卷烟制丝质量评价方法研究进展

卷烟制丝质量评价方法研究进展

李健忠，林思地，王文才（通讯作者），刘斌，许晓梅,卢悦

（红云红河集团昆明卷烟厂，云南昆明， 650221）

摘要：本文对SPC法、层次分析法、近红外光谱法等制丝过程质量评价方法及其在烟草行业中的应用进行了综述，分析了卷烟企业目前面临的主要问题并提出个人见解，以期为制丝质量评价方法研究提供新的思路。

关键词：制丝工艺；质量评价；SPC；层次分析法；近红外光谱法

在卷烟生产过程中，制丝过程质量直接影响卷烟产品的整体质量[1]，制丝工艺过程极为复杂，其流程长、装备种类多，每一道流程的产品质量都会对下一道流程的产品质量产生直接或间接的影响[2]，为确保卷烟产品风格和品质的一致性和稳定性，必须加强对制丝质量的控制[3]。因此，利用合理的质量评价方法科学评价制丝生产过程是当前卷烟企业迫切需要解决的问题。近年来，已有很多关于质量评价方法应用和研究，为此，本文对SPC法、层次分析法、近红外光谱法等制丝质量常见的评价方法及其在烟草行业的应用进行综述，以期为制丝质量评价提供理论基础。

1SPC法

1.1  SPC法概述

SPC（Statistical Process Control）即统计过程控制，运用统计方法对生产过程的各个阶段进行控制，从而保证产品的质量。美国休哈顿博士发明的SPC技术的前身-品质控制图，日本引进并对其进行了改善才出现当今的SPC技术[4]。在生产过程中仅受随机因素影响时，该过程为受控状态；受异常因素影响时，该过程为失控状态[5]。SPC根据统计规律性对生产过程进行控制分析，使其处于受控状态。SPC首先分析生产过程以消除其中的系统性因素，再利用控制图监控整个生产过程。控制图是SPC技术的核心工具。确定生产过程中的关键工序和关键工艺参数，有的放矢，分析过程的稳定性[6]。当生产处于受控状态，运用控制图进行监控，进入SPC实施状态。当出现异常因素，及时采取相应措施，清除不利因素，以提高生产质量。SPC技术能够有效地减少浪费、降低成本，提高生产效益，其经济型和预警性越来越受到生产型企业的重视。

1.2  SPC在国内烟草企业的应用

SPC强调从整个生产过程中评价质量问题，与新版《卷烟工艺规范》强调由控制指标向控制参数转变、由控制结果向控制过程转变、由人工控制向自动化控制转变的思想相一致[7]。传统质量管理仅采用过程质量特性值来衡量过程产品质量，局限性较强[8]。目前各卷烟企业开始转变成质量全面控制与监控，进入全面质量管理时代[9]。SPC技术是打开卷烟过程质量精准控制的一个重要突破口[10]。从部分卷烟厂质量管理情况来看，SPC技术已经不可或缺了。青岛卷烟厂率先实施SPC技术，提高了产品的优质率，而后上海烟草公司开始引进SPC技术，实现制造过程中的自动控制、提示调整、智能报警等功能，建立不同层级的生产过程管理模式[11]。南昌卷烟厂通过SPC技术完成对异常情况的闭环处理，直接反映各工序能力水平，在关键工序过程能力水平方面提供有效的数据支持。张庆伟等[12]研究表明SPC不仅能提高产品合格率，而且还能给企业创造直接的经济效益。秦存永等[13]认为SPC技术实现了生产工艺参数从结果控制到过程控制的转变，提升了质量控制的精细化水平。尽管已有多家卷烟企业已经应用SPC技术，但对SPC技术的认识和应用仍处于初级阶段[14]，很多企业在运用过程中找不到关键控制点，甚至没有正确使用控制图，仍然需要研究者和烟厂管理者加大对SPC技术的重视。

2 层次分析法

2.1 层次分析法概述

层次分析法（Analytic hierarchy process ，AHP）是在20世纪70年代由美国运筹学家T.L.Saaty提出的。它运用数学方式提供定量数据，将对象数量化、层次化，利用数学方法提供定量依据，是定性与定量相结合的一种方法[15]。层次分析法基本原理是将一个复杂的问题分层次地划分出相互联系的各因素，专家会判断每层次的各个因素，计算并分析其重要性加以排序，进行提出相应的措施解决问题[16]。该方法的优点是具有高度的系统性、逻辑性、实用性和简洁性，针对多目标、多层次规划复杂决策问题，定性与定量高度结合的有效决策方法。层次分析法已成为解决综合决策的最重要的方法之一[17]。由于AHP的实用性和有效性，已遍及多个领域[18-19]。

2.2 层次分析法在国内烟草企业的应用

层次分析法（AHP）在烟草行业已得到初步的应用。杨新刚等[20]将AHP运用到烟草公司绩效管理上,建立了层次结构模型，为公司绩效管理提供科学的决策依据。李永宽等[28]采用AHP对郑州卷烟厂的制丝生产线进行了分析，确定权重组成，建立符合郑州卷烟厂的一套综合质量评价体系，有效地控制了卷烟过程质量。张久权等[21]运用AHP对山东烤烟生态适应性进行评价，确定各影响因子的相对权重，消除人为误差，具有较强的实用性、客观性、系统性。尤长虹等

[30]利用AHP确定制丝质量指标的相对权重，建立新的评价机制，精准控制了制丝过程质量。实践证明AHP对于各烟草企业质量控制优化具有借鉴意义，可大力推广实施，在实践过程中进一步调整和改善。

3 近红外光谱法

3.1 近红外光谱技术内涵

近红外（Near Infrared,NIR）光谱区是介于可见光和中红外谱区间的电磁波。红外光是指靠近可见光中红光区域的电磁波，包括远红外（FIR）、中红外（MIR）、近红外（NIR），近红外是最靠近红光的一部分，故称近红外。近红外光谱分析技术的基本原理是利用物质中的C-H、O-H、N-H、S-H及C=O、C=C等基团对近红外光进行吸收，促使分子振动能级从基频到二、三、四能级的跃迁，从而产生一级、二级、三级倍频，在此过程中吸收形成的光谱图便为近红外光谱图，根据光谱图对相应物质的物理、化学特性进行定量和定性分析。近红外光谱法具有快速、简便、无污染、低成本、多组分同时测定和样品的非破坏性等[22]优点，但近红外光谱技术也有一定的局限性：要有一个良好的应用模型，要具备样品代表性强和一级数据准确度高。

3.2 近红外光谱分析技术在烟草行业的应用

NIR在烟草中的应用多用于化学成分检测分析，如总糖、总氮、钙、总挥发酸碱、纤维素、烟碱、绿原酸、叶黄素等[23-25]乃至鉴定真假烟方面[26]，应用极其广泛。McClure等[27]首次利用NIR测定烟草还原糖， McClure等[28]、Hamid[29]测定了烟草中多酚类物质和生物碱，LuZio等[30]采用NIR方法研究了烟气中的尼古丁、焦油以及水分，Hana M等[31]基于NIR光谱研究了来自16个国家的1600多个样品的分类，正确判别结果为100%，王文真等[32]测定烟草的总氮含量。随着近红外光谱技术在烟草质量评价的广泛应用，以常规化学成分为基础依据的烟叶质量评价法逐渐成为主流。首先对烟叶进行取样处理，进而运用近红外光谱仪对其进行化学成分测定，在此基础上用统计分析方法对常规化学成分进行合理的分析，最终对烟叶质量进行科学评价。陶鹰等[33]采用傅里叶变换近红外光谱分析技术对在线烟丝进行了大批量检测，建立控制烟丝稳定性模型，快速、精确有效地进行控制和评价，为在线烟丝质量评价提供了又一个重要方法。樊杰等[34]对批次烟叶进行分组取样并测定其中常规化学成分，运用方差分析法对所得数据进行显著性对比分析，评价结果准确简便，非常适合于工业企业对烟叶质量的均匀性进行评价。张光辉等[35]采用主成分分析和聚类方法对常规化学成分分析来评价烟叶质量的一致性。陈义强等[36]首先通过层次聚类法对烟叶中的化学成分进行分析，求得各类均值，根据聚类所得结果用模糊数学综合评价其烟叶质量，该方法适用于大容量样本的综合评价。招启柏等[37]为了对烟叶质量做出全面科学的评价，将主成分分析、夹角余弦法和模糊综合评价结合成一种评价模型，为烟叶质量综合评价法提供一种新的思路。

4展望

制丝质量评价方法打破传统的方式，集计算机技术为一体，对制丝过程进行数据采集、传递、监测和分析评价，不仅提高制丝工艺质量控制的自动化水平，也更容易查找出生产过程存在的问题，为质量评价提供有力的技术支撑。虽然SPC法、层次分析法、近红外光谱法等评价方法在烟草行业的应用已取得了极大进展，但笔者认为在对卷烟制丝过程质量进行评价的过程中，仍存在各种问题：（1）对质量评价方法的学习和认识程度不够，会使用科学方法进行质量评价的人少；（2）虽然依靠卷烟自动化、信息化获得大量过程质量数据，但很多数据并没有在卷烟制丝质量评价中被使用，导致质量评价方法并没有发挥出应有的价值；（3）卷烟质量管理过于重视成品的检验，忽略了过程质量的评价，结果只检验出不合格产品，却未找到不合格的根本原因，从而造成人力资源和机械设备的浪费；（4）没有采用合适自身的质量评价法，导致质量评价效果不佳。每一种质量评价方法各有优缺点，卷烟企业在引进过程中必须结合本厂实际情况，取长补短，质量管理最终才能达到相对理想状态。

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作者简介：李健忠（1990—），男，助理工程师，硕士研究生，红云红河烟草（集团）责任有限公司昆明卷烟厂，主要从事制丝工艺技术研究

通讯作者：王文才（1977—），lengxiao_wang@126.com