H牌号卷烟物理指标相关性分析

引言

企业信息化发展为大数据的应用提供了可能，如何有效应用数据统计技术挖掘卷烟数据中隐藏的有效信息，进而发现质量变异的特征和规律，从而识别生产过程中的不稳定因素及时指导生产，为稳定产品质量服务，为企业决策提供参考，是卷烟工业企业面临的一个新课题。卷烟物理指标的符合性和稳定性是卷接工序质量控制的首要且重要的问题，对维护卷烟产品的外观质量和感官质量具有重大意义。卷烟物理指标包括卷烟的质量、圆周、长度、吸阻、总通风率和硬度等，从卷烟工艺流程来看，这些物理指标是受原料加工工艺、制丝质量、烟用材料质量以及卷接工序加工质量的综合影响，并且它们之间相互影响，甚至互为因果关系。目前卷烟物理指标数据多应用于产品合格与否的判定，体现了鉴别功能和把关功能，但在预防功能方面需要进一步研究。为了厘清卷烟物理指标在卷烟工序中的作用关系，需要对日常生产输出的大量卷烟物测数据进行统计分析，以便发挥出更好的效能。本文旨在通过对H牌号卷烟物理指标进行相关性分析,找出影响卷烟产品质量的关键物理指标,明确卷烟生产时物理指标的控制重点，同时针对关键物理指标相关项目进行方差分析，识别影响关键物理指标的因素。

1材料与方法

1.1 材料与设备

试验样品：本次研究抽取的样本为2024年1月广州卷烟厂生产的H牌号卷烟产品，样品覆盖2个班别4组机台共228个批次，卷烟样本既包括卷烟质量、圆周、长度、总通风率、吸阻和硬度这6个定量变量，也涉及班别和机台这2个定性变量，H牌号卷烟样品规格为84.0mm（30.0 mm +54.0 mm）24.3 mm。

抽检卷烟样品的流程如下：规定每一生产日、每一班、每一台机生产的同一牌号、同一规格的产品为一个检验批次，每班每台机抽检1次。工作人员在装箱机条烟输送通道区域随机抽取每台机各2条烟用于外观及物理指标等项目的检验。首先对对抽取的2条样品进行条装质量检验，条装质量检验完毕后，从抽取的2条样品中随机抽取1条10盒进行盒装质量检验，然后按卷烟外观检验步骤对完成盒装质量检验的200支卷烟进行检验，从完成条装质量检验的另1条样品中随机抽取2盒，取出30支卷烟到综合测试台进行检测。

试验设备：卷烟机型包括ZJ112、ZJ17和ZJ118三种；卷烟测试仪器为昆腾卷烟综合测试台。

1.2 卷烟物理指标的测定

按照国家标准 GB/T 22838规定的方法即《卷烟和滤棒物理性能的测定》，在卷烟综合测试台测定卷烟的质量、圆周、长度、吸阻、总通风率、硬度这6个物理指标,需要说明的是卷烟样品均是在未进行温湿度调节情况下进行测量的， 测试环境温度为（22±2）℃，相对湿度为（60±5）%，各物理指标测定的具体标准参考表1。每批次每机台测量烟支数量为30支，各批次物理指标值均为30支卷烟样本均值。为了保证检测数据的可靠性，结合卷烟实际情况，已经使用拉依达检验法则对卷烟物理指标原始数据进行了处理。

表1 卷烟物理指标的测定方法

1.3 相关性分析原理

通常两变量间的关系包括确定性关系和非确定性关系两种，其中确定性关系是指具有确定的函数关系，而非确定性关系是指宏观上存在相关关系。非确定性相关关系又可分为线性相关和非线性相关，本文采用的即是Pearson相关性分析，它是用来分析两变量之间线性相关程度的一种方法。

1.4 试验方法

首先汇总统计2024年1月H牌号卷烟物理指标数据，并借助Minitab软件对H牌号卷烟6项定量指标（卷烟质量、圆周、长度、吸阻、总通风率和硬度）进行统计相关性分析，然后依据物理指标关联项目的多少来确认卷烟控制的关键物理指标，并针对关键物理指标分别从班别、机台因素进行单因子方差分析，从而识别出影响卷烟关键物理指标的因素。

2 结果与分析

2.1 卷烟物理指标相关性分析

利用Minitab软件对H牌号卷烟6项物理指标即卷烟质量、圆周、长度、吸阻、总通风率和硬度进行统计相关性分析，具体步骤：打开Minitab软件—录入数据—统计—基本统计—相关—选择相关方法（Pearson相关系数），Minitab软件会自动计算变量间的相关系数和P值。其中相关系数表示两个变量之间的关联强度，P值则用于判断这种关联是否具有统计学意义。以Pearson相关系数为例，如果P值小于显著性水平，则拒绝原假设，即认为两个变量之间存在显著相关性。相关系数的值范围在-1到1之间，接近1或-1表示强正或负相关，0表示无关，值在0到1之间表示弱相关。

表2  H牌号卷烟物理指标相关性结果

注：单元格内容：Pearson相关系数  

本文中设定显著性水平为0.05，依据P值可以判定指标是否显著相关，P值小于0.05表明物理指标在统计上具有显著相关。由表2可以看出卷烟质量与圆周、吸阻、硬度、长度和总通风率显著相关；卷烟圆周与质量、吸阻、硬度和长度显著相关；卷烟吸阻与质量、圆周、硬度和总通风率显著相关；卷烟硬度与质量、圆周和吸阻显著相关，；卷烟长度与质量、圆周和总通风率显著相关，卷烟总通风率与质量、吸阻和长度显著相关。依据相关性指标项目的多少可以确认卷烟质量是需要重点控制的关键物理指标，卷烟圆周和吸阻是第二关键物理指标，长度和硬度为第三关键物理指标。在实际的卷烟生产过程中，卷烟质量、长度和圆周是可以直接控制的变量，通常是由卷烟机自身加工控制水平决定的；而卷烟吸阻、总通风率和硬度是需要间接控制的变量，往往是由烟丝自身物理特性、烟用材料及质量、圆周和长度等因素影响，一旦这些因素确定后卷烟机很难通过自身控制对这些指标进行调控。其中卷烟第一关键物理指标卷烟质量一般是由烟丝和烟用材料（滤嘴、卷烟纸、接装纸和胶粘剂）组合而成的重量之和，通常来说同一牌号同一规格的卷烟，其烟用材料的重量基本变化不大，主要是烟丝重量的变化。

2.2 卷烟物理指标单因子方差分析

方差分析作为检验多个总体均值间是否存在显著性差异的重要方法，利用组内与组间的差异构造统计量，在各种数据分析中具有广泛应用。单因子方差分析属于一元方差分析，是讨论某一种因素对试验结果有无显著性的影响。卷烟质量抽检信息中包含班别和机台信息，针对H牌号卷烟质量这一关键物理指标，分别进行单因子方差分析，结果如表3所示。

因子 水平数 值

班别 2 甲，乙

表3  H牌号卷烟质量与班别的方差分析

由表3可知，对该卷烟质量与班别进行单因子方差分析，结果显示 P0.05，表明不同班别的卷烟质量在统计上是无显著差异的，即班别因素在H牌号卷烟质量的控制上无差异性，不是主要因素。接下来我们将结合质量与机台进行方差分析，具体数据如表4所示。

因子 水平数 值

机台 4 A，B，C，D

表4  H牌号卷烟质量与机台的方差分析

由表4可知，对H牌号卷烟质量与机台进行单因子方差分析，结果显示P0.05，说明不同机台的卷烟质量在统计上是有显著性差异的，即机台因素在H牌号卷烟质量的控制上存差异性，是主要因素。为了进一步分析机台对质量的差异化影响，可结合H牌号卷烟质量与各机台的具体方差分析结果进行分析，如表5所示。

表5  H牌号卷烟质量与各机台的方差分析结果

H牌号卷烟质量标准值为（0.930）g，由表5可知，A、B、C、D四组卷烟设备生产出来的卷烟质量均符合工艺质量技术标准，为了进一步分析机台差异性，可将不同机台将标准差由小到大进行排列，即A机台B机台，标准差越小，质量控制越好。可以看出A机台质量控制最好，鉴于C、D机台属于新投入运行设备，此分析结果符合实际情况。同时为了保证同质化生产，下一步计划B、C、D机台质量对标A机台，从人机料法环测等方面进行对比跟踪和梳理分析，找出引起质量指标差异的原因，并采取措施加以改进，进一步挖掘设备潜力，为产品质量提高保障。

目前关于卷烟质量的控制改进思路主要有以下情况：李昭和唐小雪等通过对卷烟工艺参数和设备参数进行设置调节，对比测试不同参数对卷烟质量的影响，参数包括除尘风负压,小风机正压,梗签含丝量、返丝量、针辊转速及挡板高度等;此外，有些学者从温湿度对卷烟质量的影响、从不同卷烟机型的卷烟质量差异性以及从不同卷烟综合测试台测量差异性的方向思考。这些研究都为我们后续对卷烟质量差异性进行分析提供了参考。

3结论

本文通过对某段时间不同班别不同机台生产的H牌号卷烟228组物理指标数据进行统计相关性分析，可以发现卷烟不同物理指标控制的重要程度及不同物理指标之间的相关程度，结果表明：H牌号卷烟质量是生产过程中需要重点控制的关键物理指标，它与卷烟圆周、吸阻、总通风率、长度和硬度均呈一定的相关性。为了充分挖掘卷烟质量的影响因素，利用Minitab软件对该牌号卷烟质量与班别、机台进行单因子方差分析，结果表明不同机台的卷烟质量控制存在显著差异，卷烟质量与班别无明显相关性，以上分析结果可以为设备技术人员对标进行质量差异性的排查提供参考。

综上，通过对H牌号卷烟物理指标进行统计相关性分析以及通过单因子方差分析挖掘影响关键物理指标的因素，可以发现卷烟生产过程中的关键控制指标和不稳定控制因素，并定性分析关键控制指标的影响因素，从而为后续的卷烟生产和检验提供必要的数据支撑，以便下一步的卷烟质量定量分析，该方法对于稳定卷烟物理指标有着一定的借鉴和指导意义。

文章来源：  《上海轻工业》   https://www.zzqklm.com/w/kj/30978.html