技术

准确无误！

在衡量质量时，精确度要比速度更加重要。

Ian Tindall博士 报道

人们大多接受的一个真理是质量是由所选择的程序“建立，”而且不可能通过“检验”来实现。质量可以是一种主观性的衡量－当消费者打开一盒新的卷烟时的感觉如何－而判断是根据涉及五种感觉的近乎无意识的观察模式。这种“质量”的感觉被工程师翻译为能够测量的物理参数，例如尺寸、数量或是可容许度。

这些物理参数中有许多能够由卷烟生产商进行在线测量，随后告知操作员有可能需要做的调整。这些测量肯定十分迅速。但是，为了确保准确性，这些自带的测量方式通常由非在线质量确保系统进行加强。

从传统上来说，这种需要通常通过从卷烟机的集流中抓取一个样品，将之送至也许为多台卷烟机服务的测验站，并在两三分钟内测量相应的物理参数来满足(图1)。

一种标准的测量可能包括单个滤嘴棒重量、两个地方的周长、滤嘴棒长度、压差和透气度。测量站将使用由ISO批准的方式，提供一种无可质疑的带有一定精确度和信心度的答案。这种循环可以在每15分钟的间隔中进行重复，结果可以在工艺控制图中进行描画。

那么机关在哪里？传统的手工取样方式被认为缓慢和不具有经常性－而收集的数据没有充分地用于工艺控制。例如，一种高速的卷烟生产机也许在取样之间的15分钟内制造25万支滤嘴棒，其中部分或全部可能不合格！

一种可能性的解决方案便是从集流中自动取样，在数据统计工艺控制(SPC)的基础上分析数据。最终，作为闭合圈反馈系统的一部分，对制造机的调整实行自动化。更加迅速地收集和处理数据使得工艺控制获得更加迅速的反馈和更加符合规格的产品流。更为廉价和更加强有力的计算能力使有关产品可接受误差的数据得到收集，并且以正常的间隔传送给那些控制工艺参数的人士，以便他们可以更加迅速地进行更正，因而减少了取样、测试和调整的时间。

这些更正循环的限制已经在过去若干年从计算限制转移到取样方式限制。选择适当的取样方式是加速更正控制的关键。自动化取样能够在代表性取样和更好的工艺反馈方面提供明显的好处，但所收集数据的精确性情况又是如何？假如我们决定所依据的数据有误差，所采取的行动也许存在着错误。

比较卷烟棒取样的不同方式和它对于测试站测量精确性的影响也许具有教育意义。这种比较是根据三种不同的取样和输送方式－抓样、通过气流输送到远距离的测试站的自动取样(图2)，以及通过机械方式输送到测试站的自动取样(图3)。

这些方式之所以得到考虑是由于抓样法得到广泛的应用，而气流输送系统在过滤嘴输送方面得到经常性使用，并且已经被建议用于卷烟系统。建立在简单推动器基础上的机械输送系统相当新，而且，正在得到更加广泛的使用。

根据一项以不同方式测量同一卷烟和比较重量的测试，由取样方式造成的抵销可以得到确定(表1)。在单独重量方面，烟草重量损失证实处理不佳。正如从表上看到的，取样方式有可能显示一种低于集流真正重量的测量重量。在测验站的一种精确的测量系统可能受到取样系统的测量抵销的影响。

表1：由不同取样系统导致的单个重量抵销。第一到第三种品牌为全味品牌，而第四种品牌为“淡型”品牌。结果经过标准化，以便达到最高数值。

	由自动取样和推动造成的抵销	由抓样造成的抵销	由气动传送造成的抵销
品牌1	0.000克	-0.004克	-0.008克
品牌2	0.000克	-0.003克	-0.007克
品牌3	0.000克	-0.004克	-0.007克
品牌4	0.000克	-0.004克	-0.010克

有关此类测试可以得出两项结论。首先，对于气流传送来说，由取样方式产生的抵销取决于品牌。与此相比，抓样的“真正”价值抵销具有合理的稳定性。第二，不同烟棒之间的差别在所有取样法显示出来；它意味着在考虑到真正测量的抵销的条件下，工艺差别仍然能够得到具有高信心度的追踪。

假如有一种稳定的抵销，有什么至关紧要的？3毫克或4毫克的少量抵销在工艺预期的浮动范围之内，通常被人忽略。只有当工艺在限度的底线进行运作时，它才具有显著影响，并且显示工艺在控制限度之外进行运转。一种更加大的影响表现在对卷烟或卷烟群体的明显低重量采取更正行动时。对低重量的自然反应便是增加更多的烟草。假如这一措施所依据的测量不精确的话，它有可能给生产商带来大量损失。

以下是一个简单的例子。一个假设的卷烟制造机每分钟生产10,000支卷烟棒。根据每年生产360天，每天两班，60%的机器运转率计算，它每年可以生产20.74亿支卷烟。假设上述测试卷烟的烟草生产成本为每公斤3.50美元。如果是通过气流进行输送，为补偿重量损失所添加的烟草有可能每年给企业带来每台卷烟机50,803美元到72,576美元的损失。与取样和推动机械系统提供的较为柔和的处理方式相比，抓样法有可能造成的损失为21,774美元到29,030美元(图2)。

表2：为不同速度的卷烟机取样工艺所产生的烟草损失而采取的更正措施的成本比较。根据两班，每年360天和60%的机器运转率。

重量误差	所添加烟草的成本
	5,000 cpm 卷烟机	8,000 cpm 卷烟机	10,000 cpm 卷烟机	12,000 cpm 卷烟机
0.002克	$7,258	$11,612	$14,516	$17,419
0.003克	$10,887	$17,419	$21,774	$26,128
0.004克	$14,515	$23,224	$29,030	$34,836
0.005克	$18,144	$29,030	$36,288	$43,545
0.006克	$21,773	$34,836	$43,546	$52,255
0.007克	$25,105	$40,642	$50,803	$60,963
0.008克	$29,030	$46,448	$58,061	$69,673
0.009克	$32,659	$52,255	$65,319	$78,383
0.010克	$36,288	$58,060	$72,576	$87,091

假如对生产商工艺作出的决定是在由取样系统提供的不准确信息基础上作出，那么，这些决定肯定有差误，并且会给企业造成现金损失，影响最终产品质量。

由于高度精确的在线测试站拥有提供有关工艺操作及生产能力的高质量信息的潜力，假如不考虑整体测量过程便是一个大错误。该过程包括在准备调整卷烟机参数时的取样方式。假如信息将被用于制作工艺的闭合圈控制内，因而去除了“操作员的因素，”这一点将变得愈加重要。

一个精确的结果不仅是在屏幕或是一个打印件上呈现小数点。它是设备自身测量能力和在取样及测量中推出的误差的结合。假如我们需要精确信息来作出理智的决定，那么，我们需要理解我们测量的真正准确性。正如希腊哲学家Xenophon所说的，“快是好的，但精确是一切！”

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Ian Tindall博士是Cerulean的技术主任。该公司是烟草业的质量确保设备生产商。在完成了科学仪器和汽油化工行业新产品开发的职业生涯之后，他目前负责Cerulean的新产品开发。Tindall对向实际问题应用测量技术有很强的兴趣。

他在各种会议上发表过科学论文，并且是一系列专利的作家。