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基于MES系统的卷烟制丝工序能力判定 |
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作者：夏永明 韦小玲 |
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传统的制丝工艺质量判定是以工艺达标率（即工艺指标检测数据的合格率）为依据，由于受检测次数（即样本量）的限制，依据小样本量所得出的判定结果不能完全反映整批产品生产过程中工艺质量的实际波动情况；而工序能力指数是表示过程能力公差范围要求程度的量值，用过程受控条件下产品质量特性值的波动幅度来描述。因此，依据工序能力指数Cp,k对生产批所作的质量判定，能客观地反映其生产过程的质量稳定状态，符合《卷烟工艺规范》的指导思想。
1 单指标工序能力指数Cp,ki的计算
工序能力指数的计算，要求给定各工艺指标的设计中心值M及允差ΔT，其计算公式为：
Cp,ki＝（T－2ε）/6δ
式中ε＝｜M－μ｜——偏移量；T＝2ΔT——公差范围；μ——平均值；δ——标准偏差。
计算工序能力指数 Cp,ki，应综合考虑卷烟工艺要求与过程实际控制水平，对设计中心值及允差进行优化，以确保制丝生产全过程在受控条件下进行。
2 综合工序能力指数的计算
根据生产过程的连续性，可将制丝过程划分为叶片处理、叶丝处理和梗丝处理3个工段。各工段综合工序能力指数 Cp,k的计算公式为：
Cp,k＝ΣCp,kiλi/Σλi
式中：Cp,k——单指标工序能力指数；λi——权重系数。
划分工段是为了保证该工段各工艺指标的检测数据在采集时间上能尽量同步；权重系数λi的确定准则，依据各工艺指标的t1－α/2（n－1）分布双尾检验，与其3个显著性水平α下的检验值进行对照，确定4个权重系数λi水平1.0、1.5、2.0、2.5。其中，t值的计算公式为：
式中：μ——平均值；M——设计中心值；n——样本量；δ——标准偏差。
3个显著性水平α依次为0.10、0.05、0.01，具体确定准则见表1。表1 权重系数判定
 t检验是针对正态均值所作的假设检验，反映的是样本均值与中心值的偏离趋势；将其引入作权重系数的确定依据，反映了工艺控制的稳定性，这也符合《卷烟工艺规范》的指导思想，具有一定的优越性。需要指出的是，利用单个总体平均数t检验的显著性水平来确定各工艺指标权重存在一定的局限性，原因是未能考虑到不同指标对最终产品内在质量的影响，而这也正是《卷烟工艺规范》所提出的制丝工序质量评价所要解决的问题。如能结合t检验与制丝工序质量评价的试验结论对各指标权重进行适当调整，则可使其对制丝工序能力的判定更为科学。
3 工段工序能力的判定
根据各工段综合工序能力指数Cp,k的值，进行工艺水平工序能力等级（较高、充分、尚可、不足）的判定。依据工序能力等级评定表，结合本企业实际加工水平制定出的工艺水平能力等级判定依据见表2。需要说明的是，表2所作出的工序能力等级判定，只表明本企业的实际加工水平，与一般工序能力等级评定表的判定水平有一定区别。例如当Cp,k≥1.67时，依据工序能力等级评定表，显示工序能力等级“过高”，即高于表2中Cp,k≥1.00工序能力“较高”的等级；当0.5≤Cp,k＜0.67时，依据工序能力等级评定表，显示为工序能力等级“不足”，但结合本企业的实际加工水平，表2中将其判定为工序能力“尚可”，表明这个工序能力等级企业还是可以接受的。表2 工艺水平质量等级判定
 依据工序能力指数Cp,k对工艺水平所作的判定，并不表示Cp,k越高越好，因此当Cp,k过高或过低时，均应对加工过程进行分析改进。例如当Cp,k≥1.67时，依据工序能力等级评定表，表明其工序能力已过高，在这种情况下，应根据质量控制的目的，若为提高产品质量，可缩小关键或主要项目的公差范围；若为提高效率、降低成本，则可适当放宽波动幅度，降低设备精度等级等。当Cp,k＜0.5时，表示工序能力过低，此时应对加工过程进行分析，查找原因，改进工艺，提高Cp,k。
4 应用实例
依据上述规则，对制丝生产线叶片处理段某一批次的数据进行实例分析，并对其工艺水平质量等级作出判定。其中，各工艺指标检测数据样本量均为n＝181，见表3。表3 叶片处理段工序能力测试结果
 由表3可得出叶片处理段的综合工序能力指数Cp,k＝1.049，说明其工艺水平质量等级为较高。需要指出的是，从单一工艺指标的工序能力指数Cp,ki来看，松片回潮出口水分、叶片加料前流量和叶片加料出口水分3项工艺指标的Cp,ki偏低，因此应进一步加强对相应生产过程的控制，并结合工艺指标的优化设计，确保生产全过程保持在受控条件下，从而提高单一工艺指标的工序能力指数Cp,ki，只有这样才能真实反映实际的制丝加工水平。
本工序能力指数的判定方法，不仅能为制丝产品提供最终的质量判定，还能根据各工艺指标的工序能力指数Cp,ki，实时对各工艺指标的有效性作出判定，为工艺的改进提供数据支持，以便在实际生产中及时对相关指标进行优化。(end)
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(11/8/2008) |
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