内容摘要：卷包数采系统采集卷接工序产耗数据，卷接机组工控软件或传感器出现异常，会导致数采系统采集的数据错误。卷烟制造工厂的卷接工序生产中卷包数采系统会采集滤棒发射数、接收数、落棒数以及人工加棒数等过程数据，采集程序间相互独立，互不影响，通过灰色关联分析，确定发射数、接收数、落棒数相关性。 确定落棒数数据识别和修正依据后，分析落棒数与卷烟纸、接装纸关系，建立回归方程。本文通过确定卷烟机辅料消耗异常数据自动识别和修正方法，为识别、评价和修正卷烟工厂卷包数采系统采集的卷接工序辅料数据的准确性提供了一种比较成熟可靠的数据模型。
关键词：滤棒；卷烟纸；水松纸；灰色关联分析法；回归分析
一、引言
卷烟制造工厂卷接工序辅料由滤棒、卷烟纸、接装纸组成， 卷 包数采系统通过在数采服务器中安装配置KEPSERVER OPC服务器软件，将数据点以OPC方式读取出来供数采系统使用。实际采集中存在卷烟机工控系统故障、传感器维护不到位等情况，导致辅料消耗数据采集异常，影响数采系统的使用。 因此建立卷烟机辅料数据评价方法，以数理分析为依据，定位异常数据、确立数据指标间的关系，实现异常数据自动识别和修正，减少人为数据修正的随意性和工作量。
二、评价方法
在卷烟卷制生产过程中，滤棒由成型工序发射机发射，经接收机，发送到卷烟机使用，当滤棒接收量不满足生产所需，则人工添加作为辅助。整个过程卷包数采系统会采集记录发射量、接收量、落棒量、人工加棒量，具体业务流程如图1 所示。
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图1 业务流程图
卷烟机工控系统、包装机工控系统、发射机工控系统间相互独立，卷包数采对其数据的采集互不影响，根据古典概率模型[1]，统计2019年1月-6月发射量、落棒量、接收量出现采集异常的概率皆低于0.1，可得同时出现这三个采集指标数据异常的概率低于0.001，为小概率事件。基于此，应用灰色关联分析法确定滤棒过程流转量的关联系数，再依据参数估计建立发射量、接收量、落棒量差异量评价方法，把差异量控制在合理范围内，作为落棒数异常数据自动识别和修正的基础。
依据卷烟机停机检测的条件[2]，以及生产过程中卷烟机卷制烟支的系统性、有序性，在确定滤棒在符合生产实际的置信区间后，分析落棒数与卷烟纸、接装纸关系，建立回归方程。
（一） 灰色关联分析法原理
灰色关联度分析其基本思想是通过确定参考数据列和若干个比较数据列的几何形状相似程度来判断其联系是否紧密，它反映了曲线间的关联程度[3]。
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根据公式（3），提出假设数据估计可以优先参考、当异常时再考虑。
本文根据灰色关联分析法原理验证与、数据近似估计的优先顺序。
（二） 回归分析
卷烟机等自动化程度较高的设备，生产具备系统性、有序性的特点，为了完成烟支的卷制，对接装纸、卷烟纸、落棒数有无的检验、输送速度都有严格要求。
回归分析是确定两种或两种以上变量间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。在回归分析中，只包括一个自变量和一个因变量，且二者的关系可用一条直线近似表示，这种回归分析称为一元线性回归分析。
通过前文的分析，我们能够确定落棒数的异常识别和维护方式，在确定落棒数为正确的前提下，本文尝试使用落棒数分析其与卷烟纸、接装纸关系，建立回归方程，评价回归线拟合程度的好坏[4]。
三、模型验证
（一） 数据说明
本文数据来源于卷包数采系统采集。在模型验证的具体实验中，选取了江西中烟井冈山卷烟厂卷包车间的6组ZJ17机组为实验机台，实验时间为2019年1月~6月，实验期间该车间2班运行，且没有出现过换牌情况，实验所对应的相关指标为：日期、班次、机台号、落棒数、卷纸消耗数据、接装纸消耗数、滤棒发射数、滤棒接收数、人工加棒数。
（二） 滤棒统计量关联度分析计算
统计该车间6月份6组卷接机台的滤棒发射数、接收数、落棒数。本文实验验证目的是对数据出现异常时进行估计，为此将确定确立母序列，、作为比较序列，确定原始矩阵，数据明细见表1：
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求各个数列所有机组的关联系数的均值，确定关联度，得出，略微大于，但差异不明显。
用接收数、发射数都可以作为对异常的落棒数进行修正的参考指标，从关联度指标可得修正效果无显著差异，前文根据古典概率模型，论证滤棒发射数、接收数、落棒数同时采集异常为小概率事件，当落棒出现异常时总能从发射数或接收数中找到落棒数的修正参考依据，且这两个参考指标对数据的修正效果相当。
（三） 落棒量与卷烟纸、接装纸的相关性分析
使用该车间2019年6月生产数据，剔除异常数据(即低于理论单耗不符合实际生产的数据)，以日期、班次为维度，统计落棒数、卷烟纸消耗、水松纸消耗。
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从图2可以看出，落棒数和卷烟纸消耗线性相关，回归方程为y=0.25+2.36*x；落棒数和接装纸消耗线性相关，回归方程为y = 0.25+2.36* x。落棒数与卷烟纸、接装纸相关系数都为1，P值均等于0.000，相关性较强，回归方程显著。
根据以上试验的分析结果得知，落棒数和接装纸消耗、卷烟纸消耗有显著的线性相关性。当数采统统中卷烟纸、接装纸数据出现采集异常时，通过判定落棒数正确后，可通过落棒数对卷烟纸、接装纸消耗进行估计。
四、结论
本文主要针对卷包数采系统中出现卷烟机消耗指标（落棒数、接装纸消耗、卷烟纸消耗）数据采集异常情况，逐步确定各个消耗指标修正的评价方式，为系统实现数据异常自动识别和修正确定依据。根据卷烟设备自动化程度高、系统运行有序性强的特点，首先考虑验证卷烟机消耗指标间是否存在相关性，从而实现数据异常时的数据修正问题。总结如下：
①卷包车间生产中，滤棒消耗在数采系统中有多个过程量被统计，能够实现数据校验，本文确定将其定为接装纸消耗、卷烟纸消耗的测算基准。
②为了保障落棒数能被修正，依据滤棒过程流转情况，建立发射量、接收量、落棒量的关系方程，通过灰色关联分析法得出，接收数和发射数对落棒数的修正效果评价无明显倾向。接收数和发射数都可以作为落棒数修正的合适的参照系。
③通过数采系统运行情况，运用概率论分析得出，落棒量数据采集出异常后，发射数、接收数和落棒数均出现异常的情况几乎不出现，因此发射数、接收数二者必然至少存在一个正确的数据指标，可以使用其来修正落棒量。
④落棒数的修正可以将发射量、接收量、人工加棒数作为测算依据，同理，当人工加棒数、发射数、接收数数据出现异常时，也可以通过过程关系进行数据修正。
⑤回归分析得出落棒数和接装纸消耗、卷烟纸消耗有显著的线性相关性。当卷包数采统统中卷烟纸、接装纸数据出现采集异常时，通过判定落棒数正确后，可通过落棒数对卷烟纸、接装纸消耗进行估计。
⑥卷烟机工控系统中接装纸消耗数计量单位为米，在数采系统中读取接装纸长度消耗指标后，会将接装纸通过定量设置（按设计值），将接装纸由长度衡量转成重量衡量。因此衡量落棒数与接装纸回归方程时，存在由于牌号的定量不相同而导致的方程差异。
参考文献
[1]车荣强.概率论与数理统计(第四版) [M]. 上海：复旦大学出版社出版，2012.
[2]贾会志，白瑞民，等.ZJ17 卷接机组培训教材—电器维修[M]. 河南：河南人民出版社，2007.
[3]刘思峰，党耀国，等.灰色系统理论及其应用[M]. 北京：科学出版社，2004.
[4]张联锋，蒋敏杰，张鹏龙，等.Excel 统计分析与应用[J] 北京：电子工业出版社，2011.