卷包設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

張杰 李昱曉

黃金葉生產(chǎn)制造中心 河南鄭州 450016

1 背景介紹

在卷包生產(chǎn)過程中，形成了以設(shè)備為中心的數(shù)據(jù)生產(chǎn)池，我們可以從卷包生產(chǎn)設(shè)備上獲取無(wú)數(shù)的數(shù)據(jù)，包括產(chǎn)量、消耗、故障、設(shè)備性能等，這些數(shù)據(jù)作為生產(chǎn)過程的研究依據(jù)，具有十分重要的研究?jī)r(jià)值，然而設(shè)備生產(chǎn)過程具有較多的不穩(wěn)定因素和干擾的因子，設(shè)備的數(shù)據(jù)都會(huì)存在或多或少的問題，這就需要對(duì)設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，管理的內(nèi)容包括對(duì)設(shè)備數(shù)據(jù)的清洗、數(shù)據(jù)整合、相似記錄檢測(cè)、數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估、數(shù)據(jù)處理等方面；

在行業(yè)內(nèi)對(duì)卷包設(shè)備數(shù)據(jù)已進(jìn)行了大量的學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用的探究，在這些研究中，卷包設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)是提高數(shù)據(jù)質(zhì)量的基礎(chǔ)和必要的前提，它能對(duì)設(shè)備產(chǎn)生數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況給出一個(gè)合理的評(píng)價(jià)，從而可以幫助用戶了解設(shè)備數(shù)據(jù)質(zhì)量水平，從側(cè)面保證設(shè)備數(shù)據(jù)能正確反映設(shè)備的運(yùn)行生產(chǎn)情況，幫助卷包生產(chǎn)企業(yè)能更好的了解設(shè)備、維護(hù)設(shè)備，保證生產(chǎn)活動(dòng)能有序穩(wěn)定的進(jìn)行[1]。

2 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)的基本指標(biāo)

在進(jìn)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)時(shí)，需要根據(jù)具體的數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)需求對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行取舍，但是，數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)至少應(yīng)該包括以下幾個(gè)基本的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)指標(biāo)：

完整性：數(shù)據(jù)完整性，主要研究采集數(shù)據(jù)是否完整，包括兩個(gè)方面，一個(gè)是字段完整性，另外就是記錄的完整性

準(zhǔn)確性：是指數(shù)據(jù)記錄的信息是否存在異?；蝈e(cuò)誤，和一致性不一樣，存在準(zhǔn)確性問題的數(shù)據(jù)不僅僅只是規(guī)則上的不一致，最為常見的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性錯(cuò)誤就如亂碼。

一致性：是指數(shù)據(jù)是否遵循了統(tǒng)一的規(guī)范，數(shù)據(jù)記錄是否符合存在一致性規(guī)范，數(shù)據(jù)集合是否保持了統(tǒng)一的格式。

及時(shí)性：包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)整理、數(shù)據(jù)加載的及時(shí)性，數(shù)據(jù)更新的及時(shí)性，按照采集規(guī)則，每條橫向數(shù)據(jù)記錄到達(dá)時(shí)間應(yīng)該是一致，每個(gè)數(shù)據(jù)記錄縱向到達(dá)時(shí)間間隔是應(yīng)該是相同。

穩(wěn)定性：描述數(shù)據(jù)是否穩(wěn)定，是否在有效期內(nèi)。

3 數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型

3.1 模型描述

在數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)過程中，隨著對(duì)數(shù)據(jù)的應(yīng)用不同，對(duì)數(shù)據(jù)質(zhì)量的評(píng)價(jià)模型需求也會(huì)有較大的差異，一個(gè)數(shù)據(jù)集可以對(duì)應(yīng)多個(gè)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型，在一個(gè)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型中，一個(gè)數(shù)據(jù)集可以對(duì)應(yīng)多個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)可以對(duì)應(yīng)多個(gè)規(guī)則。

將數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估模型定義為一個(gè)六元組：

M=(D,I,R,W,E,S)

D：需要評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)集。

I：數(shù)據(jù)集D上需要進(jìn)行評(píng)估的指標(biāo)，如準(zhǔn)確性、完整性、一致性等；

R：與評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的規(guī)則。

W：賦予規(guī)則R的權(quán)值，數(shù)據(jù)為大于0的整數(shù)，描述了該規(guī)則在所有規(guī)則中所占的比重。

E：對(duì)規(guī)則R給出的期望值，數(shù)據(jù)介于0到100之間的實(shí)數(shù)，是在評(píng)估之前對(duì)該規(guī)則所期望得到的結(jié)果。

S：規(guī)則R對(duì)應(yīng)的最終結(jié)果，數(shù)據(jù)介于0到100之間的實(shí)數(shù)，是在檢測(cè)該規(guī)則后所得的結(jié)果。

在評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)質(zhì)量時(shí)，首先確定要評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)集的評(píng)價(jià)指標(biāo)，其次根據(jù)要評(píng)價(jià)的指標(biāo)制定評(píng)價(jià)規(guī)則，再次根據(jù)規(guī)則R的賦予權(quán)值W，給出規(guī)則R的期望E，得到該規(guī)則下的檢查結(jié)果S，最后當(dāng)數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)模型構(gòu)造完成并計(jì)算了每條規(guī)則的結(jié)果后，并可以利用該模型計(jì)算出每個(gè)數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)質(zhì)量結(jié)果。

假設(shè)數(shù)據(jù)集D對(duì)應(yīng)的規(guī)則集為Ri,規(guī)則Ri的權(quán)值為Wi，期望值為Ei，Ri的計(jì)算結(jié)果分別為Si，由此計(jì)算結(jié)果集D的數(shù)據(jù)質(zhì)量：

數(shù)據(jù)質(zhì)量絕對(duì)量化值：

SA是規(guī)則集R所得結(jié)果得分的加權(quán)平均值，它反映了數(shù)據(jù)集D的真實(shí)的數(shù)據(jù)質(zhì)量狀況，SR反映了規(guī)則集R下所期望結(jié)果得分的加權(quán)平均值，如果SA大于SR說明數(shù)據(jù)質(zhì)量比預(yù)期的好，若小于則數(shù)據(jù)質(zhì)量比預(yù)期的差。

3.2 建立指標(biāo)對(duì)應(yīng)的判斷規(guī)則

基本規(guī)則

數(shù)據(jù)缺失，該規(guī)則用于評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集D的基礎(chǔ)規(guī)則，包括評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集的字段內(nèi)記錄缺失和字段缺失，記錄缺失，對(duì)待評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集D，數(shù)據(jù)缺失判定規(guī)則如下，則評(píng)價(jià)結(jié)果為：

式中S1是使用規(guī)則R1對(duì)數(shù)據(jù)集中的第一列記錄進(jìn)行評(píng)價(jià)的結(jié)果，其中CMV 是在數(shù)據(jù)集中字段X缺失的記錄數(shù)，Cf為數(shù)據(jù)集中字段X的總數(shù)，同理，可以得出（2…n）列的評(píng)價(jià)結(jié)果（S2,S3…Sn），也能同步獲取字段記錄缺失評(píng)價(jià)結(jié)果Se，記錄缺失評(píng)價(jià)結(jié)果Sf；

由此可以獲取數(shù)據(jù)集的數(shù)據(jù)缺失評(píng)價(jià)結(jié)果：

邏輯規(guī)則

數(shù)據(jù)集的生成是按照一定的邏輯規(guī)則生成的，并且數(shù)據(jù)的產(chǎn)生應(yīng)該符合生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)客觀規(guī)律，所以在數(shù)據(jù)集內(nèi)部數(shù)據(jù)記錄間應(yīng)該滿足相應(yīng)的邏輯關(guān)系，我們可以根據(jù)數(shù)據(jù)集內(nèi)部的邏輯關(guān)系建立相應(yīng)的判定規(guī)則，用以評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)質(zhì)量，例如在數(shù)據(jù)集中，相同時(shí)間點(diǎn)的總煙產(chǎn)量應(yīng)該比好煙產(chǎn)量數(shù)據(jù)大，單位時(shí)間內(nèi)理論產(chǎn)量大于實(shí)際產(chǎn)量，由此可以建立規(guī)則R2，獲取數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果。對(duì)數(shù)據(jù)集中相同時(shí)間點(diǎn)的第ROW1行，使用邏輯判定規(guī)則，形成如下判定結(jié)果：

式中Cm為m行中不符合邏輯規(guī)則的記錄數(shù)，Cf為m行的記錄總數(shù)，Sm1為使用邏輯規(guī)則評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)集中第m行的評(píng)價(jià)結(jié)果；由此可知，該數(shù)據(jù)集的對(duì)該邏輯評(píng)價(jià)規(guī)則的評(píng)價(jià)得分為：

在生產(chǎn)過程中，由于每個(gè)數(shù)據(jù)功能作用不相同，每個(gè)數(shù)據(jù)在相同的生產(chǎn)單位內(nèi)有相應(yīng)的數(shù)學(xué)特征，如數(shù)據(jù)產(chǎn)量、消耗、故障、時(shí)間數(shù)據(jù)，在一個(gè)生產(chǎn)單位時(shí)間內(nèi)只能是單調(diào)增加，或者有電控掉電后，從0開始計(jì)數(shù)的情況；對(duì)某些數(shù)據(jù)是在一定值域范圍內(nèi)波動(dòng)，但是這些值不能超過設(shè)定的額定值，如設(shè)備的車速一般在某個(gè)范圍內(nèi)波動(dòng)，但車速不會(huì)超過設(shè)備設(shè)定的額定車速，同樣我們也可以通過這些特性建立相應(yīng)的判定規(guī)則，用以獲取數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)價(jià)結(jié)果[2]。

對(duì)數(shù)據(jù)集的第n列數(shù)據(jù)，理論上該行數(shù)據(jù)為單調(diào)增加，我們可以考慮使用數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)學(xué)特性判定規(guī)則來(lái)評(píng)價(jià)該數(shù)據(jù)集，如下所示：

式中Cn為不符合單調(diào)增加邏輯規(guī)則的記錄，Cf是改行數(shù)據(jù)集的總記錄數(shù)，Scn為第n列數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果，由此可以得出該數(shù)據(jù)集的邏輯規(guī)則判定的結(jié)果為：

其他規(guī)則在評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)質(zhì)量時(shí)，我們也可以采用相應(yīng)的其他方法來(lái)建立數(shù)據(jù)判定規(guī)則，如可以建立數(shù)據(jù)的相互驗(yàn)證規(guī)則來(lái)，判斷數(shù)據(jù)質(zhì)量，該規(guī)則是一種基于擬合的數(shù)學(xué)模型驗(yàn)證方法，其思想是：給定的樣本數(shù)據(jù)Xij(i=1,2….n，j=1,2…m)，我們按照樣本組成字段進(jìn)行拆分,Ai1，Bij-1；

得出相對(duì)誤差后在置信水平條件下找出異常值，當(dāng)相對(duì)誤差在置信區(qū)間外，該記錄被認(rèn)為不符合數(shù)據(jù)一致性規(guī)則，統(tǒng)計(jì)規(guī)則外的記錄為Co，由此可以得到數(shù)據(jù)相互驗(yàn)證評(píng)價(jià)結(jié)果：

式中，CO為數(shù)據(jù)集中，數(shù)據(jù)置信區(qū)間外的記錄數(shù)，Cf為記錄總數(shù)，Sco為Ai1的評(píng)價(jià)結(jié)果，由此可以獲取數(shù)據(jù)集關(guān)于相互驗(yàn)證規(guī)則的評(píng)價(jià)結(jié)果：

4 結(jié)語(yǔ)

隨著現(xiàn)代卷煙企業(yè)發(fā)展規(guī)模的不斷壯大，技術(shù)革新的不斷進(jìn)行，在激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境下，要想取得輝煌的業(yè)績(jī)和高速的發(fā)展，就必須要有正確經(jīng)營(yíng)決策。新的決策手段需要使用大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行支撐，用數(shù)據(jù)說話；在目前的大數(shù)據(jù)背景下，需要我們不僅要注意數(shù)據(jù)的量，也要關(guān)注數(shù)據(jù)的質(zhì)，沒有足夠的數(shù)據(jù)就無(wú)法支撐復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析，數(shù)據(jù)沒有較高的數(shù)據(jù)質(zhì)量，就無(wú)法保證決策的正確性，信息化與工業(yè)化的兩化融合是企業(yè)提高核心競(jìng)爭(zhēng)力的有效途徑。