺批次过程能力的方法，包括采集制叶丝生产线中各设备各自的多项工艺参数的原始数据；分别计算出各项工艺参数的过程能力指数；对各项工艺参数的过程能力指数进行转换，得到各项工艺参数的工艺调整参考值；对所述各项工艺参数的工艺调整参考值进行加权平均，获得对应设备的当前批次的批次过程能力评估值；通过加权平均获得制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评价值；判断制叶丝生产线的当前批次的批次过程能力评估值是否达到预设阈值，若未达到预设阈值，则检查制叶丝生产线中的各设备的当前批次中的各项工艺参数的工艺调整参考值是否达到预设阈值，并对未达到预设阈值的工艺参数执行调整操作。
文档编号A24B3/00GK102090704SQ201010288919
公开日2011年6月15日 申请日期2010年9月21日 优先权日2010年9月21日
发明者何善君, 吴永生, 张炜, 曹琦, 林天勤, 林苗俏, 江家森, 邱崇伟, 邱龙英, 邹甫, 钟文焱, 陈妍珣, 陈满金, 黄华 申请人:龙岩烟草工业有限责任公司