H牌號卷煙物理指標相關性分析

引言

企業(yè)信息化發(fā)展為大數據的應用提供了可能，如何有效應用數據統(tǒng)計技術挖掘卷煙數據中隱藏的有效信息，進而發(fā)現質量變異的特征和規(guī)律，從而識別生產過程中的不穩(wěn)定因素及時指導生產，為穩(wěn)定產品質量服務，為企業(yè)決策提供參考，是卷煙工業(yè)企業(yè)面臨的一個新課題。卷煙物理指標的符合性和穩(wěn)定性是卷接工序質量控制的首要且重要的問題，對維護卷煙產品的外觀質量和感官質量具有重大意義。卷煙物理指標包括卷煙的質量、圓周、長度、吸阻、總通風率和硬度等，從卷煙工藝流程來看，這些物理指標是受原料加工工藝、制絲質量、煙用材料質量以及卷接工序加工質量的綜合影響，并且它們之間相互影響，甚至互為因果關系。目前卷煙物理指標數據多應用于產品合格與否的判定，體現了鑒別功能和把關功能，但在預防功能方面需要進一步研究。為了厘清卷煙物理指標在卷煙工序中的作用關系，需要對日常生產輸出的大量卷煙物測數據進行統(tǒng)計分析，以便發(fā)揮出更好的效能。本文旨在通過對H牌號卷煙物理指標進行相關性分析,找出影響卷煙產品質量的關鍵物理指標,明確卷煙生產時物理指標的控制重點，同時針對關鍵物理指標相關項目進行方差分析，識別影響關鍵物理指標的因素。

1材料與方法

1.1 材料與設備

試驗樣品：本次研究抽取的樣本為2024年1月廣州卷煙廠生產的H牌號卷煙產品，樣品覆蓋2個班別4組機臺共228個批次，卷煙樣本既包括卷煙質量、圓周、長度、總通風率、吸阻和硬度這6個定量變量，也涉及班別和機臺這2個定性變量，H牌號卷煙樣品規(guī)格為84.0mm（30.0 mm +54.0 mm）24.3 mm。

抽檢卷煙樣品的流程如下：規(guī)定每一生產日、每一班、每一臺機生產的同一牌號、同一規(guī)格的產品為一個檢驗批次，每班每臺機抽檢1次。工作人員在裝箱機條煙輸送通道區(qū)域隨機抽取每臺機各2條煙用于外觀及物理指標等項目的檢驗。首先對對抽取的2條樣品進行條裝質量檢驗，條裝質量檢驗完畢后，從抽取的2條樣品中隨機抽取1條10盒進行盒裝質量檢驗，然后按卷煙外觀檢驗步驟對完成盒裝質量檢驗的200支卷煙進行檢驗，從完成條裝質量檢驗的另1條樣品中隨機抽取2盒，取出30支卷煙到綜合測試臺進行檢測。

試驗設備：卷煙機型包括ZJ112、ZJ17和ZJ118三種；卷煙測試儀器為昆騰卷煙綜合測試臺。

1.2 卷煙物理指標的測定

按照國家標準 GB/T 22838規(guī)定的方法即《卷煙和濾棒物理性能的測定》，在卷煙綜合測試臺測定卷煙的質量、圓周、長度、吸阻、總通風率、硬度這6個物理指標,需要說明的是卷煙樣品均是在未進行溫濕度調節(jié)情況下進行測量的， 測試環(huán)境溫度為（22±2）℃，相對濕度為（60±5）%，各物理指標測定的具體標準參考表1。每批次每機臺測量煙支數量為30支，各批次物理指標值均為30支卷煙樣本均值。為了保證檢測數據的可靠性，結合卷煙實際情況，已經使用拉依達檢驗法則對卷煙物理指標原始數據進行了處理。

表1 卷煙物理指標的測定方法

1.3 相關性分析原理

通常兩變量間的關系包括確定性關系和非確定性關系兩種，其中確定性關系是指具有確定的函數關系，而非確定性關系是指宏觀上存在相關關系。非確定性相關關系又可分為線性相關和非線性相關，本文采用的即是Pearson相關性分析，它是用來分析兩變量之間線性相關程度的一種方法。

1.4 試驗方法

首先匯總統(tǒng)計2024年1月H牌號卷煙物理指標數據，并借助Minitab軟件對H牌號卷煙6項定量指標（卷煙質量、圓周、長度、吸阻、總通風率和硬度）進行統(tǒng)計相關性分析，然后依據物理指標關聯項目的多少來確認卷煙控制的關鍵物理指標，并針對關鍵物理指標分別從班別、機臺因素進行單因子方差分析，從而識別出影響卷煙關鍵物理指標的因素。

2 結果與分析

2.1 卷煙物理指標相關性分析

利用Minitab軟件對H牌號卷煙6項物理指標即卷煙質量、圓周、長度、吸阻、總通風率和硬度進行統(tǒng)計相關性分析，具體步驟：打開Minitab軟件—錄入數據—統(tǒng)計—基本統(tǒng)計—相關—選擇相關方法（Pearson相關系數），Minitab軟件會自動計算變量間的相關系數和P值。其中相關系數表示兩個變量之間的關聯強度，P值則用于判斷這種關聯是否具有統(tǒng)計學意義。以Pearson相關系數為例，如果P值小于顯著性水平，則拒絕原假設，即認為兩個變量之間存在顯著相關性。相關系數的值范圍在-1到1之間，接近1或-1表示強正或負相關，0表示無關，值在0到1之間表示弱相關。

表2  H牌號卷煙物理指標相關性結果

注：單元格內容：Pearson相關系數  

本文中設定顯著性水平為0.05，依據P值可以判定指標是否顯著相關，P值小于0.05表明物理指標在統(tǒng)計上具有顯著相關。由表2可以看出卷煙質量與圓周、吸阻、硬度、長度和總通風率顯著相關；卷煙圓周與質量、吸阻、硬度和長度顯著相關；卷煙吸阻與質量、圓周、硬度和總通風率顯著相關；卷煙硬度與質量、圓周和吸阻顯著相關，；卷煙長度與質量、圓周和總通風率顯著相關，卷煙總通風率與質量、吸阻和長度顯著相關。依據相關性指標項目的多少可以確認卷煙質量是需要重點控制的關鍵物理指標，卷煙圓周和吸阻是第二關鍵物理指標，長度和硬度為第三關鍵物理指標。在實際的卷煙生產過程中，卷煙質量、長度和圓周是可以直接控制的變量，通常是由卷煙機自身加工控制水平決定的；而卷煙吸阻、總通風率和硬度是需要間接控制的變量，往往是由煙絲自身物理特性、煙用材料及質量、圓周和長度等因素影響，一旦這些因素確定后卷煙機很難通過自身控制對這些指標進行調控。其中卷煙第一關鍵物理指標卷煙質量一般是由煙絲和煙用材料（濾嘴、卷煙紙、接裝紙和膠粘劑）組合而成的重量之和，通常來說同一牌號同一規(guī)格的卷煙，其煙用材料的重量基本變化不大，主要是煙絲重量的變化。

2.2 卷煙物理指標單因子方差分析

方差分析作為檢驗多個總體均值間是否存在顯著性差異的重要方法，利用組內與組間的差異構造統(tǒng)計量，在各種數據分析中具有廣泛應用。單因子方差分析屬于一元方差分析，是討論某一種因素對試驗結果有無顯著性的影響。卷煙質量抽檢信息中包含班別和機臺信息，針對H牌號卷煙質量這一關鍵物理指標，分別進行單因子方差分析，結果如表3所示。

因子 水平數 值

班別 2 甲，乙

表3  H牌號卷煙質量與班別的方差分析

由表3可知，對該卷煙質量與班別進行單因子方差分析，結果顯示 P0.05，表明不同班別的卷煙質量在統(tǒng)計上是無顯著差異的，即班別因素在H牌號卷煙質量的控制上無差異性，不是主要因素。接下來我們將結合質量與機臺進行方差分析，具體數據如表4所示。

因子 水平數 值

機臺 4 A，B，C，D

表4  H牌號卷煙質量與機臺的方差分析

由表4可知，對H牌號卷煙質量與機臺進行單因子方差分析，結果顯示P0.05，說明不同機臺的卷煙質量在統(tǒng)計上是有顯著性差異的，即機臺因素在H牌號卷煙質量的控制上存差異性，是主要因素。為了進一步分析機臺對質量的差異化影響，可結合H牌號卷煙質量與各機臺的具體方差分析結果進行分析，如表5所示。

表5  H牌號卷煙質量與各機臺的方差分析結果

H牌號卷煙質量標準值為（0.930）g，由表5可知，A、B、C、D四組卷煙設備生產出來的卷煙質量均符合工藝質量技術標準，為了進一步分析機臺差異性，可將不同機臺將標準差由小到大進行排列，即A機臺B機臺，標準差越小，質量控制越好?？梢钥闯?/span>A機臺質量控制最好，鑒于C、D機臺屬于新投入運行設備，此分析結果符合實際情況。同時為了保證同質化生產，下一步計劃B、C、D機臺質量對標A機臺，從人機料法環(huán)測等方面進行對比跟蹤和梳理分析，找出引起質量指標差異的原因，并采取措施加以改進，進一步挖掘設備潛力，為產品質量提高保障。

目前關于卷煙質量的控制改進思路主要有以下情況：李昭和唐小雪等通過對卷煙工藝參數和設備參數進行設置調節(jié)，對比測試不同參數對卷煙質量的影響，參數包括除塵風負壓,小風機正壓,梗簽含絲量、返絲量、針輥轉速及擋板高度等;此外，有些學者從溫濕度對卷煙質量的影響、從不同卷煙機型的卷煙質量差異性以及從不同卷煙綜合測試臺測量差異性的方向思考。這些研究都為我們后續(xù)對卷煙質量差異性進行分析提供了參考。

3結論

本文通過對某段時間不同班別不同機臺生產的H牌號卷煙228組物理指標數據進行統(tǒng)計相關性分析，可以發(fā)現卷煙不同物理指標控制的重要程度及不同物理指標之間的相關程度，結果表明：H牌號卷煙質量是生產過程中需要重點控制的關鍵物理指標，它與卷煙圓周、吸阻、總通風率、長度和硬度均呈一定的相關性。為了充分挖掘卷煙質量的影響因素，利用Minitab軟件對該牌號卷煙質量與班別、機臺進行單因子方差分析，結果表明不同機臺的卷煙質量控制存在顯著差異，卷煙質量與班別無明顯相關性，以上分析結果可以為設備技術人員對標進行質量差異性的排查提供參考。

綜上，通過對H牌號卷煙物理指標進行統(tǒng)計相關性分析以及通過單因子方差分析挖掘影響關鍵物理指標的因素，可以發(fā)現卷煙生產過程中的關鍵控制指標和不穩(wěn)定控制因素，并定性分析關鍵控制指標的影響因素，從而為后續(xù)的卷煙生產和檢驗提供必要的數據支撐，以便下一步的卷煙質量定量分析，該方法對于穩(wěn)定卷煙物理指標有著一定的借鑒和指導意義。

文章來源：  《上海輕工業(yè)》   http://00559.cn/w/kj/30978.html