制叶片加工过程中真空回潮工序西格玛水平影响因素分析
摘要：真空回潮是制丝生产第一道影响产品内在质量的主要工序。真空回潮工序西格玛水平是评价该工序加工水平的重要指标，本文对真空回潮工序西格玛水平的影响因素进行研究。
关键词：真空回潮；含水率；温度；叶片；西格玛水平
真空回潮工序叶片含水率、叶片温度是评价真空回潮工序西格玛水平的两个重要指标。我们以青岛卷烟厂生产的泰山（华贵）牌号为例，展开研究。
1 真空回潮工序西格玛水平定义
1.1 西格玛水平计算模型
在确定西格玛水平计算模型时，计算每个关键质量特性的质量水平（合格率），再用几何平均的方法计算该生产环节的综合合格率，然后通过直接计算或查表转换为该过程的西格玛水平。其中，各生产环节综合合格率由该环节所包含的关键质量特性的合格率按权重进行综合合成。[1][2]
计算公式如下：
式中：Y1n：该环节内各关键质量特性的合格率；
An：关键质量特性的权重（A1+A2+A3+…An=1）。
1.2 真空回潮工序西格玛水平计算方法
物料出口水分和出口温度是真空回潮工序的两个关键质量特性，二者均是评价真空回潮工序加工水平的重要指标，其权重分别取0.5，因此项目中我们对Y进行如下定义：
式中：
Y：真空回潮工序综合合格率（%）；
Y1：真空回潮出口水分合格率（%）；
Y2：真空回潮出口温度合格率（%）。
2 真空回潮工序工作原理分析
我们根据真空回潮机运行情况，对真空回潮工作原理进行分析，真空回潮机工艺过程由抽空、加潮、保压、回抽、破空五个阶段组成：
1.抽空过程：利用蒸汽喷射器将密闭真空回潮机内部水汽抽出，烟叶细胞内水汽迅速向外扩散，使烟叶组织空隙内形成真空。
2.加潮过程：采用底部加潮模式，蒸汽和水通过加潮器形成蒸汽雾化水，进入真空回潮箱体，与烟叶发生传质、传热作用，实现增温增湿。
3.保压过程：水汽和烟叶继续进行能量的传递。
4.回抽过程：带走多余的水汽。
5.破空过程：使真空回潮机内压力和大气压平衡。
我们通过上述工作原理及过程分析，运用头脑风暴、树图分析、FMEA分析、排列图等六西格玛工具，找到影响真空回潮工序西格玛水平的5项潜在关键因素：加潮水阀门开度设置不合理、加潮水停止真空度设置不合理、循环水温过高、工作蒸汽压力不足、回抽停止真空度设置不合理、加潮汽停止真空度设置不合理、环境温湿度变化大、物料在外滞留时间不一致。
3 真空回潮工序西格玛水平影響因素分析
3.1 环境温湿度的影响分析
我们针对真空回潮出口物料温度、水分与真空区域环境温湿度进行矩阵图分析如下：
结果表明：真空回潮出口温度与真空回潮区域环境温度显著相关，真空区域环境温度增加，真空回潮工序物料出口温度增加；真空回潮出口水分与真空回潮区域环境湿度显著相关，真空区域环境湿度增加，真空回潮工序出口水分增加。
3.2 抽空过程循环水温度的影响分析
在抽空过程，循环水将抽空过程中的可凝气体冷凝为水，降低抽空过程工作负荷，以保证抽空过程的连续性。当循环水温度过高时，冷凝效果会有所下降，抽空质量随之下降，一次抽真空停止真空度与循环水温度可能存在相关性。
针对循环水温度与一次抽真空停止真空度进行回归分析，分析结果表明：循环水温度是影响一次抽空停止真空度的显著原因。一次抽空停止真空度与循环水温存在如下关系：
一次抽空停止真空度 = 275 + 23.4 循环水温度
3.3 回抽过程回抽停止真空度的影响分析
我们进行了散点图、拟合线图和多项式回归分析，分析结果表明：回抽停止真空度是影响出口温度的显著原因，回归方程如下：
出口温度 = 32.05 + 10.88 回抽停止真空度 0.3984 回抽停止真空度**2 + 0.004870 回抽停止真空度**3
3.4 加潮过程（加潮水阀门开度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度）的影响分析
加潮水阀门开度、加潮水停止真空度、加潮汽停止真空度是真空回潮工序加潮过程的三个重要工艺参数，我们通过DOE实验设计进行三因子的影响分析。采用三因
子两水平试验方案，取5个中心点，2次角点仿行，共21次试验，另外考虑到要关注出口水分和出口温度两个响应变量的情况，响应变量采用真空回潮工序综合合格率。
通过响应曲面分析，我们最终获得以下回归方程：
综合合格率=939.179 + 0.583056*加潮水阀门开度 + 13.3376*加潮水停止真空度+ 28.9255*加潮汽停止真空度 0.231493*加潮水停止真空度**2 0.228120*加潮汽停止真空度**2 0.0571667*加潮水停止真空度*加潮汽停止真空度。
通过响应优化器获得最优解：加潮水阀门开度22%，加潮水停止真空度21.3KPa，加潮汽停止真空度60.7KPa，综合合格率可达到94.0749%。
4 结语
通过真空回潮工序工作原理分析及六西格玛工具，找到影响真空回潮工序西格玛水平的潜在因素。通过环境温湿度矩阵图，找到温湿度与真空回潮工序水分及温度的影响关系；通过回归分析，找到抽空过程和回抽过程相关工艺参数的关系方程；通过DOE试验设计，找到加潮过程三因子的最优值，设定加潮水阀门开度22%、加潮水停止真空度21.3KPa、加潮汽停止真空度60.7KPa，可使真空回潮工序西格玛水平达到最优值，能有效提高梗丝利用率和卷烟加工工艺品质。
参考文献：
[1]YC/T2952009，卷烟制造过程能力测评导则（S）.
[2]何桢.六西格玛管理（M）.第三版.北京：中国人民大学出版社，2014.
