CN102488309B - 一种智能配烟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能配烟方法,包括类配方过程和精确配方过程,类配方过程为通过解方程AX=B获得X1,X2,...,Xn;再在该值上点乘以一个加权系数W1,,...,Wn;精确配方过程如下:从既定类别里面挑选单体烟叶组成多种配方,对每一种配方,都计算该配方与目标叶组的残差平方和,记录前4位残差最小的配方作为最终配方,完成精确配方。本发明的智能配烟方法具有处理成本低,分析处理周期短、准确可靠的特点。

Description

一种智能配烟方法
技术领域
本发明涉及一种智能配烟方法。
背景技术
随着分析手段的发展,烟草及其制品中的化学成分的定性、定量分析方法层出不穷,例如通过化学、仪器分析,已确定烟草中化学成分2600多种,烟气中化学成分近4000种。然而,充分利用现代化学分析和仪器分析技术所获得化学成分分析信息和指纹图谱,结合统计学和计算机方法对所获数据进行分析,探讨影响卷烟吸食感的化学原因以及多种化学物质共存对吸食感影响,进而对烟草及制品的类别、质量和产地进行鉴别,指导卷烟配方,稳定产品质量,增进吸食效果方面的研究还很少。
而且,传统的配烟方法效率低,速度慢,计算量大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种智能配烟方法,本发明的智能配烟方法具有处理成本低,分析处理周期短、准确可靠的特点。
发明的技术解决方案如下:
一种智能配烟方法,包括类配方过程和精确配方过程;
类配方过程如下:
B = b 1 b 2 . . . b m 1 为目标烟草的化学成分指标,为已知量;b1...bm为待配产品中某个组分的理化指标值;
Ai,i=1,2,...,n,为标准类别烟叶化学指标,为已知量,
A 1 = a 11 a 21 . . . a m 1 A 2 = a 12 a 22 . . . a m 2 , ..., A n = a 1 n a 2 n . . . a mn ;
由A1,A2,...,An形成矩阵 A = a 11 a 12 . . . a 1 n a 21 a 22 . . . a 2 n . . . . . . . . . a m 1 a m 2 . . . a mn 1 1 . . . 1 , amn为标准类别样本的某个组分的理化指标;
求解方程AX=B;其中, X = X 1 X 2 . . . X n ; Xn为某个标准烟草样本的配方比例;得到一组值X1,X2,...,Xn;再在该值上点乘以一个加权系数W1,,...,Wn;(实施例中已说明)即完成类配方;
精确配方过程如下:从既定类别里面挑选单体烟叶组成多种配方,对每一种配方,都计算该配方与目标烟草的化学成分指标B的加权残差平方和,记录前4位残差最小的配方作为最终配方,完成精确配方。
所述的n为24,
24种烟叶化学指标如上表所示,其中巨豆三烯酮1-4对应巨豆三烯酮的四个同分异构体。
当最终配方中某一种烟叶短缺,则通过以下方法寻找一种烟叶替代该短缺的烟叶:
按照加权欧式距离λn的大小由高到低排列
λn=sqrt(W1(c1-di1)2+W2(c2-di2)2+...+Wn(cn-din)2),其中,n为24,c1,...,cn为短缺烟叶的化学成分指标,d1,...,dn为第i种替换烟叶的化学成分指标,W1,,...,Wn为前述的加权系数;用加权欧式距离λn最小值对应的烟叶代替该短缺的烟叶。
本发明采用加权欧式距离的计算方法来达到未知烟草识别的目的:利用未知烟草成分指标的数值,与库存烟叶数据库中所有烟叶样本的成分指标进行分别比较,计算出它们的加权欧式距离(用λn表示),其计算公式简化如下:
λ n = W 1 ( b 1 - a 1 n ) 2 + W 2 ( b 2 - a 2 n ) 2 + . . . + W n ( b m - a mn ) 2
Wn为某项理化指标在烟叶内在质量中的影响因子(权重);
bn为未知待测烟叶的某一理化指标值(也可以作为在寻找替换烟叶时的待测烟叶的指标);
amn为单个库存烟草样本的某个化学成分指标。(也可以作为短缺烟叶的指标)
有益效果:
本发明的智能配烟方法,对提高我国烟草行业常规工作的科学技术水平,降低对卷烟配方人员感官经验的依赖有重要的意义。由于采用计算机计算方法与实际工业要求(如相关权重设置等),能达到配烟速度快、准确性高以及成本低的目标。
实验结果(参见具体实施例)表明该智能配烟系统能较好的完成烟叶识别和寻找替代烟叶工作,能够快速、准确地进行配方烟叶的替代工作,减轻人工评吸工作量,提高卷烟生产中原料短缺时的迅速反应能力,为品牌维护提供了更多科学有效的手段,同时进一步体现了该系统工作的科学性和在卷烟配方生产实践中的应用价值。
具体实施方式
以下将结合具体实施例对本发明做进一步详细说明:
类配方过程如下:
表1 常规生产配烟系统化学数据表示示意图
A = a 11 a 12 . . . a 1 n a 21 a 22 . . . a 2 n . . . . . . . . . a m 1 a m 2 . . . a mn 1 1 . . . 1 B = b 1 b 2 . . . b m 1 X = X 1 X 2 . . . X n
amn为标准类别样本的某个组分的理化指标;
bm为待配产品中某个组分的理化指标值;
Xn为某个标准烟草样本的配方比例。
AX=B
对于以上得到的一组最优解,再引入生产部门要求的限制性条件进行加权最优化处理(权重与上面列出的加权欧式距离中的Wn一致,是按经验赋予各个指标的影响性指数,按上表指标顺序,对应权重为2.4、1.0、1.0、0.8、0.4、1.0、0.5、1.0、1.0、0.8、1.0、1.0、1.0、0.2、0.2、0.5、1.0、0.4、1.0、0.9、1.0、1.0、0.5、1.0)后可得到一组最符合生产实际的类配方组合解。
在完成第一步类配方过程以后,将实施第二步精确配方过程。该步骤主要实现从既定类别里面挑选合适的单体烟叶组成配方,单体烟叶的挑选和配方比例的拆分借用计算机优化迭代算法进行组合优化(采用加权最小二乘方法),对于每次配方组合都计算其与目标叶组的残差平方和(采用加权欧式距离计算),计算机自动记录前4位残差最小组合,从而得到数值上的最优四种配方组合,给配方人员提供参考。
库存烟叶管理系统完成标准烟叶各项成分指标以及各类管理信息(包括:标准烟号、品名、烟叶类型、隶属类别、出入库时间、库存量、价格等)的输入、插入、删除、修改、补充等功能。方便配方人员实时地对现行库存信息的调用和管理。
将上述算法在Visual Basic 6.0软件支持下编译成计算机应用软件,完成软件框架设计、界面设计以及与底层指纹图谱数据库的连接,构成应用软件系统。
实施例1:
为了检验智能配烟系统工作的准确性和功能的适用性,我们根据叶组配方LB所测定的系统关联化学指标数据(见表2)从库存中选用相应的原料烟叶组成配方。
表2 叶组配方LB及对应的模拟配方成分指标表
用智能配烟系统模拟叶组配方LB进行烟叶配方,模拟配方结果根据配方相对平均偏差由低到高排列,提供四种配方结果,结果见表3。对应四种模拟配方成分测量值见表2,通过表格中配方各指标值可以看出,模拟配方与叶组配方在指标数值上非常吻合,配方相对平均偏差普遍能控制在11%~17%。同时,我们选定与原配方相似程度最高的模拟配方进行对比评吸与相应的烟气化学成分分析,原叶组配方与其相对应的相似程度最高的模拟配方评吸结果与烟气化学成分分析结果基本保持一致,实验研究结果表明该智能配烟系统能较好地完成模拟配烟工作。
表3 模拟配方结果
烟叶识别和寻找替代烟叶功能是为了解决当某品牌卷烟标准配方中某种或几种标准烟叶短缺时迅速寻找替代烟叶的问题,它通过已识别归类的库存烟叶及该品牌卷烟的配方数据库,找出10种最贴近的替代烟叶供配烟人员参考的方式实现。
为了检验智能配烟系统烟叶识别和寻找替代烟叶功能的适用性和工作的准确性,我们假设配方中的第29号和第36号烟叶现已短缺,用智能配方系统寻找相应烟叶识别和替代烟叶,运算按照加权欧式距离的大小由高到低排列,结果见表4、表5。
表4 29号烟叶替代结果表
表5 36号烟叶替代结果表
说明:权重系数上面已经给出。这里的百分比例是指某种替代烟叶的λ值除以与之距离最大的库存烟叶的λ值,得到的比值百分数。λ数值越小贴近度越高。由表4和表5看出,第29号和第36号烟叶最贴近的替代烟叶分别是第30号和第8号烟叶,我们在维持该目标叶组配方其它原料烟叶及比例不变的情况下,用第30号和第8号烟叶替代第29号和第36号烟叶,将配方结果进行对比评吸与相应的烟气化学成分分析,结果表明,原叶组配方与替代叶组配方两者的评吸和烟气化学成分分析结果基本一致,实验结果表明该智能配烟系统能较好的完成烟叶识别和寻找替代烟叶工作,能够快速、准确地进行配方烟叶的替代工作,减轻人工评吸工作量,提高卷烟生产中原料短缺时的迅速反应能力,为品牌维护提供了更多科学有效的手段,同时进一步体现了该系统工作的科学性和在卷烟配方生产实践中的应用价值。

Claims (1)

1.一种智能配烟方法,其特征在于,包括类配方过程和精确配方过程;
类配方过程如下:
为目标烟草的化学成分指标,为已知量;b1…bm为待配产品中某个组分的理化指标值;
Ai,i=1,2,…,n,为标准类别烟叶化学指标,为已知量,
…,
由A1,A2,...,An形成矩阵amn为标准类别样本的某个组分的理化指标;
求解方程AX=B;其中,Xn为某个标准烟草样本的配方比例;得到一组值X1,X2,...,Xn;再在该值上点乘以一个加权系数W1,…,Wn,即对于以上得到的一组最优解,再引入生产部门要求的限制性条件进行加权最优化处理后可得到一组最符合生产实际的类配方组合解;即完成类配方;
权重与上面列出的加权欧式距离中的Wn一致,是按经验赋予各个指标的影响性指数,按下表指标顺序,对应权重为2.4、1.0、1.0、0.8、0.4、1.0、0.5、1.0、1.0、0.8、1.0、1.0、1.0、0.2、0.2、0.5、1.0、0.4、1.0、0.9、1.0、1.0、0.5、1.0;精确配方过程如下:从既定类别里面挑选单体烟叶组成多种配方,对每一种配方, 都计算该配方与目标烟草的化学成分指标B的加权残差平方和,记录前4位残差最小的配方作为最终配方,完成精确配方;
所述的n为24,
24种烟叶化学指标如上表所示,其中巨豆三烯酮1-4对应巨豆三烯酮的四个同分异构体;
按上表指标顺序,各指标对应的权重分别为2.4、1.0、1.0、0.8、0.4、1.0、0.5、1.0、1.0、0.8、1.0、1.0、1.0、0.2、0.2、0.5、1.0、0.4、1.0、0.9、1.0、1.0、0.5、1.0;
当最终配方中某一种烟叶短缺,则通过以下方法寻找一种烟叶替代该短缺的烟叶:
按照加权欧式距离λn的大小由高到低排列
λn=sqrt(W1(c1-di1)2+W2(c2-di2)2+...+Wn(cn-din)2),其中,n为24,c1,…,cn为短缺烟叶的化学成分指标,d1,…,dn为第i种替换烟叶的化学成分指标,W1,…,Wn为前述的加权系数;用加权欧式距离λn最小值对应的烟叶代替该短缺的烟叶。
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