在線紅外水分儀檢測準確性監(jiān)控機制的建立

王中山?趙靜宜?楊正軍

摘 要：本文建立了在線紅外水分儀檢測準確性監(jiān)控機制，即在保證外部影響因素及設(shè)備自身技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，按照檢測規(guī)則對在線紅外水分儀進行抽樣檢測，與烘箱法做比對測試，運用控制圖對檢測數(shù)據(jù)進行描點，按照控制圖的判定準則進行判定，再根據(jù)判定結(jié)果是否符合要求，來判定儀器是否需要調(diào)校，并做好記錄。該機制能使工作人員掌握在線紅外水分儀的準確性，為生產(chǎn)過程控制提供可靠的數(shù)據(jù)支持。

關(guān)鍵詞：監(jiān)控機制;紅外水分儀;檢測準確性;誤差趨勢;判定準則

中圖分類號：TS41文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）05-0054-03

Abstract： In this paper， the online infrared moisture meter detection accuracy monitoring mechanism was established. On the basis of ensuring the external influencing factors and the technical conditions of the equipment， the online infrared moisture meter is sampled and tested according to the detection rules， and compared with the oven method. The control chart is used to trace the test data， and the judgment is made according to the judgment criteria of the control chart， and then the instrument needs to be adjusted and adjusted according to the judgment results Good record. This mechanism can make the staff master the accuracy of on-line infrared moisture meter and provide reliable data basis for production process control.

Keywords： monitoring mechanism;infrared moisture meter;detection accuracy;error trend;judgment criteria

卷煙制絲環(huán)節(jié)產(chǎn)品質(zhì)量管控核心是物料含水率和溫度。在線紅外水分儀因能實現(xiàn)非接觸式、連續(xù)快速測量物料含水率，被廣泛應(yīng)用于卷煙制絲生產(chǎn)線的各個關(guān)鍵工序管控點上[1]，以實現(xiàn)對物料含水率的實時監(jiān)測和反饋。在線紅外水分儀對監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量和自動化生產(chǎn)具有重要作用，其一旦不能提供準確、有效的數(shù)據(jù)，就會向自動控制系統(tǒng)發(fā)出錯誤的信號。因此，建立一套科學(xué)、系統(tǒng)的方法，對在線水分儀嚴加監(jiān)控，做好比對、分析、調(diào)校工作，是保障制絲生產(chǎn)過程穩(wěn)定的基礎(chǔ)。

1 在線紅外水分儀的誤差控制要求

不同工序、不同位置的在線紅外水分儀分別起到監(jiān)視、參考、控制等作用。各卷煙生產(chǎn)企業(yè)均會制定相應(yīng)的文件制度，對在線紅外水分儀的檢測精度、比對頻次、保養(yǎng)要求等予以明確，以保證測量精度滿足要求。根據(jù)儀器說明書和現(xiàn)場使用需要，卷煙廠會派專人定期對在線紅外水分儀進行檢測準確度驗證，以確保檢測誤差在要求范圍內(nèi)。

一般情況下，當(dāng)在線紅外水分儀檢測值偏離烘箱法[2]測定的真實值，即檢測誤差（[δ]）的絕對值>0.3%或檢測誤差（[δ]）的絕對值>0.5%時，需要進行在線紅外水分儀修正值的調(diào)整，以使檢測值更加接近真實值。檢測誤差（[δ]）的計算公式如式（1）所示。為避免偶然因素引起的誤差或頻繁調(diào)整修正值導(dǎo)致設(shè)備失控，當(dāng)?shù)退治锪系臋z測誤差絕對值≤0.3%、高水分物料的檢測誤差絕對值≤0.5%時，不進行修正值調(diào)整。

[檢測誤差δ=在線紅外水分儀檢測值-烘箱法檢測真實值]? ? ?（1）

與檢測誤差大小相等、符號相反的量即為修正值。在檢測準確度驗證周期內(nèi)，可以認為含有誤差的在線紅外水分儀檢測值加上修正值后，在現(xiàn)有技術(shù)條件下消除了誤差的影響。

2 研究現(xiàn)狀分析

為了有效控制在線紅外水分儀檢測誤差，提高檢測準確性，相關(guān)技術(shù)人員進行了多方面的研究。羅志雪、周文濱等研究了不同安裝位置、不同物料狀態(tài)、不同測試環(huán)境等各種條件對TM710e型號水分儀測試結(jié)果的影響[3]。廈門大學(xué)的游文欣通過對煙草行業(yè)制絲卷煙生產(chǎn)過程水分檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集及處理規(guī)則方面進行分析研究，形成了比較合理的數(shù)據(jù)處理規(guī)則和儀器儀表安裝規(guī)范，為制絲加工過程控制及卷煙質(zhì)量提高提供了重要的技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù)[4]。盧貴龍通過采集歷史生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行大數(shù)據(jù)分析，建立了在線水分儀的動態(tài)過程監(jiān)控系統(tǒng)，及時進行預(yù)警，及時提醒操作人員關(guān)注異常過程，為修理人員快速查找故障和定位故障點提供科學(xué)依據(jù)，最終實現(xiàn)水分儀的穩(wěn)定可靠運行，保障產(chǎn)品的工藝質(zhì)量[5]。

當(dāng)前，對于提高在線紅外水分儀檢測準確性的研究已相當(dāng)成熟，但局限于環(huán)境及物料的管理、設(shè)備及技術(shù)的改進。在日常生產(chǎn)中，設(shè)備及技術(shù)方面往往已經(jīng)成型，環(huán)境及物料的管理也有相應(yīng)的管控措施，最終都會按照不同品牌的物料、不同的生產(chǎn)工序點、不同的檢測誤差要求、不同的調(diào)校周期進行在線紅外水分儀的校準工作。對專職的在線紅外水分儀調(diào)校人員而言，保證檢測誤差在允許范圍內(nèi)即可。但是，隨著生產(chǎn)加工日益精細化、產(chǎn)品質(zhì)量要求越來越高，簡單地保證檢測誤差在允許范圍內(nèi)，已經(jīng)不能滿足高標準的加工需求。

在保證外部影響因素及設(shè)備自身技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，在滿足相應(yīng)工序點在線紅外水分儀檢測誤差的前提下，如何合理分析每次測出的實際檢測誤差數(shù)據(jù)并建立起一套監(jiān)控機制，以及時掌握在線紅外水分儀的準確性和穩(wěn)定性，成為擺在產(chǎn)品質(zhì)量管理人員面前的一個主要問題。

3 解決措施

通常情況下，按照標準和要求進行在線紅外水分儀檢測精度驗證及修正值調(diào)整工作，而水分儀檢測的準確性、穩(wěn)定性又會體現(xiàn)在修正值調(diào)整頻次上。根據(jù)水分儀調(diào)校規(guī)律和工作經(jīng)驗，進一步細化在線紅外水分儀修正值的調(diào)校標準，形成不同生產(chǎn)牌號、不同工序點的檢測誤差趨勢控制圖和判定準則。根據(jù)日常比對數(shù)據(jù)的錄入，自動生成控制圖，根據(jù)控制圖進行監(jiān)控和分析，依據(jù)判定準則進行判異，以指導(dǎo)在線紅外水分儀修正值的調(diào)整工作，以穩(wěn)定制絲加工的質(zhì)量，提高加工精度，最終實現(xiàn)企業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

3.1 準確度的評價

因不同工序點在線紅外水分儀比對周期和頻次不同，為了消除比對次數(shù)不同導(dǎo)致的調(diào)整次數(shù)差異，以更好地表征該工序點水分儀檢測的穩(wěn)定性及準確性，定義修正值“調(diào)整比例”這一概念。調(diào)整比例越小，說明檢測的穩(wěn)定性和準確性越好。生產(chǎn)牌號一個月為周期，某工序點的在線水分儀修正值調(diào)整比例為：

例如：4月份某牌號在烘絲工序后的水分儀共比對5次，修正值調(diào)整1次，則調(diào)整比例為20%。

3.2 誤差分布梯度

分牌號收集并記錄每一次在線紅外水分儀檢測誤差，以烘絲工序為例，烘絲后在線水分儀檢測誤差分布如圖1所示。

通過對日常檢測誤差分布情況的梳理分析，并結(jié)合不同的誤差分布對設(shè)備加工控制和產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度，最終細化為5個調(diào)校梯度。

梯度一：|[δ]|>0.5%;梯度二：0.5%≥|[δ]|>0.3%;梯度三：0.3%≥|[δ]|>0.2%;梯度四：0.2%≥|[δ]|>0.1%;梯度五：0.1%≥|[δ]|≥0%。

當(dāng)出現(xiàn)梯度一的情況時，說明在線紅外水分儀檢測誤差較大，需要立即進行復(fù)核、分析、調(diào)校、驗證等閉環(huán)管理及改進工作;當(dāng)出現(xiàn)梯度五的情況時，表明在線紅外水分儀檢測誤差較小，說明檢測值與真實值很接近，能準確反映物料的真實含水率。

3.3 檢測誤差監(jiān)控

將每次的檢測誤差輸入Excel表格中，做出折線統(tǒng)計圖，對不同細則進行分區(qū)管理，形成相應(yīng)的檢測誤差控制圖。某牌號在烘絲工序后水分儀檢測誤差如圖2所示。

3.4 準確性監(jiān)控準則

每次在線紅外水分儀取樣比對并計算出檢測誤差后，在控制圖數(shù)據(jù)表格中輸入檢測誤差，觀察相應(yīng)的檢測誤差控制圖趨勢，并按照以下4個準則確定是否進行修正值調(diào)整。

準則一：出現(xiàn)|δ|>0.5%;準則二：出現(xiàn)0.5%≥|δ|>0.3%;準則三：連續(xù)2個點在0.3%≥[δ]>0.2%一側(cè)或-0.2%>[δ]≥-0.3%一側(cè);準則四：連續(xù)3個點在0.2%≥[δ]>0.1%一側(cè)或-0.1%>[δ]≥-0.2%一側(cè)。

當(dāng)出現(xiàn)準則一的情況時，進行復(fù)核、分析、調(diào)整、驗證等一系列工作;當(dāng)出現(xiàn)準則二的情況時，進行復(fù)核、調(diào)整、驗證工作;當(dāng)出現(xiàn)準則三或準則四的情況時，根據(jù)其檢測誤差的平均值，計算出相應(yīng)的新修正值，進行在線紅外水分儀修正值的調(diào)整工作。若出現(xiàn)以上準則之外的情況時，不予調(diào)整。

3.5 效果對比驗證

某制絲生產(chǎn)線烘絲工序后，在線水分儀修正值調(diào)整標準的要求為大于0.3%，校準周期為每個生產(chǎn)牌號每周進行一次。通過查看監(jiān)控機制建立前三個月的比對記錄可以得出：月度烘絲出口后在線水分儀修正值調(diào)整比例分別為32%、43.75%、30.77%。

監(jiān)控機制建立后，首月調(diào)整比例為26.09%;次月份調(diào)整比例為29.41%;第三個月份調(diào)整比例為16.67%。監(jiān)控機制建立前后某牌號烘絲后在線紅外水分儀修正值調(diào)整比例對比情況如表1所示。

通過建立并實施監(jiān)控機制，驗證周期內(nèi)月度最高調(diào)整比例為29.41%，最低調(diào)整比例為16.67%，結(jié)果優(yōu)于無監(jiān)控機制的調(diào)整比例，達到了提高在線紅外水分儀準確性和穩(wěn)定性的目的。建立在線紅外水分儀監(jiān)控機制之后，提高了相關(guān)人員對在線紅外水分儀的掌控能力;同時，由于水分儀顯示數(shù)據(jù)失效而造成的質(zhì)量事故明顯大幅降低，對提高制絲生產(chǎn)水平起到了重要作用。

4 結(jié)語

在保證外部影響因素及設(shè)備自身技術(shù)條件的基礎(chǔ)上，通過進一步細化在線紅外水分儀修正值的調(diào)校標準，并形成不同生產(chǎn)牌號、不同工序點的檢測誤差趨勢控制圖，再依據(jù)細化后的相應(yīng)修正值調(diào)整準則進行在線紅外水分儀修正值的調(diào)整工作，建立起一套在線紅外水分儀準確性監(jiān)控機制，能穩(wěn)定制絲加工過程質(zhì)量，提高加工精度。

參考文獻：

[1]邢蕾.煙草制絲過程中含水率在線監(jiān)測及控制改進[D].長沙：湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016：12.

[2]國家煙草專賣局.煙草加工在線水分儀檢定規(guī)程：JJG（煙草）29—2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[3]羅志雪，周文濱，林水艇，等.外部因素對TM710e水分儀檢測結(jié)果的影響[J].煙草科技，2017（5）：87-93.

[4]游文欣.制絲加工過程水分檢測系統(tǒng)的分析與研究[D].福建：廈門大學(xué)，2016：20.

[5]盧貴龍.制絲線水分儀測量過程的監(jiān)測[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟和信息化，2020（5）：75-76.