卷烟厂制丝SPC质量管控系统的应用实践

卷烟厂建立了具有行业特色的SPC系统，集数据采集、过程监控、过程分析、异常处理、质量考评、质量信息追溯等应用于一体，采用分布式部署方式应用于制丝加工的关键工序和重点参数。系统实施后，卷烟厂制丝工艺质量控制模式实现了向“防控一体、技术与管理相融合”方向的成功转换。

卷烟厂的SPC系统具有以下几个特点：

1、提供了动态刷新、灵活切换的全局监控视图，自动识别过程异常并发起预报警；

2、提供可自定义的过程异常处置流程，确保每处异常得到记录和闭环管理；

3、配置了门类丰富的质量分析工具，支持工艺写实和过程改进；

4、设立结构化的质量经验库，分类管理过程异常的处置知识，实现经验知识网络化查询；

5、提供可自定义的工艺质量考评模型，实现自动化、精细化的质量考评管理；

6、提供质量信息追溯和统计分析报表，支持管理决策。

关键应用研究

卷烟制丝是一个复杂的物理和化学变化过程，其生产过程的含水率、温度、加料（香）精度以及各种掺配物的比例，对卷烟内在质量和工艺消耗有着重要的影响；且这一过程在制品的含水率、加料（香）比例及掺配比例的控制以物料流量为基准、呈动态变化。卷烟厂在建设、应用SPC系统中，对行业普遍困扰的加料、加香工序的头料和尾料特殊过程的控制方式、偏态数据处理方法、过程异常闭环管理以及基于SPC的工艺质量考核等关键应用进行了探索与研究，积累了一定的实践经验。

1、头料过程的监控

制丝过程的在制品流量和料液（香糖料等）流量普遍包含头料（流量从零值逐步上升到目标值并趋于稳定）、尾料（流量从目标值逐步回落到零值）过程。行业内对头料、尾料过程控制，通常采用人工监视和比对方式，容易受人为因素影响，不能有效地识别电子皮带秤故障、卡烟丝等异常现象。对此，卷烟厂尝试应用控制图方法，借助SPC系统对头料、尾料过程的物料累计流量及香糖料累计流量参数进行实时监控。

以头料过程为例。在安世亚太专家顾问的指导下，工艺研究团队制定了统计头料运行时间的规则，采用物料流量稳态临界点分析方法，对满足允差（技术规格限）范围的数据点进行科学分组，计算过程能力指数（Cp）；当Cp≥1.0时，即认定流量进入技术稳态，并将距离数采启始点最远的数据点作为稳定临界点，计算从数采起始点到稳态临界点之间的时间即为头料时间。

工艺技术团队对研究牌号的100个生产批次的头料时间进行研究、分析，采用直方图、箱线图等工具，观测中位数与平均值的偏离程度，最终确定了研究牌号的头料基准时间，并将其作为采集各批次物料或料液的累计流量数据的基准。

研究人员通过SPC系统，自动采集了超过25个正常生产批次的头料累计流量数据，选择单值移动极差控制图（I-MR）作为研究头料累计流量波动的工具；并在系统辅助下，快速制作出头料过程物料累计流量控制图，同时得到头料过程的物料累计流量控制限。研究人员在SPC系统中可以直接观测到同牌号各批次头料过程物料累计流量的波动状态，通过预设的“一点超出控制限即判异”规则对累计流量的稳定性进行检验；最终通过分析控制图，确定物料累计流量控制限作为初始控制标准，并通过后续生产批次数据予以验证，从而确定头料过程的物料累计流量控制标准。完成上述过程后，便可开始对头料过程的物料累计流量实施监控。

当各工序加工经历了头料过程后，过程控制的对象从物料累计流量切换到物料瞬时流量参数，所使用的控制图技术也相应转换到面向不同层次人员应用的控制图类型。

2、偏态数据换技术

SPC技术中多数工具和方法都是基于数据呈正态分布性的假设前提下使用，因此在使用统计、监控工具前需要检验参数原始数据的分布形态，以确定各参数是否服从正态分布，并在此基础上选择适合的工具与方法。

在剔除头料、尾料和断流范围的原始数据后，研究人员对制丝过程的关键参数进行正态性检验，发现大部分参数呈现非正态分布，需要对其予以变换和处理，以满足正态分布特性要求、减少虚假报错概率。卷烟厂最初使用Johnson、BOXCOX等常用变换方法，但未能实现对这些偏态参数的有效转换。

在专家顾问帮助下采用数据分组、算术平均的方法，由SPC系统自动对参数原始数据作平滑处理，最终满足了控制图应用的前提要求。

3、过程异常闭环管理

过程异常闭环管理是维护过程稳定、持续改进过程的基本要求，也是保证深入推进SPC技术应用的重要活动。

卷烟厂以“快速响应、查明机理、妥善处理、防止复发”为目标，设计了以流程为导向、以团队协作为基础的过程异常闭环管理机制，以保证过程异常得到快速、妥善处理。

由现场操作工、中控管理员、工艺技术员、设备维修员及车间管理人员组成过程异常处理团队；并以工艺技术人员为核心，现场操作工、中控管理员、设备维修员予以协助。团队成员通过配合协作、相互学习，SPC理论知识和实践技巧均得到提升。

在SPC系统的支持下，卷烟厂初步建立了过程异常处置经验知识管理体系，一方面将验证有效的过程异常处置知识在线纳入经验知识库；另一方面，也借助SPC系统平台，为全体员工提供异常处置经验知识的查询应用，提升了知识的利用率和价值。

通过SPC系统的建设和应用，卷烟厂对对头料、尾料特殊过程的控制技术、偏态数据的处理方法、过程异常闭环管理以及建立基于SPC技术的工艺质量考评模式等进行了探索和研究。实践证明，SPC系统对优化和创新卷烟厂的工艺质量控制模式发挥了显著作用，提升了制丝加工的过程稳定和产品的质量水平。