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        基于謝寧方法的KDF4機組濾棒吸阻穩(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?,該文介紹了采用謝寧方法[3]提升濾棒吸阻穩(wěn)定性的研究實例。

        1 材料與方法

        1.1 設(shè)備與儀器

        1.1.1 KDF4成型機

        KDF4 成型機是由德國HAUNI 公司設(shè)計的,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

        QTM 綜合測試臺是英國斯茹林公司為煙草行業(yè)設(shè)計的綜合測試臺,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,識別可能對濾棒吸阻標(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)定性試驗因子表

        1.2 2 變量搜索試驗

        1.2.2.1 試驗條件

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

        1.2.2.2 球場試驗

        試驗原理:重復(fù)3 次高水平和低水平試驗,判斷是否同時滿足以下2 個條件。

        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3 時,在置信度為95%且2 組均值有顯著差異時的閥值;MdAllHigh為全高水平下試驗結(jié)果的中位數(shù);MdAllLow為全低水平下試驗結(jié)果的中位數(shù);

        R為全高與全低水平下試驗結(jié)果極差的差值。

        1.2.2.3 因子篩選

        選取第一個因子,將其設(shè)置為低水平,其余因子保持高水平進(jìn)行試驗,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,按這個規(guī)則對每個因子進(jìn)行試驗。

        1.2.2.4 因子分析

        將關(guān)鍵因子兩兩進(jìn)行交互作用并對其進(jìn)行分析,觀察主效應(yīng)及交互效應(yīng),效應(yīng)的絕對值越大,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

        根據(jù)變量搜索試驗得出因子重要度的排序,如果都為部分翻轉(zhuǎn),就采用全析因試驗進(jìn)一步對重要的因子(一般因子數(shù)不超過4 個)進(jìn)行研究,全析因試驗[7]可以正確地識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 變量搜索試驗的結(jié)果分析

        使用“亞龍展旗S-DOE 軟件”變量搜索工具,整個過程共分為4 個階段,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 球場試驗結(jié)果分析表

        圖1 變量搜索試驗初始階段圖

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

        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證結(jié)果分析見表3,分析如圖2 所示。

        圖2 全析因試驗因子重要度排序圖

        根據(jù)表3 可以得出,8 個因子均產(chǎn)生部分翻轉(zhuǎn)、一起交換以及完全翻轉(zhuǎn),說明8 個因子對吸阻標(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)。各個因子對濾棒吸阻標(biāo)偏影響度排名及因子方向見表4。其中,輸送噴氣、V1/VKDF、一級開松氣壓、二級開松氣壓、三級開松氣壓和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。

        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

        2.2.1 全析因試驗設(shè)計

        在根據(jù)全析因試驗原理[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,各因子分別編號為A、B、C 和D),設(shè)計24+4 個中心點,共計20 組試驗,取樣方式與變量搜索試驗相同,試驗過程見表5。

        表5 全析因試驗設(shè)計表

        2.2.2 全析因試驗結(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,輸送噴氣設(shè)定為23%或25%時,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,吸阻標(biāo)偏達(dá)最低值且與輸送噴氣為25%時差異較大。

        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)變量搜索試驗得出的因子方向及全析因試驗得出的關(guān)鍵因子可知,在KDF4 成型機組上對最優(yōu)參數(shù)進(jìn)行驗證跟蹤,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,彌補了傳統(tǒng)研究方法多因子試驗次數(shù)較多的缺點。結(jié)果表明,V1/VKDF、制動輥V0 生產(chǎn)壓力以及輥速比等因素對濾棒吸阻均有一定的影響,通過變量搜索試驗及全析因試驗得出最優(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,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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