烟草包装机械可靠性设计

于永强

摘要：机械的可靠性主要由机械自身性能的可靠性、系统的可靠性和操作的可靠性三方面决定，随着国际经济交流的逐渐频繁，不同区域所应用的烟草包装机械各个零件的可靠性基本达成一致，而且在短时间内不会发生较大的变化，所以现阶段人们对烟草包装机械可靠性的研究主要针对其系统和操作的可靠性两个方面。

关键词：烟草包装机械;可靠性设计

前言

加强烟草包装机械的可靠性已经成为其提升市场竞争实力的主要途径，在烟草包装机械系统可靠性方面进行设计，在研究开发新产品过程中对机器的可靠性设计显得比较重要，因为只有开发设计出高可靠性的产品才能满足市场的需求，才能具有市场竞争能力。

1、烟草包装的生存困境

1.1警示范围广泛

众所周知，任何法律法规条款的准确释义都是离不开指导原则的。作为以“宜使人人了解烟草消费和接触烟草烟雾造成的健康后果、防止所有人接触烟草烟雾”为指导原则，以“不得以任何虚假、误导、欺骗或可能对其特性、健康影响、危害或释放物产生错误印象的手段推销一种烟草制品，在烟草制品的每盒和单位包装及这类制品的任何外部包装和标签上带有说明烟草使用有害后果的健康警语”为限制条款的公约，仅从“宜使人人了解”和两个“任何”的表述，可见其警示范围之广泛，措词之严厉，大有营造“老鼠过街，人人喊打”之势。

1.2健康警语醒目

以往的包装曾使用“低烟碱”、“淡味”、“柔和”等词语，旨在使人产生某烟草制品比其他烟草制品危害小的印象;或把焦油含量和释放物等不利于销售的信息设计得不易察觉。公约却要求“健康警语宜占据主要可见部分的50%或以上，但不应少于30%”，“警句字号不得小于五号字”。其大而明确，醒目清晰，唯恐人们不见其丑。正如有人戏言，“到时候烟盒上印的不是腐烂的肺就是熏黑的牙”而让人心里堵得慌，明显增加了烟草消费者的心理压力。“烟盒包装上必须印有不少于包装面积1/3的吸烟警告”，打乱了中式香烟包装的传统风格。加拿大癌症协会对2000名吸烟者的调查表明，有58%的人认为，图片警示及警示语确实使他们对吸烟有害健康的问题更加重视，44%的人认为，他们在新的警示图片及警示语的作用下，正在考虑进行戒烟。

1.3审美情趣大减

中国传统的烟草包装追求人的审美情趣、个性色彩与文化内涵，公约却要求烟草包装更理性、更裸露、更趋同和更能达成共识。正是基于这一要求，新的烟草包装设计已卷入一场令人毛骨悚然的赤裸裸的警语竞赛，黑色恐怖正笼罩着人们的眼球：泰国在香烟包装上新增了“吸烟引起阳萎”的警语;加拿大法律规定的健康用语有“烟草缩短寿命”，“引起肺癌”，“导致心脏病”，“怀孕者将危害胎儿”“吸烟会伤害你的孩子而且你的孩子会向你学习”，;欧盟要求除了卷烟包装正面用大字号印制“吸烟杀人”的警语外，背面还要印制“烟民早逝”，“吸烟造成致命肺癌”，“吸烟可造成缓慢的痛苦的死亡”的警语。在这种恐怖的笼罩下，多数理性的抽烟者无异于戴着枷锁扭秧歌，面对死亡吃年饭，没有任何审美情趣和乐观色彩可言。

1.4履约时限紧迫

为规范卷烟包装用语，我国国家烟草专卖局于2001年7月6日发出了《关于规范卷烟包装有关用语的通知》，并明确自2001年10月1日起执行。同年10月14日发出了《关于规范卷烟厂包装体上有关警句标注的通知》，并明确自2002年1月1日起执行。2003年10月开始，有14个欧盟国家作出了“烟盒上的健康警示标语必须占正面的30%、背面的40%”的规定。

2、烟草包装机械系统的可靠性设计

现阶段烟草包装机械系统主要有串联、并联和混联三种形式，其可靠性受系统构成的零部件及其组织形式的可靠性决定，在串联系统中其可靠度等于系统各组成单元可靠度的乘积，所以系统组成单元中最低的可靠度仍会大于串联系统整体可靠度，而且串联系统的可靠度会随着组成单元数量的增多而变小;而并联系统的可靠度等于1-系统失效概率，而系统失效概率等于系统各组成单元失效概率的乘积，所以即使组成单元中最大的可靠度也会相对并联系统可靠度更低，并联系统的可靠度与其组成单元数量呈现出较明显的正相关性;混联系统即系统中既含有串联又含有并联结构，混联系统的可靠度由各种子系统共同决定。

现阶段在结构复杂的烟草包装机械中，大部分组成单元构成串联系统形式，即系统的可靠性受每一个组成单元可靠性的直接影响，所以在设计的过程中为保证串联系统的可靠度，需要将系统的可靠性指标针对不同的组成单元进行合理的分配，换言之各组成单元可靠性指标的分配效果会直接影响串联系统的可靠性，所以可靠度分配方法必须保证误差最小，在对其进行设计的过程中，首先要对构成串联系统的组成元件的可靠度及失效概率进行估计，要注意可靠度+失效概率=1，然后结合可靠度对构成串联系统的各零件的预计相对可靠度进行计算，由于可靠度=各零件预计相对可靠度（系统设计可靠度）1/n，可以计算出系统设计可靠度为0.7，然后对烟草包装机械的串联系统组成单元的可靠度进行分配。由此可见在对烟草包装机械系统可靠性进行设计的过程中，首先要判定所选择的烟草包装机械内部元件的组合形式，然后结合不同形式系统可靠性的决定因素进行相应的优化，通过上述分析可以发现并联的系统形式其可靠度更容易提升，所以积极对烟草包装机械系统由串联向并联形式转变进行探索也至关重要。

3、烟草包装机械操作的可靠性设计

烟草包装机械操作的可靠度受操作人员和烟草包装机械两方面的可靠度的共同影响，在人机工程学中甚至直接将机械的可靠性看做是操作人员可靠度与机械可靠度构成的串联系统，换言之烟草包装机械的人机系统可靠度是操作人员可靠度与机械可靠度的乘积。而操作可靠度可以表示成每次操作行为中1-操作中发生差错的概率×发生操作差错的操作而导致机械发生故障的概率的乘积，结合人为差错和可靠度分析逻辑推演法可以对人机系统中操作人员在实施操作行为的过程中的成功和失败的概率，进而结合概率大小对人机系统的可靠性进行评价，在人为差错和可靠度分析逻辑推演法中明确规定，以15度作为操作人员视线区域的划分标准，每隔15度操作人员的失效效果将会发生一定的退化，将视线退化程度用D表示，当操作人员的视线区域在0至15度时，D值为0.0001至0.0005;操作人员的视线区域在15至30度时，D值为0.001;操作人员的视线区域在30至45度时，D值为0.0015;操作人员的视线区域在45至60度时，D值为0.002;操作人员的视线区域在60至75度时，D值为0.0025;操作人员的视线区域在75至90度时，D值为0.003，另外D值为0.0005表示评级级别为优;D值为0.001表示评级级别为良;D值为0.002表示评级级别为差，所以当操作人员在进行实际操作的过程中，必须在其视线区域一定的情况下，尽可能的对D进行控制，例如烟草包装机械的机械控制板上同时安装了7个仪表，其中3个仪表在操作者视线的上下15度之间，2个仪表在操作者视线的50度附近，2个仪表安装在操作者65度视线附近，那么在分析表盘设计按人为差错的可靠度时，就可以结合操作者能有效进行操作个概率进行，即可靠度=（1-0.0001）3×（1-0.002）2×（1-0.0025）2，由此可见在机械可靠性一定的前提下，对可靠性进行设计，主要以操作人员视觉退化值为依據。

4、结语

当今烟草包装机械一般内部结构都比较复杂，自动化程度及包装速度都较高，可靠性方面就要求较高，不仅要考虑各个零件的可靠性，同时也要考虑各部件系统的可靠性以及操作者操作的可靠性。

参考文献：

[1]魏翔翔.烟草包装机组故障诊断专家系统[D].湖南大学，2015.

[2]张东旭.浅析烟草包装机械可靠性设计[J].科技展望，2016，26（04）：69.