薄板烘絲機入口水分影響因素的相關(guān)性分析

陳嬌嬌 李自娟 劉 博

（張家口卷煙廠有限責(zé)任公司，河北 張家口 075000）

煙絲生產(chǎn)過程是將復(fù)烤煙葉加工成符合工藝要求的成品煙絲，整個制絲過程涉及的工藝流程和工藝參數(shù)很多，其中烘絲工序是制絲過程中的一道關(guān)鍵工序，烘絲工序是將回潮后的葉絲通過高溫環(huán)境蒸發(fā)水分，松散和卷曲葉絲，增加葉絲的填充值，去除葉絲中的雜氣，改善和提高煙絲的感官質(zhì)量，以滿足后續(xù)加工工藝的要求。烘絲出口含水率的穩(wěn)定性直接影響成品煙絲的加工質(zhì)量和卷煙的內(nèi)在品質(zhì)[1]，為保證卷煙產(chǎn)品內(nèi)在品質(zhì)的一致性，煙草工作者進行了大量的研究。多集中在制絲生產(chǎn)過程，關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)對卷煙感官品質(zhì)的影響，劉炳軍等人[2]在對制絲烘絲工序關(guān)鍵工藝參數(shù)批間穩(wěn)定性控制參數(shù)進行分析的研究中發(fā)現(xiàn)，烘絲入口水分與煙片處理段實際加水比例具有較強的正相關(guān)性，王旭鋒等人[3]在研究制絲關(guān)鍵工序?qū)頍熧|(zhì)量和卷制質(zhì)量的影響的過程中發(fā)現(xiàn)，烘絲機物料流量、葉絲回潮出口含水率、松散回潮熱風(fēng)溫度對卷煙感官品質(zhì)有顯著影響，李山等人[4]針對制絲在線加工25 個關(guān)鍵工序的工藝參數(shù)進行主成分分析（也稱主分量分析）和聚類分析，確定了制絲在線加工工藝穩(wěn)定性的有效綜合評價辦法。

近年來，隨著“全穩(wěn)態(tài)”質(zhì)量過程控制理念在全行業(yè)的推廣及應(yīng)用，對烘絲等關(guān)鍵工序的輸入與輸出，以及過程工藝指標(biāo)中的“人”“機”“物”“料”“法”“環(huán)”“測”等方面均有較高的要求。當(dāng)薄板烘絲機來料水分波動較大時，烘后葉絲含水率的穩(wěn)定性也容易產(chǎn)生波動。在關(guān)于薄板烘絲機的相關(guān)研究中，入口水分控制的研究相對較少，有研究發(fā)現(xiàn)，烘絲出口水分與入口水分呈極顯著的線性相關(guān)（相關(guān)系數(shù)為0.956）[5]。該文通過分類篩選影響烘絲機入口水分的因素，并進行Pearson 相關(guān)系數(shù)分析，確定薄板烘絲機入口水分的主要影響因素，為保證薄板烘絲機入口水分的穩(wěn)定性提供理論支撐，進而提升煙絲品質(zhì)。

1 材料與方法

提取2015 年3 月—2016 年2 月制絲生產(chǎn)過程制造執(zhí)行系統(tǒng)（Manufacturing Execution System，MES）中一期自有牌號的原始數(shù)據(jù)，共計196 批，為避免數(shù)據(jù)單位不統(tǒng)一，對數(shù)據(jù)進行無量綱化處理。

1.1 參數(shù)篩選

對松散回潮工序的12 個參數(shù)（滾筒轉(zhuǎn)速、循環(huán)風(fēng)機頻率、加溫濕蒸汽壓力、水霧化蒸汽壓力、循環(huán)風(fēng)溫、排潮風(fēng)門開度、新風(fēng)風(fēng)門開度、入口水分、出口水分、加水總量、補償蒸汽開度、真空至松散輸送時長），加料回潮工序的9 個參數(shù)（熱風(fēng)溫度、滾筒電機頻率、料液噴嘴壓力、排潮開度、暫存柜存儲時長、入口水分、出口水分、補償蒸汽開度、排潮風(fēng)門開度），熱風(fēng)潤葉工序的4 個參數(shù)（地下柜存儲時長、入口水分、出口水分、補償蒸汽開度）進行分類，其中工藝要求，即工藝標(biāo)準要求的規(guī)范技術(shù)為可控參數(shù)?？烧{(diào)參數(shù)，即在生產(chǎn)過程中，需要根據(jù)實際生產(chǎn)需求由崗位司機或中控司機進行調(diào)節(jié)的參數(shù)。最終篩選出14 個可調(diào)參數(shù)為薄板烘絲機入口水分的影響因素：松散回潮入口水分、松散回潮出口水分、松散回潮打水總量、松散回潮補償蒸汽開度、真空至松散輸送時長、暫存柜儲存時長、加料回潮入口水分、加料回潮出口水分、加料回潮補償蒸汽開度、加料回潮排潮風(fēng)門開度、地下柜存儲時長、熱風(fēng)潤葉入口水分、熱風(fēng)潤葉出口水分、熱風(fēng)潤葉補償蒸汽開度。

1.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

1.2.1 數(shù)據(jù)篩選

從MES 系統(tǒng)中提取的196 批自有牌號數(shù)據(jù)中，包括松散回潮入口水分、松散回潮出口水分、松散回潮打水總量、松散回潮補償蒸汽開度、真空至松散輸送時長、暫存柜儲存時長、加料回潮入口水分、加料回潮出口水分、加料回潮補償蒸汽開度、加料回潮排潮風(fēng)門開度、地下柜存儲時長、熱風(fēng)潤葉入口水分、熱風(fēng)潤葉出口水分以及熱風(fēng)潤葉補償蒸汽開度14 個點位數(shù)據(jù)，對提取的原始數(shù)據(jù)進行有效的數(shù)據(jù)篩選，剔除溫度異常、含水率異常、時間異常的數(shù)據(jù)。

1.2.2 無量綱化處理

為保證不同因素與薄板烘絲機入口水分之間相關(guān)性檢驗的準確性，該文選擇無量綱化處理中的標(biāo)準化方法，如公式（1）所示，對篩選后的數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，消除量綱和數(shù)量級的影響。

式中：xij（i=1，2，3...m，j=1，2，3...m），i 表示第i 行，j 項指標(biāo)表示第j 項指標(biāo)的實際觀測數(shù)值，、Sj（j=1，2，3...m）分別表示第j 項指標(biāo)觀測值的平均值和標(biāo)準差，xij*稱為標(biāo)準觀測值[6]。該實驗中i=1，2，3...14; j=1，2，3...14。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

為確定薄板烘絲機入口水分的關(guān)鍵影響因素，采用SPSS19.0 軟件對預(yù)處理后的數(shù)據(jù)進行Pearson 相關(guān)系數(shù)檢驗。數(shù)據(jù)提取和處理的過程為：從MES 系統(tǒng)中提取數(shù)據(jù)→篩選變量→剔除溫度異常數(shù)據(jù)→剔除水分異常數(shù)據(jù)→剔除時間異常數(shù)據(jù)→數(shù)據(jù)預(yù)處理（無量綱化）→Pearson 相關(guān)系數(shù)檢驗→結(jié)果分析。

分別對松散回潮入口水分（X1）、松散回潮出口水分（X2）、松散回潮打水總量（X3）、松散回潮補償蒸汽開度（X4）、真空至松散輸送時長（X5）、暫存柜儲存時長（X6）、加料回潮入口水分（X7）、加料回潮出口水分（X8）、加料回潮補償蒸汽開度（X9）、加料回潮排潮風(fēng)門開度（X10）、地下柜存儲時長（X11）、熱風(fēng)潤葉入口水分（X12）、熱風(fēng)潤葉出口水分（X13）、熱風(fēng)潤葉補償蒸汽開度（X14）與薄板烘絲機入口水分（Y）進行Pearson 相關(guān)性驗證，P＜0.05 表示差異顯著或P＜0.01 表示差異極顯著，R 表示相關(guān)系數(shù)。

2 結(jié)果分析

Pearson相關(guān)系數(shù)檢驗結(jié)果，見表1。薄板烘絲機入口水分不受暫存柜儲存時長和加料回潮排潮開度的影響（P＞0.05），與松散回潮入口水分的相關(guān)性（RX1=0.190，P＜0.05）是顯著的，而薄板烘絲入口水分與松散回潮出口水分（RX2=0.528，P＜0.01）、松散回潮打水總量（RX3=0.541，P＜0.01）、松散回潮補償蒸汽開度（RX4=-0.350，P＜0.01）、真空至松散輸送時長（RX5=0.613，P＜0.01）、加料回潮入口水分（RX7=0.408，P＜0.01）、加料回潮出口水分（RX8=0.511，P＜0.01）、加料回潮補償蒸汽開度（（RX9=-0.406，P＜0.01）、地下柜存儲時長（（RX11=0.618，P＜0.01）、熱風(fēng)潤葉入口水分（RX12=0.998，P＜0.01）、熱風(fēng)潤葉出口水分（RX13=1.000，P＜0.01）、熱風(fēng)潤葉補償蒸汽開度（RX14=0.709，P＜0.01）的相關(guān)性是極顯著的，其中松散回潮入口水分、松散回潮出口水分、松散回潮打水總量、真空至松散輸送時長、加料回潮入口水分、加料回潮出口水分、地下柜存儲時長、熱風(fēng)潤葉入口水分、熱風(fēng)潤葉出口水分、熱風(fēng)潤葉補償蒸汽開度與薄板烘絲機入口水分呈正相關(guān)，松散回潮補償蒸汽開度、加料回潮補償蒸汽開度與薄板烘絲機入口水分呈負相關(guān)。

表1 各影響因素相關(guān)性檢驗結(jié)果

3 結(jié)論

通過對松散回潮入口水分、出口水分等14 個參數(shù)進行Pearson 相關(guān)系數(shù)分析，篩選出影響薄板烘絲機入口水分的主要因素，即松散回潮總打水量、地下柜存儲時長和熱風(fēng)潤葉入口水分、出口水分、補償蒸汽開度，薄板烘絲機入口水分不受暫存柜儲存時長和加料回潮排潮開度的影響。制絲生產(chǎn)的工藝質(zhì)量涉及面廣泛，烘絲前各工序的工藝指標(biāo)等的穩(wěn)定性均會對烘絲工序的輸入的穩(wěn)定性產(chǎn)生至關(guān)重要的影響，松散回潮總打水量、地下柜存儲時長和熱風(fēng)潤葉入口水分、出口水分、補償蒸汽開度等可調(diào)節(jié)參數(shù)受不同批次之間，不同來料之間和不同操作工個人經(jīng)驗的影響，應(yīng)根據(jù)各牌號生產(chǎn)的實際情況，固定并統(tǒng)一操作工的操作方法，這樣有助于提高薄板烘絲機入口水分的穩(wěn)定性，進而為提高批次間的穩(wěn)定性和過程“全穩(wěn)態(tài)”提供數(shù)據(jù)支撐。