文献标识码：B文章编号：1003-0492（2023）06-066-06中图分类号：TP29

★ 范瑞兆，陶智麟，张占涛，陶铁托，黄启录，毛永炜（中国烟草总公司郑州烟草研究院，河南郑州450001）

★ 魏斌（郑州益盛烟草工程设计咨询有限公司，河南郑州450001）

关键词：加工工艺；过程质量；过程能力；原料消耗

近年来，中国烟草总公司开展了“优秀卷烟工厂创建”和“对标创优”活动，建立了系统的经济指标评价体系^[1]，有力地推进了卷烟厂的职能建设。行业卷烟厂通过实施技术改造及资源的优化整合，在加工技术、生产装备、公辅配套保障及物流信息技术等方面得到了显著提升，企业的生产制造能力也在不断提升。调查发现，学者对卷烟厂制造能力的研究，主要集中在生产的某一环节，如张文文等^[2]和黄麒等^[3]针对松散回潮环节的过程能力评价进行了研究与分析；刘泽春等^[4]通过分析卷烟加料过程能力，实现了加料过程稳态判断及加料

均匀性分析；或对某一卷烟厂进行研究，如文杰等^[5]分析评价了一家卷烟厂制丝关键环节的过程能力；或是针对卷烟加工工艺现状进行分析，如张大波等^[6]分析研究了国内细支烟加工工艺现状，并与常规烟支进行了对比等，但对多家烟厂的生产制造能力进行综合测试与评价分析还未见报道。本文立足卷烟工厂“生产制造”的核心职能定位，选取国内6家近年来经过技术改造的卷烟厂为测试对象，每家烟厂选取一个代表牌号进行生产制造能力综合测试，旨在系统了解改造后卷烟厂的生产制造能力现状，为卷烟厂在生产设计、加工工艺、质量控制、设备管理、降本增效等方面提供参考。

1　材料与方法

1.1　测试对象

选取6家卷烟厂（分布在四川、浙江、甘肃、山西、河南、江苏5省）具有代表性的A、B、C、D、E、F牌号卷烟生产线，测试对象基本情况见表1。

表1  测试对象基本情况

1.2  测试方法

温度、含水率等在线检测数据优先取用在线检测数据，从数据采集系统自动采集。烟丝结构、填充值、整丝率变化率、叶丝宽度、卷烟物理质量和烟气质量等离线数据按照《卷烟工艺规范》（2016版）、GB/T22838《卷烟和滤棒物理性能的测定》、《卷烟》等相关规范^[7-15]的要求进行测试。

为保证测试数据能够表征测试生产线的真实水平，需要去除料头料尾数据对测试的影响，并统一不同厂家数据处理规则（表2），对相关测试数据进行标准化处理。

表2  数据处理规则

2　结果与分析

2.1　制丝工艺流程

A、B、C、D、E、F6个牌号卷烟加工工艺流程均采用单线全配方加工模式，工艺流程并无较大区别，主要区别在于加料方式与烘丝方式（表3）。

表3  测试对象加工方式

2.2　制丝过程质量测试结果

参与测试的6个牌号制丝过程主要质量指标测试结果如表4、表5所示。

表4  制丝过程主要质量指标测试结果

表5  制丝过程主要质量指标测试结果

根据《卷烟工艺规范》要求^[7]，叶丝含水率及烟丝标准偏差≤0.17，从表5可以看出，在叶丝干燥工序除D牌号外，其余牌号基本满足规定。D牌号标准偏差为2.23，与其他牌号相差较大。为分析D牌号数据异常原因，绘制其含水率时间序列图（图1），可以发现，测试过程中有一段时间出口含水率远低于平均值。为查找原因，绘制其同时间流量时间序列图（图2），可以看出，叶丝干燥阶段出口含水率标偏数据异常的原因，主要为测试过程中经历了断流断料。去除断流部分，重新计算出口含水率标准偏差为0.11，处于正常范围内。

图1  D牌号叶丝干燥工序含水率时间序列图

图2  D牌号叶丝干燥工序流量时间序列图

在烟丝含水率中，同样是D牌号不满足《卷烟工艺规范》要求。绘制其烟丝含水率时间序列图（图3），发现其同样有含水率急剧下降的情况，绘制其加香烟丝流量时间序列图（图4），发现同样是断料的原因造成烟丝含水率标准偏差异常。去除断料部分，重新计算烟丝含水率标准偏差，为0.05，符合卷烟工艺规范要求。

图3  D牌号烟丝含水率时间序列图

图4  D牌号烟丝加香流量时间序列图

在加料工序中加料比例变异系数，除F牌号外，均满足《卷烟工艺规范》规定的数值（≤1.0%）。绘制F牌号加料比例时间序列图（图5），发现其加料比例有数次较大波动，因此导致其变异系数较大，不符合《卷烟工艺规范》要求。

图5  F牌号加料比例时间序列图

参与测评烟厂环节的叶丝整丝率、碎丝率、填充值除E牌号填充值外，均满足《卷烟工艺规范》要求（填充值≥4.0cm³/g；整丝率≥80.0%；碎丝率≤2.0%），且碎丝率相较于行业平均水平低0.18%。而烟丝的质量参数中，A、E牌号的填充值不满足《卷烟工艺规范》的要求（≥4.2cm³/g）。

采用气流干燥的F牌号，除碎丝率稍高于采用滚筒干燥的牌号外，其他指标无明显差别。

2.3　制丝过程能力测试结果

制丝过程能力主要从流量稳定性、关键参数变异系数进行测试。牌号D测试期间发生断流断料，因此数据偏离正常值。为统一分析比较生产线实际生产能力，以下计算D牌号数据时，除去断流时间段的数据。各测评牌号流量稳定性测试结果如表6所示。

表6  流量稳定性测试结果

通过观察上表，对比《卷烟工艺规范》中相关标准要求，大部分牌号流量控制能力符合要求，但C牌号在烟丝加香环节、F牌号在松散回潮和烟丝加香环节，与其他牌号相比控制能力相差较大，分别绘制他们的流量时间序列图（图6、图7、图8）。

图6  C牌号烟丝加香工序流量时间序列图

图7  F牌号松散回潮流量时间序列图

图8  F牌号烟丝加香流量时间序列图

从图6可以看出，C牌号烟丝加香工序整体控制能力较差，波动大；从图7可以看出，F牌号松散回潮工序流量出现过急剧波动，导致其变异系数较大；从图8可以看出，即使是已经经过截取过后的数据，F牌号烟丝加香工序料尾流量仍出现较大波动，显示其料尾控制能力较差。

参与测评牌号关键工艺参数测试结果见表7。

表7  关键工艺参数测试结果

观察上表，发现参与测评各牌号关键工艺参数控制良好，仅有F牌号松散回潮回风温度标准偏差大于2，绘制其松散回潮回风温度时间序列图（图9）。

图9  F牌号松散回潮出口温度时间序列图

观察上图可以发现，数据经过截取后料头仍有较长时间为不稳定状态，是造成其标准偏差较大的原因。

2.4　产品质量测试结果

卷烟物理质量测试结果如表8所示。

表8  卷烟物理质量测试结果

从上表可以看出，大部分牌号卷烟物理测试结果良好，E牌号卷烟物理质量控制能力略差，吸阻、硬度均略微超过标准要求。烟支硬度部分，采集到测试数据的厂家均未满足《卷烟工艺规范要求》。

表9为卷烟产品烟气质量指标测试结果。

表9  卷烟产品烟气质量指标测试结果

由上图可以看出，6个牌号焦油含量盒标值与测试值均相差较少，均在0.7mg以下，远小于《卷烟》中所规定的允差要求（盒标焦油量在5mg～10mg时，|盒标值-测试值|≤2.0mg；盒标焦油量≥11mg时，|盒标值-测试值|≤2.5mg）。烟碱方面，6个牌号烟碱含量盒标值与测试值均相差0.1mg左右，低于0.3mg的国标要求（盒标烟碱在0.5mg～1.0mg时，|盒标值-测试值|≤0.20mg；盒标一氧化碳≥1.1mg时，|盒标值-测试值|≤0.03mg）。一氧化碳方面，通过观察上表可以发现盒标值与测试值的差值同样远低于国标要求（盒标一氧化碳在5mg～10mg时，|盒标值-测试值|≤2.0mg；盒标一氧化碳≥11mg时，|盒标值-测试值|≤3.5mg）。

2.5　生产消耗测试结果

原料消耗测试结果如表10所示。

表10  原料消耗测试结果

根据《卷烟工艺规范》中关于原料损耗与消耗指标的要求，万支卷烟原料标准消耗为≤6.9Kg；观察上表可知，除B、C牌号外，其他牌号均未满足要求。鉴于参与测试厂家大部分刚刚经过制丝线升级改造或易地技术改造，生产线仍处于技术调试阶段，因此可能出现消耗过大的现象。

烟用材料损耗测试结果见表11。

表11  烟用材料损耗测试结果

观察上表并对照《卷烟工艺规范》中相关指标要求，可以看出大部分牌号均符合相关工艺要求，但F牌号卷烟纸、滤棒、小盒三项指标均不符合相关规范要求。生产F牌号的卷烟厂刚刚经过易地技术改造，可能仍在经历技术调整，需关注辅材损耗问题。

参与测评牌号生产线有效作业率见表12。

表12  生产线有效作业率

根据《卷烟工艺规范》中关于生产效率指标的要求，主要设备有效作业率≥95.0%，生产线综合有效作业率≥85.0%，对照发现，参与测评牌号大部分未达到要求。调查其主要原因，主要是生产安排不饱满，实际运行天数未达到设计运行天数，并且日作业时间达不到16小时；另一方面原因为设备预热时间、批间时间、换批时间较长。各工厂需通过进一步优化排产计划，尽量安排集中连续生产，加强设备保养与维护，努力缩短预热时间及换批时间，提高设备与工艺参数控制水平，进一步提升有效作业率，进而降低企业运营成本与能源消耗。

3　结论与讨论

（1）各卷烟厂在经过制丝线升级改造或易地技术改造后，生产制造能力均获得了较大提升，过程控制能力强，能满足《卷烟工艺规范》相关要求，能满足卷烟厂高质量生产要求。

（2）多数卷烟厂制丝生产线测试期间生产能力总体表现较好，但部分烟厂物料流量控制能力仍需提高。物料稳定性关系到生产过程中各关键参数的稳定性，减少断料、料头料尾时间等因素，可有效保障生产过程中各参数稳定性。

（3）各卷烟厂生产过程中原料消耗较大，主要原因是刚刚经过技术改造，生产线仍处于技术调试过程中。建议高度重视原料消耗问题，降低消耗，提高效能。

（4）各卷烟厂生产线有效作业率均未达到相关规范要求，应合理安排生产时间，优化排产，提升有效作业率，降低企业运营成本与能源消耗。

作者简介：

范瑞兆（1994-），男，河南漯河人，工程师，硕士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，研究方向为烟草工艺及智能制造。

陶智麟（1975-），男，河南许昌人，高级工程师，学士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，研究方向为烟草工艺及智能制造。

张占涛（1981-），男，河南开封人，高级工程师，硕士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，研究方向为烟草工艺及智能制造。

陶铁托（1982-），男，重庆人，高级工程师，硕士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，研究方向为烟草工艺及智能制造。

黄启录（1985-），男，山东菏泽人，高级工程师，硕士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，研究方向为烟草工艺及智能制造。

毛永炜（1987-），男，甘肃武威人，工程师，硕士，现就职于中国烟草总公司郑州烟草研究院，主要研究方向为烟草工艺及智能制造。

魏　斌（1984-），男，河南三门峡人，高级工程师，学士，现就职于郑州益盛烟草工程设计咨询有限公司，主要研究方向为烟草工艺及智能制造。

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摘自《自动化博览》2023年6月刊