运用六西格玛方法提高梗丝填充值

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摘 要：文章运用六西格玛的方法（DMAIC）对影响梗丝填充值的因素进行了分析、改进，最终对贮梗时间、蒸梗温度、梗丝宽度、热风温度四个关键因子进行了优化改进，提高了梗丝的填充值。

关键词：梗丝；填充值；六西格玛

烟梗是烟叶的重要组成部分，烟叶通过叶梗分离后，可得到占烟叶质量25%左右的烟梗[1]。烟梗通过各工序的加工可制成梗丝，梗丝是卷烟的填充原料之一。它的主要作用是降低卷烟焦油量，提高卷烟的填充性和改善卷烟的燃烧速度，达到降低卷烟原料消耗，提高原料利用率的目的。目前行业内竞争越来越激烈，降低成本成为竞争手段之一，为消费者利益着想，降低焦油大势所趋。因此，低焦油、低成本是现代企业的生存必要条件。梗丝较高的填充率，有利于卷烟产品的降焦降耗。文章将运用六西格玛的方法[2]（DMAIC）提高梗丝的填充值，从而提高原料质量和产品质量。

1 定义阶段

通过分析项目背景，确定了项目目标，绘制宏观流程图，确定项目改进范围，确定顾客及CTQ。对Y及缺陷定义，通过基线确定目标。将Y定义为梗丝填充值，公式表示为：Y=M/（πr2*h）*100%=M/V*100%，缺陷定义为：填充值低，根据工艺要求水平，我们将膨胀系数小于6.0定义为缺陷。

2 测量阶段

首先，对梗丝填充值的测量系统进行分析，从测量系统的重复性、再现性、精确度等方面进行分析，确定测量系统是合格的。其次，对梗丝填充值进行过程能力分析，Cpk值较低，反映出梗丝填充值加工过程能力不足，确定改进的方向。然后，确定项目的流程及各流程的输入量，从而进行项目流程分析和因果矩阵分析，确定影响过程能力低的主要原因。影响梗丝填充值波动的因素有55项，通过C&E矩阵打分大于30分的关键因素有7个。即：洗梗温度、贮梗时间、蒸梗蒸汽温度、梗丝宽度、排潮阀开度、热风温度、风门开度。最后，对能够即时改善的项目，进行实施，取得显著效果达到了标准要求，实现最初目标。通过快速改善后，仍有6个因素，即：贮梗时间、蒸梗蒸汽温度、梗丝宽度、排潮阀开度、热风温度、风门开度，与梗丝填充值可能存在较大关联，下一步进入分析阶段。

3 分析阶段

对分析确定的5个主要因子：贮梗时间、切丝宽度、蒸梗温度、热风温度，风门开度进行数据的收集。按照各个因子对梗丝填充值的影响程度，并结合各因子的实际情况，确定因子的测试水平及分析方法。

（1）利用回归分析检验贮梗时间不同是否对梗丝填充值影响显著。先对贮梗时间和梗丝填充值进行回归分析检验。步骤分别为：测量系统分析、绘制散点图、进行相关分析、绘制拟合线图、回归分析、残差分析。结论：从散点图大致可以看出贮梗时间和梗丝填充值有正相关关系。贮梗时间和梗丝填充值的Pearson相关系数=0.991>0.8，贮梗时间长短和梗丝填充值有强的正相关关系。R-Sq（调整）为98.6%>80%，拟合线有意义。回归分析，P=0.000

（2）利用回归分析检验切丝梗宽度是否对梗丝填充值影响显著。同上述步骤一样，进行回归分析检验。结论：从散点图可以看出梗丝填充值和梗丝宽度存在X2的关系。进行相关分析，由于P值=0.236>0.05，且相关系数=0.33880%，拟合线有意义。回归分析P=0.000

（3）利用回归分析检验蒸梗温度的不同是否对梗丝填充值影响显著。同上述步骤一样，对梗丝填充值进行回归分析检验。结论：从散点图上可以看出，蒸梗蒸汽温度和梗丝填充值具有很强的正相关性。进行相关分析，P=0.0000.8；蒸梗蒸汽温度和梗丝填充值有强的正相关关系。R-sq（调整）=99.5%大于80%，拟合方程有意义。回归分析P=0.000

（4）利用回归分析热风温度不同是否对梗丝填充值能力影响显著。同上述步骤一样，对梗丝填充值进行回归分析检验。结论：从散点图可以看出热风温度和梗丝填充值可能具有二次方的关系，对Y值进行加权平均再次观察散点图。绘制箱线图，从中可以看出，热风温度不同时，梗丝填充值有明显差异。方差齐性检验，P

（5）利用回归分析检验风速不同是否对梗丝填充值影响显著。从散点图上可以看出数据比较分散，不能够确定风门开度对梗丝填充值有较大影响。进行相关分析，P值>0.05，可以判定梗丝填充值和风选风门开度大小是没有关系的。说明风速不同不是影响梗丝填充值的主要原因。

4 改进阶段

（1）通过DOE试验确定贮梗时间和蒸梗温度的最佳参数，贮梗时间和蒸梗温度对梗丝的填充值影响存在交互作用，且不弯曲。绘制响应优化图，得出贮梗时间设定为6h，蒸梗温度设定为74°C。

（2）通过DOE试验，对刀辊反馈修正系数，来料高位阀值，刀辊最大速度三个参数进行优化，从而固定参数。进行因子设计、实验分析、因子分析、响应优化，最终得出：修正系数1.04，来料高位阀值430，刀辊最大速度470。

（3）在实际生产中，影响热风温度的主要因素有：排潮阀开度、滚筒转速、热风顺流阀开度与热风逆流阀开度的开度之差。因此，通过DOE试验优化固定烘梗的排潮阀开度，滚筒转速，绝对开度三个参数；进行因子设计、实验分析、因子分析、响应优化，最终得出：排潮阀开度40，滚筒转速20，绝对开度3。

5 控制阶段

首先确定了控制对象，并制定了控制计划。然后通过控制图、可视化管理等过程控制措施进行监控。对优化前后的梗丝填充值进行对比，通过上述参数的改进，提高了梗丝填充值。

参考文献

[1]李晓，纪晓楠，姚二民，等.烟用梗丝加工工艺研究进展[J].贵州农业科学，2013，41（8）：182-186.

[2]郑少华，姜奉华.试验设计与数据处理[M].北京：中国农业大学出版社，2002.