一種卷煙生產過程穩定性監測方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及卷煙生產技術領域，尤其涉及一種卷煙生產過程穩定性監測方法。
【背景技術】
[0002] 卷煙生產過程穩定性監測的目的是在生產過程中，在生產系統的輸入、所依賴的 資源、控制措施和制造活動本身可以持續的滿足技術標準、規范和要求的情況下，保證各個 質量管理單元所輸出產品質量的波動在允許范圍內。
[0003] 目前，卷煙生產過程監測能力指數CPK、西格瑪水平測試等在煙草行業得到廣泛運 用，取得了很好效果，但存在以下缺陷：
[0004] (1)監測結果均以正態分布為基礎，且需在穩態下計算；
[0005] (2)離散監測數據的合格率，合格區間內無區分；
[0006] (3)量化水平較窄。
[0007] 因此，研發一種統一的、有區分度的、易于直觀分析的卷煙生產過程穩定性監測方 法，對于觸發卷煙生產過程的改進優化具有重要的指導意義。
【發明內容】
[0008] 本發明的目的是提供一種卷煙生產過程穩定性監測方法，為改進卷煙生產，提高 產品質量穩定性提供有力支持。
[0009] 本發明采用的技術方案為：一種卷煙生產過程穩定性監測方法，依次包括以下步 驟：
[0010] -，將卷煙生產過程中的變量進行分類，分類類型包括有允差要求的望目控制型、 無允差要求的望目控制型、極值控制型和范圍控制型；
[0011]二，將分類后的變量進行量化表征，其中，望目控制型變量通過偏離度和離散度來 表征，極值控制型變量通過實測值與設定值的偏移程度來表征；
[0012] 三，進行單變量監測，根據變量類型的不同采用不同的監測模型，望目控制型變量 采用基于偏離度和離散度的望目控制變量模型進行監測，極值控制型變量采用基于實測值 與設定值的偏移程度的極值控制變量模型進行監測；
[0013] 四，進行多變量監測，多變量監測包括工序綜合監測和批次綜合監測兩部分，工序 綜合監測采用基于單變量監測結果加權平均的工序穩定性監測綜合指數模型，批次綜合監 測采用基于工序綜合監測結果幾何平均的批次穩定性綜合監測指數模型。
[0014]所沭的步驟二中有允差要求的望目控制型變量的偏離度的計算公式為
實中，A表示偏離度；^表示實測平均值;Xpv表示標準設計值;δ ρν表示標準設 計標準偏差，δρν =允差/3;下標ρν表示標準值；
[0015] 所述的步驟二中無允差要求的望目控制型變量的偏離度通過計算相對變化量轉 化為極值控制型得到，或通過增加控制限轉化為有允差的望目型得到，相對變化量的計算 公式為
霉中，B表示相對變化量；Z表示實測平均值;Xpv表示標準設計值；下 標PV表示標準值；
[0016] 所述的步驟二中望目控制型變量的離散度的計算公式，
'其中P表示離散 度;s表示實測標準偏差;δρν表示標準設計標準偏差，δρν=允差/3 ;下標pv表示標準值；
[0017] 所述的步驟二中極值控制型變量的實測值與設定值的偏移程度的計算公式為
其中，C表示實測值與設定值的偏移程度；尸表示實測平均值;^、表示標準 設計值;Xbest表示理論或實際最優值;下標Ρν表示標準值;下標best表示最優值。
[0018] 所述的望目控制變量模型戈
其中，I。表示 望目型控制變量穩定性監測指數;Ibest表示最優監測指數;Ibase表示基線監測指數;A表示偏 離度;P表示離散度;下標。表示望目型控制變量;下標^st表示最優值;下標表示基線值；
[0019] 所述的極值控制變量模型為：Id = W(Ibest-Ibase) X C，其中，Id表示極值型控制 變量穩定性監測指數;Iht表示最優監測指數;Ibase表示基線監測指數;C表示實測值與設定 值的偏移程度;下標d表示極值型控制變量;下標^ st表示最優值;下標base表示基線值。
[0020] 所述的工序穩定性監測綜合指數模型為
'其中，G表示工序綜合監測 指數;I1表示第i個變量的穩定性監測指數;W1表示第i個變量的權重;下標i = l、2、3. . .k;
[0021] 所述的批次穩定性綜合監測指數模型為
其中，L表示批次綜合 監測指數;Gi表示第i個工序的穩定性監測指數；Cl1表示第i個工序的權重；下標i = l、2、 3 · · · η 〇
[0022] 本發明根據卷煙生產過程中的變量的不同進行不同的量化表征，進而進行單變量 監測，在單變量監測的基礎上進行多變量監測，即監測工序的加工穩定性和批次綜合穩定 性。本發明所述的卷煙生產過程穩定性監測方法不僅可以監測生產過程單個變量的穩定 性，還可以監測工序的加工穩定性和批次綜合加工質量的穩定性，為改進卷煙生產，提高產 品質量穩定性提供有力支持。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的流程圖；
[0024] 圖2為本發明中望目控制型變量監測示意圖；
[0025] 圖3為本發明中望大極值控制型變量監測示意圖；
[0026] 圖4為本發明中望小極值控制型變量監測示意圖。
【具體實施方式】
[0027] 如圖1所示，本發明所述的卷煙生產過程穩定性監測方法，依次包括以下步驟：
[0028] -，將卷煙生產過程中的變量(包括控制參數和質量指標)進行分類，分類類型包 括有允差要求的望目控制型、無允差要求的望目控制型、極值控制型和范圍控制型；
[0029] 望目控制型包括有允差要求的望目控制型和無允差要求的望目控制型兩類:有允 差要求的望目控制型，如筒壁溫度、物料水分、煙支吸阻等;無允差要求的望目控制型，如物 料流量、加料比例等，但其可轉化為波動量和精度來控制或增加控制限，還有一類如滾筒轉 速和閥門開度等，在生產過程中設定后基本不隨時間變化，監視即可。
[0030] 極值控制型，如填充值、碎絲率、端部落絲和卷煙外觀質量等。
[0031 ]范圍控制型，如貯葉時間等，要求在一定的范圍內，即符合要求即可。
[0032] 因此，卷煙生產過程穩定性監測中需重點監測的主要是望目控制型變量和極值控 制型變量。
[0033] 二，將分類后的變量進行量化表征，其中，望目控制型變量通過偏離度和離散度來 表征，極值控制型變量通過實測值與設定值的偏移程度來表征;對分類后的變量進行量化 表征主要通過與技術標準要求相比較來實現。
[0034] 望目型控制變量通常為在線數據采集系統采集的連續數據，可通過偏離度和離散 度來表征。
[0035] 偏離度表征的是實際控制值與工藝標準值的偏離程度，即準確度。
[0036] 有允差要求的望目控制型變量，一般要求控制在允差或3倍標準設計標準偏差范 圍內，g卩乂 = 乂1"±351"，偏離度的計算公式為：
[0037]
(1)
[0038] 其中，A表示偏離度；r表示實測平均值;xPV表示標準設計值;Spv表示標準設計標 準偏差，S pv=允差/3 ;下標PV表示標準值。A值越小，表征實際控制均值與技術標準值越接 近，即控制準確度越好。
[0039]無允差要求的望目控制型變量的偏離度通過計算相對變化量后，轉化為極值控制 型得到，或增加控制限轉化為有允差的望目型。相對變化量的計算公式為：
[0040]
12)
[0041] 其中，B表示相對變化量；Z表示實測平均值;Xpv表示標準設計值;下標^表示標準 值。
[0042]離散度表征的是實際控制波動情況(標準偏差)與技術標準要求的滿足程度，即精 確度。望H掉制型?骨的離散度的計算公式為：
[0043]
⑴
[0044] 其中，P表示離散度;s表示實測標準偏差；δρν表示標準設計標準偏差，δρν =允差/ 3;下標PV表示標準值。P值越小，表征實際控制的波動情況越能滿足技術標準要求，即控制精 度更好。
[0045] 極值型變量通常為離線檢測數據，通常有望大Uxpv)和望小（Sxpv)設定，主要通 過實測值與設定值的偏移程度來表征。望大即與標準設定值相比，實測值越大越好;望小即 與標準設定值相比，實測值越小越好。極值控制型變量的實測值與設定值的偏移程度的計 算公式''
[0046] ⑷
[0047] 其中，C表示實測值與設定值的偏移程度；f表示實測平均值;Xpv表示標準設計值； Xbest表示理論或實際最優值;下標PV表示標準值;下標best表示最優值。
[0048]三，進行單變量監測，根據變量類型的不同采用不同的監測模型，望目控制型變量 采用基于偏離度和離散度的望目控制變量模型進行監測，極值控制型變量采用基于實測值 與設定值的偏移程度的極值控制變量模型進行監測；單變量是生產過程的最小評價尺度， 其穩定性水平與技術標準要求直接相關。
[0049] 望目控制型變量要求控制中心值和標準偏差，即對偏離度和離散度均有要求，監 測模型是A和P的函數，且與A和P均是負相關。望目控制型變量控制要求如圖2所示，監測要 求如下：
[0050] (1)當Α = 0，Ρ = 0時為最優，即此時控制水平最優；
[0051] (2)圓周或虛線參考線為最基本控制要求或基本控制線。
[0052]所述的望目控制變量模型為：
[005 (5)
[0054] 其中，I。表示望目型控制變量穩定性監測指數；Ibe3st表示最優監測指數；Ibas肩示 基線監測指數;A表示偏離度;P表示離散度;^ 3%表示理論或實際期望基線值，rbase3=l;rb(3st 表示理論或實際期望最優值，rb(3St = 0;下標。表示望目型控制變量;下標be3St表示最優值;下 標base3表示基線值。
[0055]
[0056] (6)
[0057] 其中，I。表示望目型控制變量穩定性監測指數;A表示偏離度;P表示離散度。
[0058]極值控制型變量包括望大極值控制型和望小極值控制型兩種類型，望大極值控制 型變量的控制要求如圖3所示，望小極值控制型變量的控制要求如圖4所示。極值控制變量 模型為：
[0059] (7)
[0060] 其中，Id表示極值型控制變量穩定性監測指數；Ibest表示最優監測指數；Ibas肩示 基線監測指數；方表示實測平均值;X pv表示標準設計值;Xbest表示理論或實際期望最優值;C 表示實測值與設定值的偏移程度;下標d表示極值型控制變量;下標^st表示最優值;下標base 表示基線值;下標PV表示標準值。
[0061] 令 Ibest=100，Ibase = 60,可得：
[0062] Id = 60+40XC (8)
[0063] 如卷煙成品外