基于TRIZ理论的烟支单支克重偏差的改进

摘 要：二十世纪九十年代以来，PASSIM卷接机型已经逐步成为各大、中型烟草企业的主流卷接设备，但在设备运行中由于烟丝供丝不均，造成PASSIM烟支单支克重偏差较大，对产品质量控制造成不利影响。文章以TRIZ创新理论为指导，通过矛盾矩阵分析方法，找出对设备进行改造的合理有效方法，有效地解决了这一难题。通过对设备的改进，使得烟支单支克重标偏（SD）从平均0.025下降到了0.021，减小了内外排烟支重量的波动，提高了产品质量稳定性，并且改造后的设备部件结构更为简单，为设备保养和管理带来了很大的方便，同时带来了巨大的经济效益。

关键词：TRIZ理论;PASSIM卷接机;烟支单支克重偏差;设备改进

一、 引言

烟草制造企业为了满足竞争日益激烈的市场需求，引进了大量国内外先进烟草加工制造设备，这其中就包括了PASSIM7000卷接机。ZJ19（PASSIM7000）卷接机组是由中国烟草总公司引进英国MOLINS公司技术，由许昌烟草机械有限责任公司制造，该机组经由许昌烟机公司改造后，生产速度可达8000支/分。在引入先进设备的同时，各个烟厂也需要重视对设备进行一些必要的改进以适应不同生产环境和不同原辅材料对产品工艺质量的影响。

二、 TRIZ理论介绍

TRIZ的意思是发明问题解决理论（Theory of the Solution of Inventive Problems），由苏联发明家里奇.阿奇舒勒在1946年创立。他们从大量专利中取出符合要求的部分专利，并将其中各种发明问题的最有效的解决方式进行综合整理，形成了TRIZ解决发明问题的基本方法。这些方法，又可以广泛应用于新的发明问题中，帮助人们获得灵感，找出发明问题最有效的解决方式。

TRIZ主要解决发明过程中遇到的冲突问题，主要包括技术冲突和物理冲突。技术冲突是指改善一个子系统中的有用功能（工程参数），导致另一个功能（工程参数）产生恶化。比如增大卷烟机的排梗量可以减少烟支刺破，但却会造成烟丝消耗的上升。物理冲突指仅涉及系统中的一个子系统或部件，而对该子系统或部件提出了相互矛盾的要求。如我们希望设备的生产速度越快越好，但生产速度越快对设备的损耗也就越大。物理冲突是TRIZ要研究解决的关键问题之一，与技术冲突相比，物理冲突是一种更尖锐的冲突，设计中必须解决。

目前应用广泛的矛盾矩阵表是冲突解决原理最直接有效的TRIZ应用工具。当发明过程中遇到有冲突的问题时，将冲突的两个方面整理成符合矛盾矩阵的标准参数代入矩阵的行和列中，在行列的交叉点就能够找到解决冲突的有效原理。通过冲突解决的原理的启发，最终能够辅助发明者找到正确的思考方向。

三、 TRIZ理论在解决PASSIM烟支单支克重偏差的应用

（一）PASSIM重量控制装置的现状分析

要解决PASSIM烟支单支克重偏差我们需要先了解PASSIM卷接机的烟支重量控制工艺流程：烟丝经过PASSIM供料系统的两步风分共同作用后，使烟丝与烟梗及杂物得以较充分地分离，通过集流管将吹浮的烟丝吸附，使烟丝转向并加速抛入吸丝道。吸丝道在负压的作用下，将供料系统供给的烟丝沿吸丝道上吸而被吸附在吸丝带上，随吸丝带运动形成连续烟丝束雏形。在重量控制装置的作用下，由平准器对所供烟丝束雏形进行修剪，使烟丝束的截面基本均匀一致，确保规定长度上的烟丝束重量偏差较小。修剪下来的烟丝在螺旋回丝器与回丝振槽的作用下送至供料系统以重新利用。

但是在实际生产过程中，平准器作为重量控制装置中的重要部件由于被烟尘污染导致伺服电机控制的不精确和不稳定造成重量控制失衡，无法适应我厂生产要求。因此，目前我厂PASSIM卷接机组生产的烟支重量均采用手动调节重量的方式来控制，也就是通过手柄手动调整平准器的位置，将平准器固定在某一个合适的位置，因此这就对来料烟丝密度有了更严格的要求，我们需要保证吸附在吸丝带上的烟丝更加均匀且足够多才能确保平准器控制的有效性，也就是说需要保证经过集流管被抛入吸丝道的烟丝密度的稳定性。由于由定子和转子组成的集流管采取的是负压吸附烟丝的方式来输送烟丝，造碎的烟丝很容易将集流管上部分负压吸风孔堵塞，同时积淀的烟尘粘附于定子上改变了定子的轮廓形状，最终导致提供的烟丝流密度不均匀。尤其是来料烟丝碎丝率较大时，需要经常对集流管进行清洁保养才能保证烟支重量达到工艺要求。

（二）定义TRIZ矛盾和关键参数

通过上述分析，我们可以确定造成我厂PASSIM烟支单支克重偏差大的主要原因是：集流管的负压吸风口容易被造碎的烟丝堵塞，造成了烟丝流密度的不稳定，最终导致生产出来的烟支克重偏差较大。但由于改变集流管构造涉及负压气路等多方面的改动，改造难度较大，这样就产生了技术矛盾，描述为：为了保证烟支单支克重稳定，就需要保证烟丝流来料密度的稳定性，并直接导致需要对集流管进行重新设计，间接导致了设备的复杂性（恶化）。从上述技术矛盾推导中，可以看出：要改善的参数为烟丝流来料密度的稳定性，对应到TRIZ矛盾矩阵表中的39个通用工程参数中，最合适的需要改进的参数是（13）物体稳定性;恶化的参数为（36）设计复杂性。通过查询矛盾矩阵，找到推荐的创新原理，如表1所示：

各创新原理的具体解释如下：

（2）抽取：从物体中抽出必要的部分或属性。

（35）物理或化学参数变化：改变物体的物理状态、浓度或黏度、柔性、温度或体积等参数。

（22）变害为利：将有害的要素相结合来消除有害的作用、利用有害的因素，得到有益的结果、增加有害因素的幅度直至有害性消失。

（26）复制：用简单、廉价的复制品代替复杂、高价、易损、不易获得的物体。

（三）TRIZ方案的實施

结合TRIZ理论中提供的案例和长期的工作经验，我们选择抽取原理和复制原理制订解决方案。

1. 由于集流管的主要作用是输送烟丝，因此我们将抽取并保留它的这一主要功能属性，但是对于存在缺陷的负压吸风结构设计应当舍弃。

2. 利用复制原理，我们可以设计一个结构更为简单的装置来代替结构较为复杂的集流管。

结合以上两点的综合考虑，我们可以重新设计一个抛丝辊取代集流管，通过吹向抛丝辊的高压气流辅助烟丝到达抛丝辊处，烟丝受到抛丝辊导向，随高速旋转的抛丝辊表面沿切向送到烟丝前导板，在前导板有一排高压风孔，形成一排气流，将烟丝导向并减速送入吸丝道。抛丝辊的结构由于不再需要负压可以将小风机及其相应气流管道等结构取消。同时，抛丝辊变成实心体，在抛丝辊上增加滚花增大摩擦系数，以利于烟丝的输送。（图1）

（四）改进效果

通过对集流管改进前后各一个月PASSIM烟支重量数据统计，烟支重量标偏（SD）从平均0.025下降到0.021，有效控制了烟支重量的波动，对稳定产品质量起到了积极作用。改进后的抛丝辊结构更为简单，保养更为便利。同时，取消小风机及其管路也减少了一项维修保养的项目，减轻了维保人员的工作强度。

四、 结论

文章初步了解了TRIZ理论，并通过TRIZ在PASSIM烟支单支克重偏差问题中寻找改进方案的过程，实践中运用了TRIZ技术矛盾解决矩阵，解决了设备改造时的技术难题。可以看出，TRIZ理论中能够重塑我们思考解决问题的模式，并能够提供有效的问题分析和解决方案，保证我们按照正确的方向去寻找问题的解决方法。

参考文献：

[1]檀润华.创新设计TRIZ：发明问题解决理论[M].北京：机械工业出版社，2002.

[2]《卷烟卷接工专业知识》编写组编.卷烟卷接工专业知识[M].郑州：河南科学技术出版社，2012.

[3]王德吉.TRIZ在GDX2包装机白卡纸接头剔除装置改造中的应用[J].自动化博览，2011（11）.

作者简介：何兴，江西中烟井冈山卷烟厂卷包车间。