梁小芳+夏東旭+李曉

摘 要：為了提高梗絲出絲率，采用DOE的試驗(yàn)方法進(jìn)行工藝參數(shù)優(yōu)化試驗(yàn)。結(jié)果表明，梗絲出絲率提高了6.09%.出絲率的提高減少了煙梗投入量，降低了生產(chǎn)成本。項(xiàng)目實(shí)施后，進(jìn)一步優(yōu)化了相關(guān)參數(shù)，使梗絲質(zhì)量更加穩(wěn)定，提高了企業(yè)的精細(xì)化加工水平，從而幫助企業(yè)獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益和質(zhì)量效益。

關(guān)鍵詞：DOE模塊；梗絲；出絲率；工藝參數(shù)

中圖分類號(hào)：TS45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.068

在卷煙制造過程中，提高梗絲出絲率可以有效節(jié)約煙梗原料，降低生產(chǎn)成本，提高資源利用率，為企業(yè)創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益，優(yōu)化煙梗工藝參數(shù)，提高煙梗的梗絲出絲率。因此，本文采用DOE 的方法進(jìn)行分析，研究制梗線相關(guān)工藝參數(shù)對(duì)梗絲出絲率的影響，為其他質(zhì)量和生產(chǎn)問題的解決提供可以借鑒的思路和方法。

1 材料與方法

1.1 材料與設(shè)備

將A牌號(hào)四類卷煙作為測(cè)試對(duì)象，所用設(shè)備是制梗線設(shè)備。

1.2 試驗(yàn)方法

在確保其他參數(shù)和指標(biāo)符合工藝技術(shù)要求的條件下，選定A牌號(hào)煙梗進(jìn)行試驗(yàn)，以制梗線的水洗梗水溫、水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速、切絲厚度和風(fēng)選風(fēng)門開度等為試驗(yàn)因素，采用2水平4因子進(jìn)行DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)，根據(jù)因子的個(gè)數(shù)和水平選擇全因子，并安排4個(gè)中心點(diǎn)（即24+4）的試驗(yàn)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

使用Minitab軟件中的DOE模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析

2.1 擬合選定模型和方差分析

依據(jù)DOE試驗(yàn)設(shè)計(jì)分析的步驟分析，不斷修改擬合模型中的“選項(xiàng)”，去掉不顯著的項(xiàng)，重新計(jì)算，最后得到如圖1所示的計(jì)算結(jié)果。

從圖1中可以看出，在主效應(yīng)中，p-value為0.029，表明所選定的模型的效果是顯著的；在彎曲一欄中，p-value為0.558，顯示相應(yīng)變量沒有明顯的彎曲；在失擬一欄中，p-value為0.269，顯示對(duì)相應(yīng)變量的擬合沒有明顯的失擬。

2.2 分析、評(píng)估各效應(yīng)的顯著性和殘差診斷

為了刪除所有效果不顯著的作用，需依次檢驗(yàn)各項(xiàng)效應(yīng)的顯著性。至此可以看出，水洗梗水溫、水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速、切絲厚度和風(fēng)選風(fēng)門開度對(duì)出絲率有顯著的影響，水洗梗水溫與水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速與風(fēng)選風(fēng)門開度的交互作用對(duì)出絲率有顯著的影響。

殘差診斷的目的是根據(jù)殘差狀況來診斷模型的擬合情況，如果數(shù)據(jù)與模型擬合正常，則殘差是正常的。觀測(cè)殘差對(duì)于觀測(cè)值的散點(diǎn)圖，從中可以看到，在觀測(cè)順序的散點(diǎn)圖中，各點(diǎn)是隨機(jī)在水平軸上下無規(guī)則的波動(dòng)，沒有不正常的情況；觀察殘差對(duì)于擬合值的散點(diǎn)圖，從中可以看到散點(diǎn)圖中各個(gè)點(diǎn)沒有“漏斗形”和“喇叭形”，殘差沒有不正常；觀察殘差的正態(tài)性檢驗(yàn)圖，可以看到殘差是服從正態(tài)分布的；觀察殘差對(duì)于各自變量的散點(diǎn)圖，可以看到?jīng)]有彎曲的趨勢(shì)。

2.3 模型改進(jìn)及分析

文中所述內(nèi)容說明，最終的模型是可靠的，可得出回歸方程：Y=0.688 828+0.010 600 1A+0.030 615 3B+4.762 25C+0.364 064D-0.010 960 4A×C+0.000 750 44A×D.

2.3.1 輸出各因子的主效應(yīng)圖、交互作用圖

從圖2、圖3中可以看出，4個(gè)因子對(duì)相應(yīng)變量的影響是顯著的。水洗梗水溫和水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速、水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速和風(fēng)門開度的交互作用對(duì)于相應(yīng)變量的影響是顯著的。

2.3.2 輸出等值線圖、曲面圖

為了確認(rèn)相應(yīng)量所選因子、交互作用影響及其相互間的變化規(guī)律，繪制等值線圖和相應(yīng)曲面圖。從圖4、圖5中可以看出，各個(gè)因子的交互作用對(duì)于相應(yīng)變量的影響是較為顯著的。

2.4 實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化

梗絲出絲率目標(biāo)是屬于“望大”型的，取目前最低值0.847 7，取目標(biāo)值0.90，計(jì)算后得到最大值的計(jì)算結(jié)果，響應(yīng)優(yōu)化后得到最優(yōu)參數(shù)組合。當(dāng)因子A水洗梗水溫取55.069 ℃，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速取42.255 Hz，切絲厚度取0.165 mm，風(fēng)門開度取0.214時(shí)，出絲率將會(huì)達(dá)到0.905 0.

2.5 試驗(yàn)驗(yàn)證即最優(yōu)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化

在來料穩(wěn)定和設(shè)備正常運(yùn)行、其他工藝技術(shù)參數(shù)不變的情況下，設(shè)定水洗梗水溫取55 ℃，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速取42 Hz，風(fēng)門開度取0.2，切絲厚度取0.16 mm，此時(shí)的出絲率達(dá)到89.25%；在來料穩(wěn)定和設(shè)備正常運(yùn)行、其他工藝技術(shù)參數(shù)不變的情況下，設(shè)定水洗梗水溫取55 ℃，水泵電機(jī)轉(zhuǎn)速取42 Hz，風(fēng)門開度取0.2，切絲厚度取0.17 mm，此時(shí)的出絲率達(dá)到89.93%.接下來標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，并下發(fā)執(zhí)行，通過DOE優(yōu)化梗絲出絲率工藝參數(shù)后，出絲率提高了6.09%.

3 結(jié)束語

梗絲出絲率工藝參數(shù)優(yōu)化為多響應(yīng)、多因子的參數(shù)條件優(yōu)化過程，在選擇因子時(shí)，除了要考慮影響變量的因子外，還應(yīng)考慮優(yōu)化過程中與品質(zhì)相關(guān)的因子，在確保產(chǎn)品品質(zhì)的前提下實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的最優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

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〔編輯：白潔〕