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梁小芳+夏东旭+李晓
摘 要：为了提高梗丝出丝率，采用DOE的试验方法进行工艺参数优化试验。结果表明，梗丝出丝率提高了6.09%.出丝率的提高减少了烟梗投入量，降低了生产成本。项目实施后，进一步优化了相关参数，使梗丝质量更加稳定，提高了企业的精细化加工水平，从而帮助企业获得更好的经济效益和质量效益。
关键词：DOE模块；梗丝；出丝率；工艺参数
中图分类号：TS45 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2017.12.068
在卷烟制造过程中，提高梗丝出丝率可以有效节约烟梗原料，降低生产成本，提高资源利用率，为企业创造更好的经济效益，优化烟梗工艺参数，提高烟梗的梗丝出丝率。因此，本文采用DOE 的方法进行分析，研究制梗线相关工艺参数对梗丝出丝率的影响，为其他质量和生产问题的解决提供可以借鉴的思路和方法。
1 材料与方法
1.1 材料与设备
将A牌号四类卷烟作为测试对象，所用设备是制梗线设备。
1.2 试验方法
在确保其他参数和指标符合工艺技术要求的條件下，选定A牌号烟梗进行试验，以制梗线的水洗梗水温、水泵电机转速、切丝厚度和风选风门开度等为试验因素，采用2水平4因子进行DOE试验设计，根据因子的个数和水平选择全因子，并安排4个中心点（即24+4）的试验。
1.3 数据统计
使用Minitab软件中的DOE模块进行数据分析。
2 试验设计分析
2.1 拟合选定模型和方差分析
依据DOE试验设计分析的步骤分析，不断修改拟合模型中的“选项”，去掉不显著的项，重新计算，最后得到如图1所示的计算结果。
从图1中可以看出，在主效应中，p-value为0.029，表明所选定的模型的效果是显著的；在弯曲一栏中，p-value为0.558，显示相应变量没有明显的弯曲；在失拟一栏中，p-value为0.269，显示对相应变量的拟合没有明显的失拟。
2.2 分析、评估各效应的显著性和残差诊断
为了删除所有效果不显著的作用，需依次检验各项效应的显著性。至此可以看出，水洗梗水温、水泵电机转速、切丝厚度和风选风门开度对出丝率有显著的影响，水洗梗水温与水泵电机转速、水泵电机转速与风选风门开度的交互作用对出丝率有显著的影响。
残差诊断的目的是根据残差状况来诊断模型的拟合情况，如果数据与模型拟合正常，则残差是正常的。观测残差对于观测值的散点图，从中可以看到，在观测顺序的散点图中，各点是随机在水平轴上下无规则的波动，没有不正常的情况；观察残差对于拟合值的散点图，从中可以看到散点图中各个点没有“漏斗形”和“喇叭形”，残差没有不正常；观察残差的正态性检验图，可以看到残差是服从正态分布的；观察残差对于各自变量的散点图，可以看到没有弯曲的趋势。
2.3 模型改进及分析
文中所述内容说明，最终的模型是可靠的，可得出回归方程：Y=0.688 828+0.010 600 1A+0.030 615 3B+4.762 25C+0.364 064D-0.010 960 4A×C+0.000 750 44A×D.
2.3.1 输出各因子的主效应图、交互作用图
从图2、图3中可以看出，4个因子对相应变量的影响是显著的。水洗梗水温和水泵电机转速、水泵电机转速和风门开度的交互作用对于相应变量的影响是显著的。
2.3.2 输出等值线图、曲面图
为了确认相应量所选因子、交互作用影响及其相互间的变化规律，绘制等值线图和相应曲面图。从图4、图5中可以看出，各个因子的交互作用对于相应变量的影响是较为显著的。
2.4 实现最优化
梗丝出丝率目标是属于“望大”型的，取目前最低值0.847 7，取目标值0.90，计算后得到最大值的计算结果，响应优化后得到最优参数组合。当因子A水洗梗水温取55.069 ℃，水泵电机转速取42.255 Hz，切丝厚度取0.165 mm，风门开度取0.214时，出丝率将会达到0.905 0.
2.5 试验验证即最优参数标准化
在来料稳定和设备正常运行、其他工艺技术参数不变的情况下，设定水洗梗水温取55 ℃，水泵电机转速取42 Hz，风门开度取0.2，切丝厚度取0.16 mm，此时的出丝率达到89.25%；在来料稳定和设备正常运行、其他工艺技术参数不变的情况下，设定水洗梗水温取55 ℃，水泵电机转速取42 Hz，风门开度取0.2，切丝厚度取0.17 mm，此时的出丝率达到89.93%.接下来标准化参数，并下发执行，通过DOE优化梗丝出丝率工艺参数后，出丝率提高了6.09%.
3 结束语
梗丝出丝率工艺参数优化为多响应、多因子的参数条件优化过程，在选择因子时，除了要考虑影响变量的因子外，还应考虑优化过程中与品质相关的因子，在确保产品品质的前提下实现工艺参数的最优化。
参考文献
[1]卢海参，何良恩，刘建刚.基于DOE优化设计抛光工艺参数[J].半导体技术，2008（05）.
[2]孙宝寿，邓益民，顾伯勤，等.基于DOE的注塑成型工艺参数优化[J].机械制造，2008（08）.
[3]胡本峰，张娇娜.基于DOE的公差稳健设计方法研究[J].农业装备与车辆工程，2007（03）.
〔编辑：白洁〕
