卷烟厂制丝SPC质量管控系统的应用实践

一、SPC系统概述

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、质量评价、质量信息追溯等应用于一体，将分布式部署应用于烟草加工的关键流程和关键参数。该系统实施后，卷烟厂制烟过程质量控制模式成功向“防控一体化、技术管理一体化”方向转变。

卷烟厂的SPC系统具有以下特点:

1.它提供具有动态刷新和灵活切换的全局监控视图，自动识别过程异常并启动预报警；

2.提供可定制的流程异常处理流程，确保每个异常都在闭环中记录和管理；

3.配备各种质量分析工具，以支持过程真实性和过程改进；

4.建立结构化的质量经验数据库，对异常管理过程的处置知识进行分类，实现经验知识的网络查询；

5.提供可定制的过程质量评价模型，实现自动化、精细化的质量评价管理；

6.提供质量信息可追溯性和统计分析报告，以支持管理决策。

二、关键应用研究

香烟切碎是一个复杂的物理和化学变化的过程。生产过程中的水分含量、温度、添加物料(香气)的准确性以及各种添加剂的比例对卷烟的内在品质和工艺消耗有重要影响。在这个过程中，产品的含水量、加(香)料比、调配比的控制是以物料流量为基础，动态变化的。在SPC系统的建设和应用过程中，卷烟厂探索研究了加料、加香过程中首末料特殊过程的控制模式、偏斜数据的处理方法、过程异常的闭环管理、基于SPC的过程质量评估等关键应用，积累了一定的实践经验。

1、第一材料过程监控

在制品和料液的流量(香气和糖分等)。)在制丝过程中一般包括头料(流量从零值逐渐上升到目标值并趋于稳定)和尾料(流量从目标值逐渐回落到零值)的过程。在行业中，通常采用人工监控和比对的方式来控制原料和尾料的过程，容易受到人为因素的影响，无法有效识别电子皮带秤故障、烟草堵塞等异常现象。有鉴于此，卷烟厂尝试采用控制图方法，借助SPC系统，实时监测头尾料过程中物料的累计流量和香糖料的累计流量参数。

以第一种材料工艺为例。在安石亚太专家顾问的指导下，工艺研究团队制定了头部物料运行时间的计算规则，利用物流稳态临界点分析法，对满足公差(技术规范限值)的数据点进行科学分组，计算出工艺能力指数(CP)；当Cp≥1.0时，认为流量已进入技术稳态，以距离数据采集起点最远的数据点为稳定临界点，计算数据采集起点至稳定临界点的时间为第一个物料时间。

技术团队对研究品牌100个生产批次的首次投料时间进行研究分析，利用直方图、箱线图等工具观察中位数与平均值的偏离程度，最终确定研究品牌的首次投料基准时间，作为收集每批物料或液体累计流量数据的基准。

研究人员通过SPC系统，自动采集超过25个正常生产批次的累计流量数据，选取单值移动范围控制图(I-MR)作为工具，研究头部物料累计流量的波动情况；借助该系统，我们可以快速地使物料的累计流量控制图在头部进料过程中，同时得到头部进料过程中物料累计流量的控制极限。在SPC系统，研究人员可以直接观察同一品牌每批头料中物料累计流量的波动状态，通过预设的“一点超过控制极限，即判差”规则来检查累计流量的稳定性；最后通过控制图，分析确定物料的累计流量控制限值作为初始控制标准，并通过后续生产批次的数据进行验证，从而确定第一次物料过程中物料的累计流量控制标准。在上述过程完成后，可以开始监控进料过程中物料的累积流量。

每道工序经过第一道材料工序时，过程控制的对象从累计材料流量切换到瞬时材料流量参数，所使用的控制图技术对应切换到控制图类型供不同层次的人使用。

2、偏斜度数据交换技术

统计过程控制技术中的大多数工具和方法都是基于数据正态分布的假设。因此，在使用统计和监测工具之前，需要检查参数原始数据的分布形式，以确定每个参数是否服从正态分布，然后选择合适的工具和方法。

在去除头料、尾料和截止范围的原始数据后，研究人员对制丝过程中的关键参数进行了正态性检验，发现大部分参数为非正态分布，需要进行变换处理，以满足正态分布特征要求，降低误报概率。起初卷烟厂采用Johnson、BOXCOX等常用的变换方法，但未能实现这些偏度参数的有效变换。

在专家顾问的帮助下，参数的原始数据通过SPC系统采用数据分组和算术平均的方法进行自动平滑，最终满足控制图应用的前提要求。

3.过程异常的闭环管理

过程异常闭环管理是保持过程稳定和持续改进的基本要求，也是保证SPC技术进一步应用的重要活动。

卷烟厂以“快速响应、找准机制、妥善处理、防止再次发生”为目标，设计了基于流程导向、团队协作的流程异常闭环管理机制，确保流程异常能够快速妥善处理。

过程异常处理小组由现场操作员、中控管理员、过程技术员、设备维护人员和车间经理组成；以工艺技术人员为核心，现场操作人员、中控管理员、设备维护人员协助。团队成员可以通过合作和相互学习来提高SPC理论知识和实践技能。

在SPC系统的支持下，卷烟厂初步建立了流程异常处理的经验知识管理系统。一方面，验证有效的流程异常处理知识被在线带入经验知识库；另一方面，借助SPC系统平台，为全体员工提供异常处理经验和知识的查询应用，提高了知识的利用率和价值。

通过SPC系统的建设和应用，卷烟厂探索研究了头尾料特殊过程的控制技术、偏斜数据的处理方法、过程异常的闭环管理以及基于SPC技术的过程质量评价模式的建立。实践证明，SPC系统在优化创新卷烟厂工艺质量控制模式方面发挥了显著作用，提高了制丝工艺的稳定性和产品质量水平。