六西格玛案列：卷烟厂降低单箱耗叶和生产成本！

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（SixSigmaManagement）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。

以某卷烟厂为研究对象，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。

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。

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。

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。

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，

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。

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。

2.模拟水关闭时间的实验设计

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：

回归分析

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.烟丝风送风速进行试验改进

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)）。

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。

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。

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-6.8mm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。

5.劈刀压实端位置实验设计

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。

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。

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。

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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关于张驰咨询：2001年3月，随着中国六西格玛奠基之作《六西格玛管理》出版，创立了张驰咨询。作为国内最早提供精益六西格玛咨询服务的专业机构，张驰咨询一直专注于向客户提供六西格玛、六西格玛设计、精益六西格玛、精益生产培训及咨询服务。

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