范磊，楊龍飛，劉陽，楊志強，董歡歡，張紹卿，王海宇，李超

基于擬合優(yōu)度檢驗的卷煙卷制過程質量一致性評價

范磊1，楊龍飛1，劉陽1，楊志強1，董歡歡1，張紹卿1，王海宇2，李超3

（1.河南中煙工業(yè)有限責任公司 許昌卷煙廠，河南 許昌 461000；2.鄭州大學 商學院，鄭州 450001；3.河南中心線電子科技有限公司，鄭州 450004）

為解決當前卷煙卷制評價方式粗放，通常只重視質量結果而忽視過程質量差異的問題，建立同一牌號卷煙在不同機臺、不同班組的加工質量一致性綜合評價方法。采用擬合優(yōu)度檢驗的方法建立卷煙卷制過程質量一致性評價方法，并采用判斷矩陣確定質量特性的權重，并進行質量一致性綜合評價。選取黃金葉（樂途）品牌在卷煙卷制過程中的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)，運用新構建的評價模型對3個機臺的煙支質量、吸阻、端部落絲等7個質量特性進行質量一致性綜合評價，并有效識別出了機臺之間存在的質量差異。該綜合評價方法能夠對卷煙多加工過程之間的差異進行有效識別和評價，實現(xiàn)了由結果評價向過程評價的轉變，具有良好的評價能力和可操作性。

擬合優(yōu)度檢驗；判斷矩陣；質量一致性；綜合評價

隨著卷煙企業(yè)組織結構調整的不斷深化，卷煙品牌整合擴張的步伐日益加快，同一牌號多加工過程的現(xiàn)象已經變得非常普遍，產品質量的均質化已成為行業(yè)關注的重要課題，也是各卷煙企業(yè)亟須解決的關鍵問題<[1]。均質化是保證卷煙加工品質一致性、質量穩(wěn)定性的要求，也是行業(yè)適應大品牌、大市場發(fā)展戰(zhàn)略的技術支撐[2]。為保證產品的均質化，就需要對相同牌號卷煙的不同生產過程之間的質量一致性進行科學合理的評價分析，找出存在的質量差異并及時糾正。當前行業(yè)中對卷煙質量評價主要集中在來料的質量穩(wěn)定性評價和卷煙成品的質量水平評價上，比如楚文娟等[3]采用標準分評價法對多個產地的煙梗原料可用性進行質量評價，以便于煙梗配方的數(shù)字化設計；陳壯壯等[4]從工商交接的角度分析了煙葉包內等級內在質量一致性和可接受程度；石鳳學等[5]運用歐式距離系數(shù)法從煙氣成分、化學指標、感官指標和物理指標等4個方面對卷煙質量進行評價；楊博等[6]從消費者的角度采用配對比較的方法對規(guī)格相近的卷煙產品進行質量比較評價；陶永峰等[7]運用層次分析法和灰色關聯(lián)分析法，從物測、煙氣、感官等多個方面建立了卷煙綜合質量評價模型；陳得麗等[8]結合層次分析法和模糊算法構建了制絲過程的多層次綜合評價方法；湯曉東等[9]采用煙絲裂解產物指紋圖譜對卷煙煙絲質量進行評價比較等。綜上，對過程質量的評價還比較缺乏，實際應用中多采用均值、標偏、過程能力指數(shù)等作為評價指標，評價方法較為單一，無法綜合全面比較生產過程的加工質量，尤其是在分布非正態(tài)，以及過程處于非平穩(wěn)狀態(tài)時往往不夠準確、完善和充分[10-12]。針對過程質量一致性，行業(yè)內的研究還較少，僅有李文偉等[13]從制絲過程批次間質量一致性分析的角度對制絲過程質量進行優(yōu)化控制，而對卷制過程質量一致性的探討還未見報道。為此，本研究基于擬合優(yōu)度檢驗，提出卷煙卷制過程質量一致性評價模型，對同一牌號產品在同一機臺不同班組、同一生產企業(yè)不同機臺進行卷制時的整體加工質量進行綜合評價，同時也對異地送絲等情形下同一牌號產品在不同生產企業(yè)的卷制過程提出可供參考的質量評價方法，為均質化生產水平的提高提供決策依據(jù)。

1 評價模型建立

(5)

由此就有過程B相對過程A的質量一致性綜合評價卡方統(tǒng)計量：

其中，為卡方分布的自由度：

2 卷制過程質量一致性評價應用

2.1 數(shù)據(jù)對象

以許昌卷煙廠某二類卷煙的3個生產機臺的卷制過程數(shù)據(jù)作為分析對象，用機臺A、B、C來表示。采集3個機臺的煙支質量、圓周、吸阻、總通風率、硬度、含末率、端部落絲量等7個過程質量數(shù)據(jù)，其中，前4個質量數(shù)據(jù)由在線綜合測試臺每5 min抽樣檢測一次，共抽樣180組并分別計算平均值，因此，前4個質量特性數(shù)據(jù)的樣本數(shù)1=2=3=4=5=180；而含末率和端部落絲量由質檢人員每隔10 min人工抽樣檢測得到，共抽樣90組并分別計算平均值，因此后2個質量特性數(shù)據(jù)的樣本數(shù)6=7=90。

2.2 指標權重設計

指標權重的設計一般根據(jù)各指標對最終產品質量的重要程度來確定，權重的設計方法有很多，比如定量統(tǒng)計法、專家打分法、對偶比較法等[16]。為了更客觀地對各質量特性的重要程度進行評價，本研究采用由多位車間質量管理人員共同比較兩兩成對指標的重要性建立判斷矩陣來量化計算各指標的權重（表1）。

2.3 子區(qū)間劃分

在擬合優(yōu)度2的檢驗中，將連續(xù)分布用離散分布逼近，稱為有限離散化，即對連續(xù)型數(shù)據(jù)進行分區(qū)[18]。由于2統(tǒng)計量的計算是基于分區(qū)的，因此，分區(qū)方式在很大程度上會影響擬合優(yōu)度檢驗的有效性。通?？梢圆捎肳ald[19]建議的等概率分區(qū)的方法，即分區(qū)后每個子區(qū)間的概率基本相同，子區(qū)間的個數(shù)為：

表1 質量特性重要度判斷矩陣

Tab.1 Judgment matrix for importance of quality characteristics

表2 各質量特性的子區(qū)間劃分

Tab.2 Sub-interval division of all the quality characteristics

2.4 卡方統(tǒng)計量計算

按照表2的子區(qū)間劃分，分別統(tǒng)計各機臺的質量特性數(shù)據(jù)落在各子區(qū)間的個數(shù)，如各機臺質量數(shù)據(jù)落在16個子區(qū)間的頻數(shù)見表3。

表3 質量頻數(shù)統(tǒng)計

Tab.3 Statistics for weight frequency

2.5 一致性評價

表4 各質量特性的卡方統(tǒng)計量

Tab.4 Chi-square statistics for all the quality characteristics

3 結果分析與討論

本研究提出一種對卷煙卷制過程中質量一致性進行綜合評價的方法，與已有的一些行業(yè)卷煙質量評價方法存在較大的區(qū)別，具體如下：

1）評價對象不同。已有的很多卷煙質量評價方法主要針對生產結果數(shù)據(jù)進行評價，從物測、外觀、感官、化學等多個方面建立評價體系進行全面評價，以說明某牌號卷煙的質量水平，而本研究主要針對過程質量狀況，從可調可控的角度及時發(fā)現(xiàn)并反饋不同生產過程之間是否存在質量差異，利于過程控制。

2）評價指標不同。已有的質量評價方法的評價指標主要來源于行業(yè)要求和顧客感知，比如理化指標、感官指標等的評價，評價指標相對固定，而本研究的評價指標主要根據(jù)生產過程的需要，管理人員可以根據(jù)實際情況對質量特性的選擇及其指標權重進行必要的調整。

3）評價數(shù)據(jù)不同。多數(shù)卷煙質量評價主要基于過程質量特性服從正態(tài)分布的前提為假設，多采用均值、方差、CPK等一個或幾個計算結果進行評價，數(shù)據(jù)量相對較少，而本研究則可充分利用卷煙過程數(shù)據(jù)量較大的優(yōu)勢，不依賴于所服從的分布，對不服從正態(tài)分布的質量特性指標也能夠有效評價，同時還能夠避免均值、方差等單個數(shù)據(jù)不能完全揭示生產過程狀況的問題。

4）評價目的不同。多數(shù)質量評價最終通過得分情況對評價對象進行排序或說明當前整體質量水平的高低，如六西格瑪評價等，而本研究不對整體質量進行評價，通過過程間的互相比對來發(fā)現(xiàn)它們之間的差距，以指導相關人員對過程質量進行有效的管控。

4 結語

卷煙卷制作為一種多質量特性生產過程，受原輔材料、加工方式、設備狀態(tài)等多種因素的影響，很難實現(xiàn)完全均質化，卷制加工過程的質量一致性已成為提升卷煙質量水平的一個瓶頸問題。文中基于擬合優(yōu)度檢驗的原理，建立了一種對卷煙卷制過程質量的一致性進行綜合評價的方法，充分利用過程質量數(shù)據(jù)，通過離散化分布區(qū)間的劃分，構建了基于頻數(shù)偏差平方和的卡方統(tǒng)計量，并采用判斷矩陣確定各質量特性的權重進行綜合計算和評價。以許昌卷煙廠某二類卷煙為例，選擇3個不同生產機臺作為評價對象，選擇質量、圓周、吸阻、總通風率、硬度、含末率、端部落絲等的7個質量特性作為質量一致性評價指標進行綜合評價和差異分析，說明了文中評價方法的具體步驟和應用效果。同時，隨著同牌號跨省生產、異地送絲等生產方式的不斷發(fā)展，文中的評價方法在卷煙行業(yè)中具有更為廣闊的應用前景。

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Assessment on Quality Consistency in Cigarette Manufacturing Based on Goodness of Fit Inspection

FAN Lei1, YANG Long-fei1,LIU Yang1,YANG Zhi-qiang1,DONG Huan-huan1,ZHANG Shao-qing1, WANG Hai-yu2,LI Chao3

(1. Xuchang Cigarette factory, China Tobacco Henan Industrial Co., Ltd., Henan Xuchang 461000, China; 2. Business School, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China; 3. Henan Center Line Electronic Science and Technology Co., Ltd., Zhengzhou 450004, China)

The work aims to establish a comprehensive evaluation method for the processing quality consistency of the same brand of cigarettes on different machines and work teams to solve the problem that the current evaluation method of cigarette manufacturing process is extensive, which usually only pays attention to the quality results and ignores the process quality itself. The method of goodness of fit test was adopted to establish the evaluation method for quality consistency in cigarette manufacturing. The weight of quality characteristics was determined by judgment matrix for comprehensive evaluation of quality consistency. The assessment model was validated with the data of online monitoring samples of "()" cigarette brand. Seven quality characteristics such as cigarette weight, draw resistance, and loss from cigarette end from three machines were involved for identifying the differences in quality among the machines. The comprehensive evaluation method can effectively identify and evaluate the differences between cigarette manufacturing processes, fulfilling the transformation from result evaluation to process evaluation, and thus being of good evaluation ability and operability.

goodness of fit inspection; judgment matrix; consistency in quality; comprehensive assessment

TS452

A

1001-3563(2023)03-0249-06

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.03.031

2022?06?15

國家自然科學基金項目（71672209）；河南中煙工業(yè)有限責任公司科技項目（CW201935）

范磊（1977—），男，本科，高級工程師，主要研究方向為卷煙工藝。

王海宇（1979—），男，教授，博士，主要研究方向為質量工程。

責任編輯：曾鈺嬋