质量管理信息化平台在再造烟叶行业的应用研究
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作者:叶峰 张一扬
[摘 要] 基于国内外成熟质量管理理念以及统计方法和工具，结合烟草行业工艺质量管理的成功经验，对将先进质量管理理念和模式应用到造纸法再造烟叶行业进行了研究。探讨通过融合过程统计控制、六西格玛、全面质量管理等管理理论，采用控制图、预控图、直方图、巴雷托图、PDCA等统计分析工具、方法建立再造烟叶企业的质量管理模式。为摸索搭建适合造纸法再造烟叶生产工艺特点的集成数据采集、质量分析、经验管理、过程能力评价等功能的质量管理信息化平台提供支撑依据。
[关键词] TQM（全面质量管理）;SPC（统计过程控制）;CPK（过程能力指数）
doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2020. 03. 037
[中圖分类号] F270.7 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194（2020）03- 0086- 06
0 引 言
造纸法再造烟叶能显著提高烟草资源综合利用率、降低卷烟生产成本、改善卷烟质量和稳定卷烟风格，一直是烟草产业的重要有机组成部分。随着卷烟行业对原料品质要求的迅速提高和市场竞争的日益激烈，再造烟叶产品质量控制越来越重要，多家生产企业已经将稳定生产过程和提升产品质量作为企业管理的核心内容之一。然而，建立高效、实用的质量管理体系受到质量管理理念和再造烟叶生产工艺特点等因素制约，发展一直较为缓慢。本文从国内外质量管理发展现状出发，介绍烟草行业质量管理体系实施经验，分析造纸法再造烟叶领域内产品质量管理的发展现状，探讨质量管理信息化平台在再造烟叶生产领域推广、应用的思路和模式。
1 质量管理理论的发展
“物美价廉”的质量观念一直随着人类历史的发展而不断的演进。当代质量管理历经百年的不断更迭和发展，以发展先后和先进程度可分为质量检验、统计质量控制和全面质量管理三个阶段[1-2]。
1.1 现代质量管理的相关理论
自20世纪20年代美国休哈特（W.A.Shewhart）创建统计过程控制（SPC）理论实现生产统计过程控制后，质量管理理论逐渐形成了不同的体系和门派[3]。比较著名的有：
1.1.1 戴明理论
美国戴明博士提出产品质量需要“持续不断的改进”，强调通过循环，即计划→实施→检查→总结改进（PDCA）循环法持续提高产品质量，包含十四个要点，已成为全面质量管理体系的重要内容[4]。
1.2.2 朱兰理论
美国质量管理大师约瑟夫·朱兰的理论强调质量持续的改进，提出“计划、控制和改进”的质量管理理论，被归纳为“朱兰三部曲”。他首先在质量管理中运用帕累托原理，对“关键的少数”与“次要的多数”进行区别，分析关键因子[5]。
1.1.3 全面质量管理（TQM）和质量体系认证
TQM把质量管理当作一个有机整体，突出全员、全过程、全企业的参与，推进“全面的质量管理”向“全面质量的管理”的变革。ISO 9000系列标准是国际标准化组织（ISO）制订的一套质量管理体系的国际标准，对企业的质量管理活动做了明确规定。和TQM一样，ISO 9000具有一致的理论基础，均强调采用统计技术与信息化平台相结合对影响质量的要素进行控制，并对质量劣化趋势进行预防和控制，而ISO 9000将TQM质量管理活动的成果固化为标准以实现质量的持续稳定受控[6]。
1.1.4 六西格玛管理
六西格玛对全面质量管理进行了继承性发展与完善。从统计学意义来解释，所谓六西格玛就是以被检测总体的平均值可能包含1.5个标准偏差σ偏移的普遍情况为基础，平均值的上下公差限内分别能包含6个σ时，每百万件产品中出现缺陷的数量有3.4件。图1为统计学六西格玛的图形化示意，其中USL表示上规格限，LSL表示下规格限，ppm表示百万分比[7]。
现代六西格玛理念不再仅是一个统计学术语，已经发展成为一套业务改进方法体系，通过业务流程优化，实现最低缺陷的系统设计，对现有的过程进行界定（Define）、测量（Measure）、分析（Analyze）、改进（Improve）、控制（Control），简称DMAIC流程，以消除质量缺陷和低效环节，提高产品质量和服务水平、降低成本、缩短周转期，增强企业竞争力。达到员工、股东、供应商、合作伙伴、客户和社会的完全满意。
1.2 质量管理的技术和方法
很多企业质量管理的现状是希望跨越统计质量控制阶段，直接推行全面质量管理和六西格玛管理，但往往忽视统计分析技术应用一直是薄弱环节的实际情况。而全面质量管理体系中的过程控制、数据分析、纠正和预防措施等很多要求均与统计分析技术密切相关[8-9]。尤其以下的主要技术和方法应被充分理解和运用。
1.2.1 过程能力
指生产过程保持在稳定受控的状态下，保持产品生产制造的能力。过程能力指数Cpk代表过程能力满足质量要求的程度。计算公式为：
通过对过程能力的分析，实现过程控制改进、优化，确保影响质量的技术、管理、人员等因素处于受控状态，有效降低过程不合格品率，控制生产成本，是体现企业竞争力的重要指标[9-10]。在Cpk基础上，又发展出第二代过程能力指数Cpm，混合能力指数Cpmk，过程绩效指数Pp和Ppk等，给质量管理水平的评估提供更多选择。 1.2.2 统计过程控制（SPC）技术
指基于统计技术采用控制图跟踪并分析生产各环节过程控制的方法体系。利用判异原则发现产品质量劣化趋势，在不合格品产生以前，帮助质量管理人员从人、机、料、法、环、测等方面查找问题、分析原因、及时改善、消除不良影响，达到并维持稳定受控状态。SPC可用于对生产过程进行分析也可用于过程稳定控制，即可对连续变化数据进行分析，也可应用于计数型数据（合格品数或缺陷数）的分析。常用的判异准则由国标 GB/T 4901-2001给出[11-13]。
1.2.3 预控图
预控图又叫彩虹图，是一种基于公差规格来监控生产过程的直观显示图表，以三个具有鲜明颜色的区域（目标区、警戒区、不良区）对过程控制状态进行界定。相对于常规控制图，预控图无需对采样数据进行正态分布检验，显示醒目、预警误判少、易于生产操作人员理解操作，更加适合连续生产过程的应用[14-15]。
1.2.4 直方图、帕累托图（Pareto chart）
直方图又称质量分布图，用于样本数据的分布状况分析，以判断产品质量特性相对于规格公差的偏离程度并解析生产过程的能力水平。帕累托图（Pareto chart）基于2/8原则以图表形式对发生的质量问题或质量异常因素按照重要程度依次排列展示，强调优先纠正造成影响最大的仅占较少比例的质量问题和异常因素，实现生产过程迅速受控达到稳态[16]。
2 烟草行业质量管理体系和信息化平台应用现状
作为国民经济的支柱行业之一，烟草行业在对国家经济和社会全面发展做出巨大貢献的同时，也因为吸烟有害健康的事实和愈演愈烈的国际禁烟呼声，面临行业增量乏力，外部环境日益严峻的多重挑战。为了能有效应对产业压力，适应产品结构升级的需要，烟草行业更加重视质量管理，降本增效，大力推行精益研发、精益生产已成为提升行业竞争力的重要措施。在此背景之下，国内烟草企业在借鉴国内外质量管理理论和其他行业质量管理成功经验的基础上，以卷烟工艺规范为准则并结合卷烟制造过程能力评测机制，积极推进质量管理体系建设和信息化管理平台搭建[17-19]。
2.1 在全面质量管理在行业应用方面积累了宝贵经验
相关成功案例列举如下：
（1）青州卷烟厂引入统计过程控制（SPC）理论，以提高制丝过程质量控制精度为目的，构建了一套生产过程异常报警监控平台，实现指标控制向工艺参数控制转变，促进了过程质量的持续改进[20]。
（2）广西中烟运用工序质量评价的方法，对卷烟生产过程各工序进行质量评价，并建立相应质量管理和控制方法。根据不同工艺参数对主要质量特性的影响程度进行系统分组，进行精细化管理和控制，提高卷烟物理质量、感官质量、烟气理化指标的稳定性[21]。
（3）零陵卷烟厂实施的统计过程控制信息系统，运用统计过程控制技术和信息化平台，建立新型工艺质量管理模式，提升工艺质量管理人员素质和技能。通过SPC在制丝车间的运用，以科学的评判依据，实现过程控制偏移的迅速有效识别，同时将批次间工序能力指数的对比结果以及工序能力指数的整体趋势作为工艺改进的依据，实现工艺质量的预测管控和持续提升[22]。
（4）南京卷烟厂将六西格玛管理与生产实际相结合，运用六西格玛理论、卷烟工艺规范、卷烟制造过程能力测评导则和统计学理论，结合六西格玛DMAIC方法，对提高梗丝线西格玛水平的方法开展研究，有效提升梗丝的质量，降低过程损耗，达到预期的经济效益[23]。
（5）长沙卷烟厂以贯彻实施新版卷烟工艺规范和推动企业精细化制造为目标，推行SPC信息化系统，包含过程监控、质量分析、优化设计、经验库、查询统计、系统管理等模块。通过两年实施推行提高了精细化制造水平，建立了基于SPC的质量保障体系，培养了一批工艺质量管理专家[24]。
2.2 结合烟草行业质量管理经验和信息化平台的成功案例，归纳几点经验[25-27]。
（1）领导作用：企业管理层的支持，尤其是一把手带头作用，是将产品质量意识以及精益求精的精神贯彻到每一个生产环节和管理流程，推行全面质量管理的主要力量。
（2）教育培训：正确质量意识和先进质量管理理论必须与质量管理体系实施同步推进，外部教育培训可以提高质量管理理念，内部培训可以统一思想、强化理解。培训内容可包括戴明十四法、朱兰三部曲、SPC培训、六西格玛管理等重要理论和统计分析控制的方法、工具。
（3）统计分析技术与PDCA理论相结合：将统计技术与生产数据采集相结合，对过程工艺指标和参数包含的质量信息进行全面分析与深度挖掘。以PDCA理论作为解决质量问题的手段方法，从质量劣化趋势预警入手，实现质量问题的闭环管理，将质量事故有效预测和防控。
（4）质量管理体系与关键过程（CTP/CTQ）的结合：对关键工艺过程、关键质量特性进行系统建模是质量管理信息化平台搭建的基础，根据生产线的工艺、设备特性以及产品质量标准，将生产流程、数据采集、状态监控、关键指标、工艺标准通过生产线建模有机结合，即可获取更加有效的基础分析数据并对关联的质量信息进行对比分析，也可以对整体质量管理水平进行评估。
（5）预控图的应用：卷烟生产中连续过程控制中对在线数据采用SPC控制图存在理论控制限窄、异常点多、异常原因不易判定等制约，采用预控图监控在线数据较常规控制图更能反映实际情况。通过合理设置控制图判异规则，对不满足正态分布采样数据的超规格限、异常趋势、异常波动等质量问题进行实时、有效预警，起到预防控制的作用，为质量改进、技术攻关提供有利数据支撑。 （6）工艺质量水平评价体系的应用：通过关键质量特性的生产线建模来建立质量评价体系全面反映生产过程整体质量水平，实现质量管理从孤立指标分析到综合参数评估的转变，质量结果控制到全过程预防控制的转变，质量经验管控到科学质量管理的转变。质量评价体系中的采用的过程能力指数、工序不合格率、功效系数等均可作为质量绩效考核的关键指标。
3 造纸法再造烟叶领域质量管理水平现状
陈祖刚等对国内外造纸法薄片的生产工艺、品质比较后表明，国产造纸法再造烟叶在物理性能、常规化学性质和降焦作用与国外同类产品基本相当，但与国外成熟的技术相比，国内对造纸法再造烟叶质量控制方面仍存在差距，具体表现在制程和成品质量检测手段，产品质量稳定受控等方面。虽然工艺发展优化和生产管理的持续提升，国内再造烟叶领域质量管理模式仍主要处于质量检验阶段，质量保证上存在体系不够健全、数据采集有效性差、统计分析技术应用不足、质量管控意识和责任判定能力不够、质量预判滞后、信息管理系统功能单一等问题[28-30]。
目前造纸法再造烟叶领域质量管理体系推广情况如下：
福建金闽再造烟叶有限公司对生产全过程进行系统监控，利用数据采集、处理与分析功能，提高再造烟叶的生产质量[30]。
湖北新业烟草薄片开发有限公司采用SSH 框架、B/S 模式设计开发工艺质量信息系统，实现工艺数据的分类、编辑、查询、统计分析、评价和工艺流程控制[31]。
山东瑞博斯烟草公司实施MES系统以提高决策时效性、实现生产操作有效监管、控制成本、实现产品质量有效跟踪和追溯、实现产品质量控制。系统2015年6月投入运行，包括数据采集，配方管理，设备管理，物料管理，质量管理，生产追溯等功能模块[32]。
4 造纸法再造烟叶质量管理信息化平台实施探讨
造纸法再造烟叶生产过程集成了烟草加工和制浆造纸两种加工工艺，虽然关键工序采用纸浆造纸技术和设备，主要生产原料还是烟草原料，再造烟叶成品与烟草片烟一起参与卷烟生产全过程，工艺标准和质量要求均需满足烟草行业规范，质量管理模式实际与烟草行业关系密切，因此烟草行业的质量管理经验完全可为造纸法再造烟叶企业推进质量管理信息化和提升质量管理水平提供参考和对照。
4.1 项目实施的指导思想
（1）关注客户需求：基于客户对产品的要求而不是从企业自身角度进行质量管理，以用户的需求来建立质量标准。
（2）以事实驱动质量管理：持续审视真正需要什么样的质量数据和信息，如何对这些数据和信息进行充分挖掘以达成正确决策。
（3）过程比结果更重要：过程的质量管控优先于单纯对结果的质量苛求，过程质量有效掌控是向客户传递竞争价值优势的高效途径。
（4）质量预防性管理：主动发现常被忽略的环节、因素，强调治“未病”而不是“已病”，思考“为什么要这么做”，质疑“我们都这么做的”。
（5）无边界合作：打破部门间壁垒，积极推进自下而上、自上而下和部门间横向的团队合作。
（6）力求完美但容忍失败：不断追求更好的质量、更低的成本，但也能接受并正确对待偶然的挫折，吸取教训，从失败中成长。
4.2 项目实施的原则
基于前文介绍和归纳，质量管理信息化平台的实施需要包括数据采集、SPC控制图、关键质量特性生产线建模、质量劣化预报警、质量水平评价等要素。同时应对平台模式和架构的统一性充分考虑，实现质量管理信息化平台与其他信息系统无缝对接和数据共享，也有利于同行企业间质量管理水平的横向对比，推进质量管理良性竞争和共同发展。因此，搭建质量管理信息化平台建议遵循以下几个原则。
（1）构建统一的数据共享信息化体系：虽然采用先进的统计分析方法和工具进行质量评估和判定，但质量管理信息化平台首先要有数据采集软、硬件作为底层支撑，以获取实时、准确生产过程数据，同时统计分析结果需要与原料信息、生产计划、配方信息、批次跟踪信息、设备管理信息、财务数据等多方面数据相结合才能实现有效表达和评判，体现应用价值。因此，质量管理信息化平台不能孤立存在，首先应与MES系统集成，并实现与决策系统，生产排产系统、财务管理系统、人力资源系统、办公自动化系统等信息系统无缝对接，在充分利用各系统可靠数据的同时，实现企业内管理信息的统一性和唯一性，如图2所示。
（3）建立质量管理水平评价体系：质量管理的持续优化和提升是通过逐个质量问题的PDCA循环改进实现的，但最终成果需要对整体质量水平进行综合评估，以体现提质增效的意义。因此，建立以工序关键质量特性为基本元素的全过程质量评价体系，一方面能全面客观量化企业整体质量管理水平，便于企业内各环节和企业间的横向对比，另一方面能作为绩效考核的关键指标，与激励机制结合提高员工参与质量管理的热情和积极主动性。
（4）全员参与、全过程覆盖、长远规划：质量管理信息化平台的搭建并不仅仅是品质管理部门的责任，而是关系到整个企业内部实力提升的大事，需要一把手带头，生产、研发、工艺、品管、采购、仓储、财务、销售等部门根据在质量管理体系中的职责，不同程度参与到项目的推进过程中。质量管理的范围须涵盖产品生产全过程，可以采取重点切入、分步实施原则，但首期项目必须包括全部生产过程关键质量特性。质量的持续提升是一个长期而连续的过程，需持之以恒，决策层成熟的质量管理理念和长远的规划，才能让项目实施即具有力度和速度，又有廣度和深度。
4.3 项目实施的目标
建立以质量管控为核心，符合生产管理模式，与现有信息平台兼容和数据共享的信息化平台。
充分利用统计分析方法和通过持续工艺优化改进，实现生产过程关键工艺过程受控。 建立以过程能力评测或功效系数评价为基础的生产过程质量评价体系。
4.4 项目实施的主要任务
对涉及生产管理、产品开发、品管的业务流程进行重新梳理，与行业内发展趋势保持一致并适用于信息化软件系统的实施。
通过管理层带头推进、各部门充分沟通、企业内外培训相结合和主要部门全面参与项目的开发对公司内的生产管理和质量管理理念进行统一和提升。
将PDCA和“质量计划、质量控制和质量改进”等质量持续改进的方法始终贯彻到项目开发和应用的全过程，做到因地制宜、物尽其用。
依据卷烟工艺规范和卷烟制造过程能力测评导则，通过建立过程能力或功效系数评价体系为公司绩效考核提供有效依据。
5 总结与探讨
质量管理理念和体系随着工业发展和科技进步持续的更新优化，已经形成完善和严密的体系，并且在国内外的几乎所有生产、制造、服务领域得到了高度重视，被视为企业赖以生存和竞争的根本。
经过多年的努力，先进质量管理信息化系统已经在众多烟草企业得到成功实施，虽然还与不少已经成熟发展多年的制造业质量管理水平有一定差距，但积累了丰富的经验，达到国内先进质量管理水平也只是时间问题。
相信借助国内外先进质量管理理论，结合烟草行业的丰富经验，通过充分论证、明确目标、统一理念、全员参与，一定可以让造纸法再造烟叶企业质量管理信息化平台获得成功应用，实现质量管理水平高起点、跨越式的发展。
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