卷烟厂制丝设备柔性化改造及对多品种生产的适应性分析

1、引言

全球重要的经济支柱之一的烟草行业近年遭受着市场需求多样化以及个性化消费趋势的挑战，统计显示，五年间卷烟产品种类增加了 30% 还多且单一品种生产规模不断变小，这使得卷烟厂生产设备需要有更高程度的柔性化，而卷烟生产核心环节的制丝设备其性能直接关系到生产效率与产品质量，传统制丝设备在多种品种生产时切换耗时长、适应能力差，不能满足现代卷烟生产的灵活需求，在这种情况下，柔性化改造是提高制丝设备适应性的关键策略，引进模块化设计、快速换型技术、智能控制系统等手段可优化生产流程并能大幅提升设备利用率和市场反应速度，从而让烟草行业应对复杂市场环境有了重要依靠。

2、卷烟厂制丝设备柔性化改造的必要性和意义

2.1 传统制丝设备的局限性

近年来，烟草行业遭遇着市场需求多样化与产品更新速度加快的挑战，由于传统制丝设备设计常把大规模单一品种生产放在首位而对多品种小批量生产适应能力差，并且其刚性化设计使设备在面临不同烟叶配方和工艺要求时调整困难、品种切换耗时长从而严重干扰生产效率，而且传统设备自动化程度低、人工干预频仍易让产品质量产生波动，统计显示近五年国内卷烟市场多品种产品占比超 40% 使得制丝设备需要更高灵活性进而更突显传统设备应对现代生产需求的不足。

2.2 多品种生产对制丝设备的新要求

消费者对个性化和高品质卷烟需求增长使得多品种生产成为卷烟厂的重要发展方向，并且这一趋势让制丝设备不但要能迅速适应不同烟叶配方的加工需求，还得有高精度和高稳定性的生产能力，比如换型时设备要快速调整参数、切换工艺并且确保产品一致性和质量稳定，所以应用模块化设计和智能控制技术是解决该问题的关键，而引入柔性化设计理念后制丝设备在不降低效率的基础上能满足多品种生产需求、大幅缩短品种切换时间且提高设备利用率，数据表明柔性化改造后的设备在多品种生产中效率提升超 20% ，这很好地体现出它在现代烟草生产中的重要价值。

2.3 柔性化改造的经济效益和社会效益

制丝设备经柔性化改造后生产效率得以提升且经济效益与社会效益也颇为显著 [1]。从经济方面来讲，柔性化改造能削减设备闲置率并缩短因频频换型而产生的停机时长从而使整体产能得到提高，并且改造后的设备在应对不同烟叶配方和工艺要求时会更自如进而减少原料与能源的损耗让生产成本进一步降低，有数据表明柔性化改造可使卷烟厂综合生产成本降低 10%-15% 。从社会效益方面来说，柔性化生产能满足消费者对多样化产品的需求以提升企业市场竞争力并且推动烟草行业朝着智能化、绿色化的方向发展，这既契合国家制造业转型升级的政策取向又给烟草行业的可持续发展提供了强大支撑。

3、制丝设备柔性化改造的主要方法和技术

3.1 模块化设计与快速更换系统

近年来，市场需求多样化给烟草行业带来挑战，而提升卷烟厂制丝设备柔性的关键手段是模块化设计，将制丝设备拆分成独立功能模块后，不同模块就能灵活组合且能快速更换，进而满足多种品种的生产需求，比如有个卷烟厂用了模块化设计后，换型时间从原先的 4 小时一下子缩短到 1 小时以内，并且引进快速更换系统也进一步提高效率，因为有标准化接口和智能化工具，操作人员在短时间内就能把设备调整好，使停机时间大大减少，2022 年烟草行业的数据表明，实行模块化设计的企业，平均设备利用率提升了 15% 还多，这给柔性化生产打下坚实的基础。

3.2 智能控制系统的升级

制丝设备柔性化改造中，智能控制系统属于核心技术，对其加以升级后，设备适应复杂工艺的能力会大大增强，并且它集成了传感器、人工智能算法和实时监控功能，能动态调整加工参数以符合不同烟叶配方要求，比如处理低糖分烟叶时，系统可自动优化温湿度控制策略来保证产品质量稳定，而且它还有自诊断与故障预警功能，使设备故障造成的生产中断减少，2021 年统计显示，烟草行业经智能控制系统升级后，生产效率平均提高 20% ，能耗成本也降低大概 10% ，可见这一技术在柔性化改造里的关键意义。

3.3 数字化和信息化技术的应用

制丝设备柔性化改造得到数字化和信息化技术应用的强力支持，工业物联网平台使生产设备、工艺数据和管理系统互联互通并构建起高效数字化生产体系，就像某卷烟厂引进 MES（制造执行系统）后生产调度更精准且原料利用率提高 8% 那样，而企业借助大数据分析技术优化生产流程、预测市场需求变化以提前调整生产线配置，近五年数据表明全球烟草行业数字化投入年均增长率为 12% 且柔性化改造企业产品合格率大多升到 98% 以上，这充分体现出数字化技术在提高生产灵活性与质量稳定性上的价值[2]。

4、柔性化改造后制丝设备对多品种生产的适应性分析

4.1 生产效率和产品质量的提升

近年来，市场需求多样化和技术升级给烟草制造业带来了双重压力，但相关数据显示 2022 年全球卷烟市场中像细支烟、爆珠烟这类新型产品的占比大大提高，于是制丝设备通过将模块化设计和智能控制系统相结合进行柔性化改造，使生产流程得以显著优化，改造后的设备能更精准地调节参数以保证不同烟叶配方在加工时质量一致，并且柔性化设计让设备运行时的停机时间和故障率都减少了，整体生产效率大幅提升，数据显示改造后设备的综合生产效率比传统设备提高约 20% ，这为应对市场快速变化的需求提供了坚实保障。

4.2 设备切换时间和成本的降低

卷烟生产效率主要被品种频繁切换这一瓶颈所制约，统计显示 2021 年中国卷烟厂平均每年得应对超 30 种不同规格产品生产任务，而柔性化改造引进快速换型技术后设备切换时间从传统数小时一下子缩短到 30 分钟内从而大大降低切换带来的非生产性损失，并且模块化设计让关键部件更换更方便也减少人工干预和配件损耗进而进一步压缩切换成本，拿某个大型卷烟厂来说改造后年度设备切换成本下降了将近 25% ，这一改进既提高生产线利用率又给企业节省不少运营开支使其市场竞争力也增强。

5、结论

烟草行业应对市场需求多样化的重要解决方案是卷烟厂制丝设备柔性化改造的研究，近年来消费者对卷烟产品的个性化需求增多，使得传统刚性生产线难以适应市场变化，在多品种小批量生产模式下尤是如此，因为设备切换效率和适配能力存在关键瓶颈，而综合运用模块化设计、快速换型技术和智能控制系统进行柔性化改造后，制丝设备的适应性和生产效率得到显著提升，数据表明改造后的设备品种切换时间可缩短 40% 以上且设备利用率能提高到 90% 以上，从而单位生产成本也得以有效降低，并且柔性化改造优化了工艺适配性，保证了不同烟叶配方和加工工艺下产品质量的稳定性。

参考文献：

[1] 白天阳 , 代丽娟 , 韩野 , 包俊 , 王宇超 . 基于 TnPM 的合作生产制丝设备维保体系构建 [J]. 轻工科技 , 2025, 41 (03): 186-189.

[2] 刘彦辰. 基于时间序列模型的卷烟厂制丝设备的异常检测的研究 [D].导师：朱静; 陈建伟. 新疆农业大学, 2024.

[3] 陈雪芹 , 王国兴 , 李琪 , 王宁 . 大规模设备更新激发工业企业哪些发展新动能——对话中国设备工程专家智库委员、山东中烟工业有限责任公司青州卷烟厂党委书记孟庆华 [J]. 中国设备工程 , 2024, (08): 4-6.

姓名：沈贺亮，男，汉族 ，籍贯：，出生日期：1983 年5 月10 日，学历：大学本科，职称：无 ， 研究方向：机械类