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六西格玛案列:烟草行业降低单箱耗叶和生产成本

张驰专栏  |      2021-01-21 11:05:47
引言:张驰咨询:400-889-8319、13828769299(24小时为您服务)想要做精益六西格玛培训、项目辅导咨询,从现在开始,掌握“六西格玛思维逻辑”,取得“精益六西格玛绿带/黑带认证”,提供企业
烟叶是生产卷烟不可或缺的原料,不仅决定了卷烟产品的 品质,同时也极大的影响着烟草企业的生产成本。高规格、高品 质、低消耗和低成本是整个烟草行业都在不断追求和奋斗的目 标,在不影响卷烟品质的前提下,如何降低烟叶消耗和生产成本 成为目前各大烟企的首要工作。然而“单箱耗叶”的降低不仅需 要改善生产技术,而且需要提高管理水平,是一项十分繁杂的综 合性工作。2010年以来,针对如何降低单箱烟叶消耗已经有不 少卷烟生产企业围绕生产技术优化和严格管理展开了探索性的 尝试,并且已经取得了不错的成效,然而这些尝试往往从具体环 节出发,缺乏系统性、整体性和持续性 。

六西格玛管理(Six Sigma Management)是一种通过对过程 进行系统的设计和监控,实现人、机、料、法、环、测的完美结合来 提高质量和效率,降低失误和成本的新兴管理方式,起源于上世 界80年代的摩托罗拉公司。通过六西格玛方式的设计和监控, 在极大的缩短周期和提高利润的同时,还可以提升顾客满意度 和增强企业竞争力,故而此方式被认为是一种接近完美的管理 策略。

  某卷烟厂某卷烟品牌为研究对象,基于六西格玛管理方法中DMAIC对现有流程进行改善,通过采集生产线 上可能影响单箱耗叶的工序数据,以Minitab软件对采集的繁杂 过程数据进行分析和统计,利用过程失效模式与影响分析(FMFA)工具对挖掘得到的数据进行系统梳理,找出关键性的影响工 序并对其进行生产控制和改进,达成降低单箱耗叶和生产成本 的目的。
 
1、项目的界定
现有生产线投入生产以来,卷烟的单箱耗叶水平偏高。统 计本厂某品牌今年1-3月的单箱耗叶可知为34.72kg/箱,与厂部要求的全年34.5kg/箱的单箱消耗尚有0.22kg/箱的差距。降低卷 烟产品原料的消耗不仅可以降低生产成本,促进企业增长,而且 可以减少卷烟对消费者健康的损害,因此降低卷烟单箱耗叶成 为目前烟企发展的重要举措。本研究在不调整产品叶组配方、 不调整制丝卷接包装质量、不影响产品感官质量和不影响产品 烟气指标的基础上对整个卷烟生产线进行分析研究,鉴于梗丝 和膨胀烟丝在本品牌卷烟烟丝中的掺配比例仅有8%和7%,使 用量较少且梗丝和膨丝生产线的项目已完成,无论是消耗和品 质方面指标均得到了严格控制,因此本次研究主围绕叶丝生产 线和烟丝卷接过程展开。
2、原因分析
产品的单箱原料消耗主要由烟丝填充值、制丝损耗和卷包 坏烟共同决定。通过对三大影响因素进行拆分并结合叶丝生产 线和烟丝卷接过程分析,共有潜在原因30项,其中影响烟丝填充 值因素16项,影响制丝损耗因素16项,影响卷包坏烟因素9项。 随后对此30项影响因素进行了故障模式与影响分析,即FMEA 分析,以风险度(RPN)为指标,利用潜在失效原因柱状图(如图 1)对影响因素的风险度进行比较,将RPN>100的影响因素规定 为重大影响因素,共计24项具体情况如表1所示。
 
 
3、分析与改进
 根据原因是否明确、措施是否容易实施、改进难易程度、过 程可逆程度和改进成本高低对上述24项关键影响因素进行评估 和快赢机会识别,发现其中13项关键因素可以实现快速改善。 改善后,对同品牌卷烟产品进行20批次的效果验证,本品牌单箱 耗叶快速的从 34.72kg/箱降低到 34.61kg/箱,具有一定的效果。 随后通过双因子方差分析、单因子方差分析和双样本T检验等 手段对剩余的11项潜在原因进行了分析,筛选出7项对单箱耗 叶影响较大的关键因素,分别是:(1)文氏管喉径;(2)文氏管角 度;(3)模拟水关闭时间;(4)烟丝风送风速;(5)吸丝带刮刀位 置;(6)烟舌位置;(7)劈刀压实端位置。

3.1 文氏管参数的DOE实验设计
文氏管的使用可以改变烟丝周围的压力,快速的使烟丝充 分膨胀,能够有效增加烟丝填充值,提高原料利用率。本部分内 容分别设计了 400mm-30°,430mm-35°和 460mm-40°,460mm30°,400mm-40°水平进行测试,对实验数据进行全因子分析,
3.1.1 全因子分析
 
从上面可以看出,文氏管喉径和文氏管角度对叶丝填充值 均是显著因素,且存在交互作用,残差对拟合值图无喇叭口;弯 曲P值=0.120>0.05表明响应变量无明显弯曲;该模型有效。
3.1.2 寻找最优值
 
根据以上分析情况,结合生产实际,决定取以下一组因子水 平:文氏管喉径为400mm,文氏管角度为40°,叶丝填充值最好。 通过响应优化,文氏管喉径为400mm,文氏管角度为40°时, 叶丝填充值为4.31,经效果验证,单项耗叶降至34.55kg/箱。

3.2 模拟水关闭时间的实验设计
3.2.1 数据收集方案 选取SH93模拟水关闭时间分别为1S、2S、3S、4S、5S各进行 五次试验对收集数据进行分析:
3.2.2 回归分析

 
3.2.3 寻找最优值
 结合回归方程分析:烟末重量和模拟水关闭时间呈负相关 关系,结合实际情况,模拟水关闭时间设定为3秒以后加香前面 烟末重量,稳定在140公斤左右,考虑到模拟水关闭时间如果偏 长会容易造成烟丝结团,影响烟丝质量,因此模拟水关闭时间最 优值设定为3秒,加香岗位烟末重量146.92公斤,经效果验证,烟 叶单耗为34.5kg/箱。

3.3 烟丝风送风速进行试验改进
3.3.1 数据收集方案 设定烟丝风送风速分别为15m/s,16m/s,17m/s,18m/s,19m/ s,20m/s各进行五次试验收集数据进行分析,取卷烟机后身烟丝 填充值及碎丝率作为整体响应变量即综合填充值(=烟丝填充 值×(1-碎丝率))。
3.3.2 回归分析
 
通过回归分析得到的回归方程,整个回归方程的模型是显 著的。

 3.3.3 寻找最优值
结合回归方程可知,小组确定流化床负压设置为16-18m/s 之间,根据回归方程求一级导数Y,当X(烟丝风送速度)=17.06 时,该回归方程出现拐点。即当烟丝风送速度设置为17.06m/s 时,烟丝填充值最好。通过响应优化,烟丝风送速度设置为 17.06m / s 时,烟丝填充值为 4.38,经效果验证,烟叶单耗为 34.46kg/箱。

 3.4 吸丝带刮刀位置和烟舌位置的DOE实验设计
 (1)本部分内容针对吸丝带刮刀位置和烟舌位置分别设计 了 0.125mm-6.5mm,0.1mm-6.8 mm 和 0.15mm- 6.8mm,0.1mm6.2mm,0.15mm-6.2mm 水平进行测试,对实验数据进行全因子 分析。
(2)DOE全因子分析结果
 
从上述分析数据中可看出,弯曲项的P值为0.001,显示响应 变量有明显的弯曲趋势。这时对响应变量坏烟率单纯拟合一阶 线性方程不够了,要再补充些星号点,构成一个完整的响应曲面 设计。因此综合考虑,项目组采用CCF试验设计。补充的4个 星号点、增加2个中心点形成中心完全复合的13次运行次数的 曲面响应设计,分析结果如下:
 
响应曲面回归分析证明回归项P值为0<0.05,说明本回归 模型总的说来是有效的;失拟P值为0.064>0.05,未失拟。
 (3)响应优化
 
根据以上分析情况,结合生产实际,决定取以下一组因子水平:设置喷吸丝带刮刀位置0.12,烟舌位置6.5。
 通过响应优化,吸丝带刮刀位置为0.125,烟舌位置为6.5左 右时,卷包坏烟率为0.074,经效果验证,烟叶单耗降至34.34kg/ 箱。

 3.5 劈刀压实端位置实验设计
 3.5.1 数据收集方案 在同样的生产条件下,选取劈刀压实端偏量值分别在35.5* 10³、35.6*10³、35.7*10³、35.8*10³、35.9*10³不同的五种条件下计 算20分钟产量下的坏烟率,每组重复5次试验。
 3.5.2 回归分析
 
通过回归分析得到的回归方程,整个回归方程的模型是显 著的。

3.5.3 寻找最优值
结合回归方程可知,小组确定劈刀压实端偏量值设置为 35.7 左右,根据回归方程求一级导数 Y,当 X(劈刀压实端偏量 值)=35.67时,该回归方程出现拐点,卷包坏烟率最小。通过响 应优化,劈刀压实端偏量值设置为 35.67 时,卷包坏烟率为 0.1065,经效果验证,单箱耗叶为34.3kg/箱。

4、改进效果
 针对筛选出来的7大关键因素用六西格玛管理方法进行了科学评估和细化研究, 合理的制定了相应的改进措施,所有改良均获得了较好的效果, 同时实施整体改进措施后本品牌的烟叶单耗降低到了 34.3kg/ 箱,效果十分显著。通过改良不仅提升了生产能力,同时降低生 产成本,圆满达到企业保增长的目标。根据项目结果制定相应 的操作守则并对相关人员进行培训,将改良效果维持并进一步 提升。


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