CN115640498A - 基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法与系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法与系统，其通过样本检测，利用方差分析找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，并利用多元线性回归建立劈刀盘与之的关系模型，最后再根据某品牌卷烟技术标准，通过所建立的劈刀盘规格关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。本发明实现只需录入卷烟标准就能快速推断出与之相匹配的劈刀盘规格，操作简单，准确度高，填补了如何根据卷烟技术标准预测匹配劈刀盘的技术空白；作为一种成本低且效果好的快速选择与卷烟规格相匹配的劈刀盘的方法，本申请可实现在线测定，不受人为主观因素影响，结果准确可靠，为提高常规卷烟重量指标合格率、降低端部落丝超标和烟支掉锥问题提供了方法支撑。

Description

基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法与系统

技术领域

本发明涉及卷烟生产领域，具体涉及一种基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法与系统。

背景技术

卷烟机的劈刀盘是能削减多余烟丝、使烟丝成为均匀的烟条进入烟枪的一种圆盘型配件，劈刀盘上分布着不同数量的凹槽，凹槽的长短、深浅决定了削减烟丝的多少，劈刀盘上的凹槽对应的就是烟支的紧头位置，紧头位置正确无偏移可最大程度的减少空头烟支，减少端部落丝超标，且密度均匀无燃烧锥脱落。

机车上劈刀盘由重量控制器控制，重量控制器检测双倍烟支重量及紧头位置，由伺服电机控制平准器，根据机车设置的重量参数调整劈刀盘上的凹槽修剪相位，从而达成对烟丝束进行修整，修剪烟丝束紧头最大宽度过大是造成空头烟较大的主要原因，会造成重量波动。劈刀盘凹槽的作用部位与切刀切割烟条的切割位置保持相对同步，使切刀切割在劈刀盘凹槽作用烟条部位的中间，形成紧头烟(也就是压实端)。平准器劈刀盘凹槽与烟条切刀的相对位置必须进行调整，对于不同的烟支长度，劈刀盘凹槽调整量不同。

目前，国内ZJ17型卷烟机为主流设备，机车多数使用的是六个凹槽的劈刀盘，而劈刀盘的凹槽规格选择没有相应的选择标准或方法，各个卷烟厂只有根据自己所生产品牌的经验进行选择或调节，过程中无任何定量指标作为参考，耗时耗力。因此，快速匹配常规卷烟的劈刀盘规格，保证卷烟重量、端部落丝，减少端面空稀头势在必行。

专利CN202010663690.4公开了一种实现劈刀盘进行预测性维护和完善的算法，能够对烟支数据及劈刀盘状态进行异常值预警，并分析劈刀盘不同位置处生产的烟支质量，从而完成对劈刀盘的预测性维护，但未提供如何根据卷烟规格选择劈刀盘。

专利CN202021532210.2公开了一种卷烟机烟丝束紧头模型，通过设置的凹槽和吸丝腔通过对接，能够使得烟丝横截面形成正方形结构，同时完成了对紧头偏移量的控制，但未提供如何根据不同的卷烟选择凹槽深度与长度。

发明内容

为解决上述问题，本申请提供了一种基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法与系统，本预测方法操作简单，准确度高，填补了根据常规卷烟技术标准预测匹配劈刀盘规格尺寸的空白，为提高常规卷烟重量指标合格率，降低端部落丝超标提供了方法支撑。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法，包括以下步骤：

S1，样本检测

以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共N种(N为大于1的自然数)规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产30±5min，每组样本取样500±50支；

平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

S2，模型构建

S2.1，方差分析

对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标；

分析结果表明：

不同的劈刀盘规格对硬度均值、硬度标偏、吸阻均值、吸阻标偏、重量均值无显著影响；

不同的劈刀盘规格下，重量标偏的波动不同；

不同的劈刀盘规格下，端部落丝有显著不同；

S2.2，多元回归

利用多元线性回归，建立劈刀盘与重量标偏、端部落丝之间的关系模型；

劈刀盘规格与重量标偏的关系模型为：

重量标偏＝20.69-0.689深槽槽长+0.278槽槽长+2.11深槽深度-0.71浅槽深度；

劈刀盘规格与端部落丝的关系模型为：

端部落丝＝53.28-1.225深槽槽长+0.475浅槽槽长-7.51深槽深度-1.68浅槽深度；

S3，劈刀盘预测

根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与重量标偏、端部落丝的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测系统，包括

样本检测单元，其以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共N种规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产，取样、平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

模型构建单元，其用于对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标，并利用多元线性回归，建立劈刀盘与关联指标之间的关系模型；

劈刀盘预测单元，其用于根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与关联指标之间的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

本发明带来的有益效果：

1)本发明通过构建劈刀盘槽深、槽宽、槽长与卷烟指标关系模型，实现只需录入卷烟标准就能快速推断出与之相匹配的劈刀盘规格，该方法操作简单，准确度高，填补了如何根据卷烟技术标准预测匹配劈刀盘的技术空白；

2)本发明通过多元回归分析，建立了卷烟重量标偏与劈刀盘规格关系模型、端部落丝量与劈刀盘规格关系模型，同时发现重量标偏与端部落丝对劈刀盘的选型存在反向关系：

劈刀盘凹槽深度越深，重量标偏越大，但是端部落丝会变小；

当重量标偏超标时，可适当减小劈刀盘凹槽深度来调整；

3)作为一种成本低且效果好的快速选择与卷烟规格相匹配的劈刀盘的方法，本申请可实现在线测定，不受人为主观因素影响，结果准确可靠，为提高常规卷烟重量指标合格率、降低端部落丝超标和烟支掉锥问题提供了方法支撑。

附图说明

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明：

图1为本常规卷烟劈刀盘预测系统的系统框图；

图2为模型构建单元在建立多元回归-劈刀盘与重量标偏关系模型过程中的残差图；

图3为模型构建单元在建立多元回归-劈刀盘与端部落丝关系模型过程中的残差图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

参照图1，基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测系统，包括

样本检测单元，其以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共11种规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产30min，每组取样500支、平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

模型构建单元，其用于对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标，分析结果表明：

不同的劈刀盘规格对硬度均值、硬度标偏、吸阻均值、吸阻标偏、重量均值无显著影响；

不同的劈刀盘规格下，重量标偏的波动不同；

不同的劈刀盘规格下，端部落丝有显著不同；

即，关联指标包括卷烟重量标偏和端部落丝，随后基于多组样本检测数据利用多元线性回归，建立劈刀盘规格(槽深、槽宽、槽长)与关联指标之间的关系模型；

劈刀盘预测单元，其用于根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与关联指标之间的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

实施例2

基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法，包括以下步骤：

S1，样本检测

以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共11种规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产30，每组样本取样500支；

平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

S2，模型构建

S2.1，方差分析

对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标；

分析结果表明：

不同的劈刀盘规格对硬度均值、硬度标偏、吸阻均值、吸阻标偏、重量均值无显著影响；

不同的劈刀盘规格下，重量标偏的波动不同；

不同的劈刀盘规格下，端部落丝有显著不同；

S2.2，多元回归

参照图2～3，利用多元线性回归和残差图，建立劈刀盘与重量标偏、端部落丝之间的关系模型；

劈刀盘规格与重量标偏的关系模型为：

重量标偏＝20.69-0.689深槽槽长+0.278槽槽长+2.11深槽深度-0.71浅槽深度；

劈刀盘规格与端部落丝的关系模型为：

端部落丝＝53.28-1.225深槽槽长+0.475浅槽槽长-7.51深槽深度-1.68浅槽深度；

S3，劈刀盘预测

根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与重量标偏、端部落丝的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

实施例3

以某A、B、C三个牌号常规卷烟为基础(卷烟长度84.0mm，圆周24.30mm，滤嘴长度25.0mm)，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共11种劈刀盘(劈刀盘规格见表1)，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产30min，每个样本取样500支。

表1劈刀盘规格型号

随后，采用GB/T16447—2004的条件平衡卷烟样品；

按GB/T22838.2-5/16-2009《卷烟和滤棒物理性能的测定第4、5、16部分：卷烟重量、吸阻、端部掉落烟丝的测定》检测卷烟物理指标、按照烟草行业国家标准规定GB5606.3-2005进行端部落丝判定、按中烟技术标准对卷烟重量、吸阻进行判定。

对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，并建立预测模型：

①劈刀盘规格与卷烟重量标偏的关系模型

表2劈刀盘规格与卷烟重量标偏方差分析

从表2数据分析结果可得知：

影响P值虽不显著，但是影响因子较高，不同的劈刀盘规格下，重量标偏波动不同，有明显区别；

重量标偏与深槽深度关系最大，且深槽越深重量标偏越大。因此要想保证重量标偏，需要适当减小劈刀盘凹槽深度。

根据样本检测数据和与之对应的劈刀盘规格，利用回归分析，找到劈刀盘规格与重量标偏的关系模型：

重量标偏＝20.69-0.689深槽槽长+0.278槽槽长+2.11深槽深度-0.71浅槽深度。

②劈刀盘规格与卷烟端部落丝的关系模型

表3劈刀盘规格与卷烟端部落丝方差分析

从表3数据分析结果可得知：

回归P值显著，各因子的P值不同，深槽槽长和深槽深度因子显著，占比较高。不同的劈刀盘规格下，端部落丝有显著不同。

端部落丝与深槽槽长和深槽深度关系最大，且深槽越深，弧度越长，端部落丝越小，反之。

根据各组样本检测数据和与之对应的劈刀盘规格，利用回归分析，找到劈刀盘规格与端部落丝的关系模型：

端部落丝＝53.28-1.225深槽槽长+0.475浅槽槽长-7.51深槽深度-1.68浅槽深度。

③劈刀盘规格与其它物理指标的关系

由于所有样本检测试验均在卷烟重量、圆周、长度保持在规格中心(指标准中心，如长度84mm，圆周24.30mm，重量17.8g)时进行取样，因此卷烟重量均值、圆周、长度不会出现变化。

表4卷烟其它物理指标因子值

指标	吸阻均值	吸阻标偏	硬度均值	硬度标偏
					P值	0.799	0.991	1.171	3.131
R-Sq	6.32	5.76	3.13	0.54

从表4数据分析结果可得知，不同的劈刀盘变化对重量均值、吸阻均值、吸阻标偏、硬度均值、硬度标偏无显著影响，P值不显著且R-Sq较小。

结论：

本实施例通过对不同规格的劈刀盘和样本进行数据分析后，可以确定不同槽深和槽长的劈刀盘规格对重量标偏和端部落丝影响较最为显著。

本实施例还发现劈刀盘的规格对端部落丝与重量标偏呈反比，重量标偏最小时对应的端部落丝不是最好。生产过程中可根据各品牌要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，使用劈刀盘规格的预测模型快速找到相匹配的劈刀盘，降低卷烟空头率，提高重量指标稳定性。

实施例4

随机取烟支圆周24.30mm±0.2mm、长度为(25.0mm+59.0mm)±0.5mm的B牌号卷烟样品，根据品牌的重量标偏要求和端部落丝量要求，通过使用上述两个预测模型，快速推断出指标相对较好的劈刀盘规格(为深槽长22mm、浅槽长19mm、深槽深3.5mm、浅槽深2.0mm)，将劈刀盘更换后取样进行物理指标检测，检测结果如表5：

表5B牌号劈刀盘规格指标对比

项目	重量标偏mg	端部落丝mg/支	空头率％
				原劈刀盘	21.3	4.2	0.013
更换后的劈刀盘	18.8	4.7	0.008

比较表5中劈刀盘规格调整前后的重量标偏、端部落丝、空头率特征，可以看出本次调整后的劈刀盘规格匹配度较好，样品的端部落丝量小于行业标准要求(＜8.0mg/支)，且空头率和重量标偏有明显改善，卷烟综合品质较好，说明本模型预测结果准确可靠。

实施例5

随机取烟支圆周24.30mm±0.2mm、长度为(30.0mm+54.0mm)±0.5mm的C牌号卷烟样品，根据品牌的重量标偏要求和端部落丝量要求，通过使用两个预测模型，快速推断出指标相对较好的劈刀盘规格(为深槽长19mm、浅槽长19mm、深槽深3.0mm、浅槽深3.0mm)，将劈刀盘更换后取样进行物理指标检测，检测结果如表6：

表6C牌号劈刀盘规格指标对比

项目	重量标偏mg	端部落丝mg/支	空头率％
				原劈刀盘	19.4	7.2	0.024
更换后的劈刀盘	16.7	5.8	0.011

比较表6中劈刀盘规格调整前后的重量标偏、端部落丝、空头率特征，可以看出本次调整后的劈刀盘规格匹配度较好，样品的端部落丝量小于行业标准要求(＜8.0mg/支，且空头率和重量标偏有明显改善，卷烟综合品质较好，说明本模型预测结果准确可靠。

应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，样本检测

以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共N种规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产，取样；

平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

S2，模型构建

S2.1，方差分析

对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标；

分析结果表明：

不同的劈刀盘规格对硬度均值、硬度标偏、吸阻均值、吸阻标偏、重量均值无显著影响；

不同的劈刀盘规格下，重量标偏的波动不同；

不同的劈刀盘规格下，端部落丝有显著不同；

S2.2，多元回归

利用多元线性回归，建立劈刀盘与重量标偏、端部落丝之间的关系模型；

S3，劈刀盘预测

根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与重量标偏、端部落丝的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

2.根据权利要求1所述的基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法，其特征在于：

步骤S1中，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产30±5min，每组样本取样500±50支。

3.根据权利要求1所述的基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测方法，其特征在于：

步骤S2.2中，劈刀盘规格与重量标偏的关系模型为：

重量标偏＝20.69-0.689深槽槽长+0.278槽槽长+2.11深槽深度-0.71浅槽深度；

劈刀盘规格与端部落丝的关系模型为：

端部落丝＝53.28-1.225深槽槽长+0.475浅槽槽长-7.51深槽深度-1.68浅槽深度。

4.基于多元回归的常规卷烟劈刀盘预测系统，其特征在于：包括

样本检测单元，其以某牌号常规卷烟为基础，在正常生产条件下、同一班次，在同一卷烟机车上使用相同的烟丝和辅料，以同一生产速度，共N种规格的劈刀盘，每种劈刀盘在设备运行稳定后正常生产，取样、平衡卷烟样本，对其进行物理指标、吸阻值、端部落丝、卷烟重量的检测；

模型构建单元，其用于对每组样本的检测数据和与之对应的劈刀盘规格进行方差分析，找到与劈刀盘规格影响因子较高的检测指标，将之定义为关联指标，并利用多元线性回归，建立劈刀盘与关联指标之间的关系模型；

劈刀盘预测单元，其用于根据某品牌卷烟要求的重量标偏和端部落丝标技术标准，通过劈刀盘规格与关联指标之间的关系模型推断出与之相匹配的劈刀盘规格。

Images