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        基于謝寧方法的KDF4機(jī)組濾棒吸阻穩(wěn)定性改進(jìn)

        2021-02-11 05:59:02楊蕊艷邢偉標(biāo)
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2021年22期
        關(guān)鍵詞:濾棒穩(wěn)定性效應(yīng)

        朱 軼 楊蕊艷 邢偉標(biāo) 鄭 炯 薛 嫄

        (上海煙草集團(tuán)有限責(zé)任公司,上海 200082)

        謝寧方法是以美國著名質(zhì)量專家多利安·謝寧(Dorian Shainin)[1]的名字命名,是一套解決產(chǎn)品制造過程質(zhì)量問題的方法和工具[2]。包括多變量分析、部件搜索、成對(duì)比較、變量搜索以及全析因等工具。目前,行業(yè)內(nèi)采用謝寧方法提升濾棒吸阻穩(wěn)定性的相關(guān)研究較少?;诖耍撐慕榻B了采用謝寧方法[3]提升濾棒吸阻穩(wěn)定性的研究實(shí)例。

        1 材料與方法

        1.1 設(shè)備與儀器

        1.1.1 KDF4成型機(jī)

        KDF4 成型機(jī)是由德國HAUNI 公司設(shè)計(jì)的,由開松、增塑、成型、切割以及裝盤組成[4]。

        1.1.2 QTM(cerulean)綜合測試臺(tái)

        QTM 綜合測試臺(tái)是英國斯茹林公司為煙草行業(yè)設(shè)計(jì)的綜合測試臺(tái),用于檢測卷煙和濾棒的物理指標(biāo)[5]。

        1.2 方法

        1.2.1 懷疑因子生成及篩選

        根據(jù)生產(chǎn)工藝梳理過程的輸入及輸出,識(shí)別可能對(duì)濾棒吸阻標(biāo)偏產(chǎn)生影響的因子[6],并確定高低水平,見表1。

        表1 濾棒吸阻穩(wěn)定性試驗(yàn)因子表

        1.2 2 變量搜索試驗(yàn)

        1.2.2.1 試驗(yàn)條件

        設(shè)備在正常運(yùn)行狀態(tài)下,保持同一班次、同一成型機(jī)以及同一車速,每次調(diào)整試驗(yàn)參數(shù)后,先穩(wěn)定運(yùn)行2 min,再運(yùn)行10 min(以在線取樣產(chǎn)生30 個(gè)樣本為準(zhǔn),檢測濾棒的重量、吸阻和圓周)。

        1.2.2.2 球場試驗(yàn)

        試驗(yàn)原理:重復(fù)3 次高水平和低水平試驗(yàn),判斷是否同時(shí)滿足以下2 個(gè)條件。

        條件一:是否所有高水平的讀數(shù)好于低水平的讀數(shù)?

        判定系數(shù)1.25[6]表示當(dāng)2 組樣本為3 對(duì)3 時(shí),在置信度為95%且2 組均值有顯著差異時(shí)的閥值;MdAllHigh為全高水平下試驗(yàn)結(jié)果的中位數(shù);MdAllLow為全低水平下試驗(yàn)結(jié)果的中位數(shù);

        R為全高與全低水平下試驗(yàn)結(jié)果極差的差值。

        1.2.2.3 因子篩選

        選取第一個(gè)因子,將其設(shè)置為低水平,其余因子保持高水平進(jìn)行試驗(yàn),再將選取的因子設(shè)置為高水平,其余因子保持低水平進(jìn)行試驗(yàn),按這個(gè)規(guī)則對(duì)每個(gè)因子進(jìn)行試驗(yàn)。

        1.2.2.4 因子分析

        將關(guān)鍵因子兩兩進(jìn)行交互作用并對(duì)其進(jìn)行分析,觀察主效應(yīng)及交互效應(yīng),效應(yīng)的絕對(duì)值越大,因子越重要,效應(yīng)的正負(fù)可以用來判斷高低水平的方向。

        1.2.3 全析因試驗(yàn)

        根據(jù)變量搜索試驗(yàn)得出因子重要度的排序,如果都為部分翻轉(zhuǎn),就采用全析因試驗(yàn)進(jìn)一步對(duì)重要的因子(一般因子數(shù)不超過4 個(gè))進(jìn)行研究,全析因試驗(yàn)[7]可以正確地識(shí)別和量化因子的主效應(yīng)及各階交互作用。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 變量搜索試驗(yàn)的結(jié)果分析

        使用“亞龍展旗S-DOE 軟件”變量搜索工具,整個(gè)過程共分為4 個(gè)階段,分別為初始階段、球場階段、篩選階段以及析因分析。

        初始階段,如圖1 所示。球場階段,見表2。

        表2 球場試驗(yàn)結(jié)果分析表

        圖1 變量搜索試驗(yàn)初始階段圖

        球場階段顯示:同時(shí)滿足條件一、條件二就可以進(jìn)行下一步因子篩選試驗(yàn)。

        篩選階段結(jié)果見表3,分析如圖2 所示。因子篩選及一起交換驗(yàn)證結(jié)果分析見表3,分析如圖2 所示。

        圖2 全析因試驗(yàn)因子重要度排序圖

        根據(jù)表3 可以得出,8 個(gè)因子均產(chǎn)生部分翻轉(zhuǎn)、一起交換以及完全翻轉(zhuǎn),說明8 個(gè)因子對(duì)吸阻標(biāo)偏都有影響,因子間的交互作用需要進(jìn)一步進(jìn)行因子分析。

        表3 因子篩選及一起交換驗(yàn)證結(jié)果分析表

        析因分析階段如下。將關(guān)鍵因子兩兩進(jìn)行交互作用,并對(duì)其進(jìn)行分析,觀察主效應(yīng)、交互效應(yīng)及其方向,得出因子的重要度排名(見表4)。各個(gè)因子對(duì)濾棒吸阻標(biāo)偏影響度排名及因子方向見表4。其中,輸送噴氣、V1/VKDF、一級(jí)開松氣壓、二級(jí)開松氣壓、三級(jí)開松氣壓和V3/V2 比較重要。根據(jù)謝寧方法需要進(jìn)一步開展全析因試驗(yàn)。

        表4 因子主效應(yīng)重要度排序及因子方向表

        2.2 全析因試驗(yàn)

        2.2.1 全析因試驗(yàn)設(shè)計(jì)

        在根據(jù)全析因試驗(yàn)原理[8]確定輸送噴氣(生產(chǎn))、開松氣壓、V1/VKDF 以及V3/V2 的高低水平后(為使后文表達(dá)方便,各因子分別編號(hào)為A、B、C 和D),設(shè)計(jì)24+4 個(gè)中心點(diǎn),共計(jì)20 組試驗(yàn),取樣方式與變量搜索試驗(yàn)相同,試驗(yàn)過程見表5。

        表5 全析因試驗(yàn)設(shè)計(jì)表

        2.2.2 全析因試驗(yàn)結(jié)果分析

        使用Minitab 軟件分析因子主效應(yīng)及各階交互作用的重要度排序如圖2 所示。模型P值<0.05,模型有效,A 與AB是濾棒吸阻穩(wěn)定性的關(guān)鍵因子,AB 的交互作用如圖3 所示。殘差圖未見異常,表明當(dāng)開松氣壓為12 kPa 時(shí),輸送噴氣設(shè)定為23%或25%時(shí),吸阻標(biāo)偏差異較小,當(dāng)開松氣壓為15 kPa 且輸送噴氣為23%時(shí),吸阻標(biāo)偏達(dá)最低值且與輸送噴氣為25%時(shí)差異較大。

        圖3 殘差及交互作用圖(1)

        圖3 殘差及交互作用圖(2)

        2.3 生產(chǎn)驗(yàn)證結(jié)果分析(數(shù)據(jù)、圖表和結(jié)論)

        根據(jù)變量搜索試驗(yàn)得出的因子方向及全析因試驗(yàn)得出的關(guān)鍵因子可知,在KDF4 成型機(jī)組上對(duì)最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證跟蹤,結(jié)果顯示改進(jìn)后濾棒吸阻標(biāo)準(zhǔn)偏差大約降低了5 Pa(如圖4 所示),改善幅度約為6%,效果顯著。

        圖4 濾棒吸阻穩(wěn)定性改進(jìn)前后對(duì)比

        3 結(jié)論

        基于謝寧方法[9],通過多參數(shù)研究,逐步分析影響濾棒吸阻穩(wěn)定性的關(guān)鍵因子及其他因子的設(shè)定方向,彌補(bǔ)了傳統(tǒng)研究方法多因子試驗(yàn)次數(shù)較多的缺點(diǎn)。結(jié)果表明,V1/VKDF、制動(dòng)輥V0 生產(chǎn)壓力以及輥速比等因素對(duì)濾棒吸阻均有一定的影響,通過變量搜索試驗(yàn)及全析因試驗(yàn)得出最優(yōu)參數(shù)組合并在生產(chǎn)中應(yīng)用,吸阻標(biāo)偏降低6%,提升了濾棒吸阻的穩(wěn)定性。同時(shí),從來料角度來看,也提升了卷煙吸阻的質(zhì)量水平。

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