卷烟过程测评控制系统开发

时间：2022-03-03 15:24:44 浏览量：次

摘　要六西格玛管理方法作为一种企业长期的经营管理战略，通过综合运用一整套质量管理思想、体系、手段和方法进行有效的系统的管理活动。本文将西格玛测评控制方式应用到卷烟制造生产过程测评系统的设计中，论述了卷烟制造过程测量的开发背景，并在该系统中，给出了上海烟草（集团）公司上海卷烟厂在实践西格玛测评控制系统的基本思路、理论模型与计算模型设计过程、测评控制信息系统的设计原则，进一步阐述西格玛测评控制系统在卷烟制造过程应用的创新意义、应用效果和开发体会。

　　关键词　西格玛管理方法　西格玛测量模型　卷烟过程测评控制系统

　　1、卷烟过程测评控制系统的开发背景

　　上海卷烟厂从20世纪九十年代末起，致力于加强卷烟生产过程质量管理，实现了膨胀烟丝、制丝、滤棒成型、卷包等关键工序的参数化控制，计算机数采技术在生产一线广泛应用，并逐步实现了生产过程主要工艺技术参数的工序能力指数评价。近几年来上海卷烟厂在全国烟草行业“深化改革、推动重组、走向联合、共同发展”的大背景下，率先应用了稳态过程控制的评价管理思路，不满足于追求成品合格率100％的质量控制水平，从参数化控制、SPC评价发展至运用西格玛测评来开展质量评价、质量改进，为卷烟制造企业实现多点生产模式提供了可借鉴的依据，引领了中国烟草行业质量管理的发展方向，寻找到一条符合卷烟生产质量控制特点的卷烟制造过程评价的新路，并填补了该领域的空白。

　　2、卷烟过程测评控制系统的开发

　　2.1西格玛测评的基本思路

　　根据六西格玛管理方法以及基本概念，结合卷烟生产的特殊性，确定计算上海卷烟厂卷烟制造西格玛水平的基本思路如下：

　　——关注顾客需求，根据实际生产流程，确定关键质量特性，确定核心流程图；

　　——设计抽样方案，并考虑抽样的可行性与科学性；

　　——对数据进行整理分析，计算西格玛水平；

　　——根据数据分析结果，寻找不足、改进空间。

　　2.2西格玛测量模型的设计

　　2.2.1理论测量模型的建立

　　由于上海卷烟厂生产的卷烟品牌较多，且生产作业流程相似，在西格玛水平的计算方法上雷同，鉴于此，在过程测评中，选择了产量较大、代表性较强的某规格卷烟作为测评对象，通过对该规格卷烟制造过程质量水平的测定，来建立西格玛水平测评方法，寻求过程改进的机会，验证测评方法的科学性和有效性。在原有卷烟生产制造工艺流程的基础上，组织现场工艺技术人员，通过头脑风暴法，围绕影响卷烟制造过程的两项关键特性（水分与温度），确定出50个关键质量特性（CTQ），涵盖制丝、卷接、包装、成品各个环节。然后根据筛选后的50个CTQ，对流程进行重新梳理和简化，流程环节从原先66个浓缩至21个，并根据讨论结果绘制出核心流程图，作为西格玛水平测评的基本框架。（见下图1）

　　图1　卷烟生产核心流程图（示意图）

　　理论模型数据的数量与质量是决定测评成功与否的关键，在数据的采集方法及抽样比例上反复斟酌，同时针对50个CTQ中每一种数据的类型及量化的要求进行详细的描述，形成了数据收集方案。数据收集形式有自动数采、人工检测两种，由于生产现场是过程数据的发源地，而且有比较完善的实时数采系统，因此数据收集遵循数采优先原则。

　　2.2.2计算测量模型的设计

　　由于烟草加工的特殊性，每一道工序质量对总体的影响并非是不可逆转的，因此在确定西格玛水平计算模型时，采用了对每个CTQ的质量水平换算成DPMO（百万机会缺陷数），再用几何平均的方法计算每个过程平均合格率的方法。在环节之间或者过程之间，采用的是RTY（流动合格率）的思想，并根据过程对总体贡献程序的差异性，赋予其相应的权重，计算几何平均合格率，然后转换为过程的总体西格玛水平。

　　最终的西格玛水平的计算模型如下：

　　图2 西格玛水平的计算模型

　　P1….P8表示每一个环节的合格率

　　C1、C2、C3表示叶片、烟梗、烟丝的权重，C1+C2+C3=1

　　D1、D2表示滤棒和烟丝对烟支的影响程度，D1+D2=1

　　P11=（P1C1×P2C2×P3C3×P4C4）……………（1）

　　NY= …………（2）

　　由NY查表计算出SIGMA水平

　　上述计算的西格玛水平仅仅代表了烟厂某规格卷烟的水平。实际中，上海卷烟厂具有多种牌号。假设有n种，则如果获取全部牌号的信息，则得到的西格玛水平代表总体水平。假设现得到n种牌号A、B…N的标准合格率分别为NY1，NY2，…，NYn，其质量水平分别为R1σ、R2σ…、Rnσ，且可利用其产量作为权重的参考值，为W1，W2…，Wn，则其整个卷烟厂的NY可加权平均获得，即NY=NY1W1×NY2W2×…×NYnWn

　　利用直接计算或查转换表，可得整个烟厂的西格玛水平。如下图3：

　　图3上烟厂西格玛水平示意

　　2.2.3卷烟过程测评控制信息系统设计

　　西格玛水平测评信息系统是融合六西格玛管理理念、数据中心技术、现代信息技术等在内的信息化应用平台，可以高效便捷地对工厂卷烟生产过程的质量水平进行SIGMA水平计算、比对分析等，为工厂产品质量控制提供数据依据，为工厂灵活管理提供帮助。信息系统的设计原则主要包括以下几个方面：

　　—以数据中心为平台，以先进的软件技术为实现手段。

　　—利用现有业务系统和数采系统自动采集数据，减少后期数据的人工录入。

　　—根据各类技术指标即时更新系统，使系统适应工厂生产模式的需求。

　　—根据工厂生产特点，充分、有效地为产品质量监控提供依据。

　　系统具体架构图如下：

　　图4卷烟过程测评控制信息系统具体架构图

　　3、项目的创新点

　　本研究课题在卷烟生产过程应用六西格玛方法进行评价是国内外烟草行业首例成功的实践，其关键技术创新在于形成了西格玛测量模型、卷烟过程测评控制信息系统等，主要具有以下特点：

　　（1）创立崭新的质量评价思路。在国内外烟草行业首创了以稳态过程控制的评价管理思路，不停留在追求成品合格率100％的质量控制水平，导入六西格玛管理思想开展质量评价、质量改进，寻找到一条适合以过程控制为特点的卷烟制造过程评价的新路，并填补了国内外该项领域的空白，创造了国内烟草行业质量管理崭新的一页。

　　（2）提出了西格玛评价模型。提升了国内六西格玛的应用水平，从单一的项目改进提升至系统控制评价，探索建立了一套以顾客关注质量为权重点，以CTQ为核心的西格玛测评模型，为国内同类企业提供自我衡量产品制造能力的测量评价工具。

　　（3）建立快速测评信息系统。使六西格玛管理理念充分地与现代设计算机技术、数据统计技术相融合，以信息系统为平台提高六西格玛应用与测评速度，可以高效便捷地对工厂卷烟生产过程的质量水平进行西格玛水平计算、比对分析等，也是六西格玛与信息技术结合的成功案例。

　　在本次研究的基础上，上海烟草（集团）公司制订了西格玛测量的企业标准，目前上海高扬国际烟草有限公司将西格玛测量评价模型进行完全移植，而北京卷烟厂与天津卷烟厂已建立生产过程的参数化控制，并着手引入西格玛测量评价机制，对过程开展系统的诊断与改进。通过本次研究，上海烟草（集团）公司向国家烟草专卖局正式提出申请，起草制订中国烟草行业卷烟制造过程能力评价方法的行业标准，目前已完成立项申报工作。由此可见，该项目研究具有较强的普遍推广意义。

　　4、应用效果

　　西格玛水平的测评结果是质量改进的指南，它成为了企业下一阶段质量改进计划的信息输入。

　　4.1有效应用控制图

　　虽然在生产现场的许多道工序上应用了控制图，但是过程控制的重心发生了错位，在控制图使用过程中，往往是对现象、对结果的控制，比如烟丝水分，而对影响水分的参数、因素未纳入控制图控制范畴，导致控制图应用的有效性偏离了正常轨道，另外在控制点的选择上也比较模糊，因此针对过程，利用FMEA（潜在失效模式及后果分析），淘汰非关键因素，找出高风险流程，确定控制点，实施控制图控制。通过不断的实践，在控制图的应用对象上从控制结果（KPC）逐渐控制参数（KCC）从而使控制效果更加稳定，目前上海卷烟厂制丝车间采用： -S（均值标准差控制图）；X-MR（单值-移动极差控制图）；三相控制图，另外辅之于运行图。卷包车间采用：计数值：P图或NP图；计量值：参照制丝车间即采用 -S；X-MR图。

　　4.2有效推进六西格玛项目

　　由于该系统具有按部门、工序、CTQ、牌号分类测评西格玛水平的功能，工厂通过测评数据有效地寻找制约或者说影响工厂总体西格玛水平的关键点与薄弱点，针对每次测评结果中的薄弱环节，根据选择六西格玛项目的“SMART”准则，将测评中改进项目归纳为质量特性缺陷类、资源效率提高类、顾客需求满足类等三大类，有的放矢运用西格玛方法，依照DMAIC五个步骤，从而解决工厂、部门最迫切需要解决的问题，如开展《降低中华牌卷烟空头率》项目，采用了单因子ANOVA分析、正态性检验等六西格玛工具与方法，寻找到影响空头率波动的关键因素，并加以改进，该关键技术改进直接产生经济效益达到203万元。诸如此类的关键技术进步点推动了工厂西格玛水平屡屡刷新历史高点，推动了工厂生产过程的质量控制水平。在上海卷烟厂近几年开展的六西格玛项目中有三个项目荣获全国优秀六西格玛项目，有七个项目荣获上海市优秀六西格玛项目，直接改进效益达到六百多万元，2005年上海卷烟厂同时被评为上海市六西格玛管理优秀推进企业。

　　5、卷烟制造企业西格玛测量控制系统的体会

　　5.1确定关键质量特性（CTQ）和核心流程（KP）

　　识别关键质量特性和核心流程是开展过程西格玛水平的测评基础，抓住了这一核心，企业的西格玛水平测量才能真正地发挥提高企业竞争力的作用，西格玛水平测量应当紧紧围绕顾客关注的CTQ，确定CTQ一定要遵循如下原则：是顾客关注的；其缺陷是真实发生的；对缺陷和机会进行有机归并；是可测量的；结果要尽可能放大缺陷。。确定CTQ，反映了企业对事物的认识程序；也反映了对缺陷的态度。这也是开展西格玛水平测评与控制的根本出发点，核心流程是将顾客的需求、企业现有的生产流程以及质量管理8020原则有机结合，核心流程的有效识别决定了西格玛水平测评的基点，偏移了这个基点，测评控制系统则会无劳而终。

　　5.2流程数据的完整性和准确性

　　由于在一些生产设备上装有自动检测装置，数据采集系统也比较完善，一些CTQ不需人工检测，每隔六秒会在上位机中显示记录，另外在测量系统上由于开展了仪器比对和测量不确定度的分析，确保了数据在准确性，因此数据数量的充分性和质量的可靠性是顺利开展西格玛水平测评工作的关键。

　　5.3流程性数据的整理规则

　　考虑到卷烟制造工艺具有流程性生产的特征，尽管上道工序的输出是下道工序的输入，但是上道工序的过程质量特性也可以由下道工序进行弥补，工序之间既有相对独立性，又存在一定的依赖性和互补性。因此在核心过程的基础上，分析过程之间的功能关系（输入和输出），确定小过程的权重，将理论模型进行演变和优化，确定了合理、有效的流程性数据的整理规则。

　　5.4数据驱动的持续改进

　　在西格玛水平测评过程中，多种统计分析工具的应用，使缺陷更明朗，改进方向更清晰。在测评过程中，“用数据说话”的理念在不断影响着工厂内部管理的行为准则，经验式的传统型决策方式正逐渐被以事实为依据的科学型决策方式所替代，可以说数理统计方法正在不断地融入日常管理实践中。计算模型中用流动合格率替代了传统的成品合格率。流动合格率的度量有利于对过程进行分析，寻找隐蔽工厂；其次卷烟作为一次性嗜好消费品，产量大，生产效率高，如果仅仅以不合格率来衡量，会对质量水平现状过分地乐观，DPMO缺陷率的应用使缺陷的数量级放大一万倍，改进的目标豁然开朗。

　　在该系统的开发过程中，获得了上海质量管理科学研究院的大力指导，在此谨代表项目组表示诚挚的感谢。我们有理由相信。在日益激烈的卷烟市场竞争中，上海卷烟厂坚持走“质量兴厂”之路，必然会不断地提高卷烟制造过程的稳态控制，实现工厂追求“国内一流、国际先进”卷烟制造工厂的目标。

　　[参考资料]

　　1《六西格玛核心教程》

　　2《产品质量水平测评报告》

　　3《卷烟过程测评控制系统开发》项目报告

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