回歸分析在切絲后含水率控制上的應用

李佳節 梁群立

摘要：為提高切絲后含水率穩定性，通過運用回歸分析方法對松散回潮加水流量進行預測。控制方法優化后，某四類煙的切絲后含水率月平均標準偏差由0.122下降為0.083，月度Cpk均值由1.042提升為1.615。切絲后含水率的穩定性較控制方法優化前有了顯著的提升。

關鍵詞：切絲后含水率；回歸分析.

Abstract： In order to improve the stability of the moisture content after cut tobacco， this paper predicted the water flow of loose resurgence by using regression analysis method. After optimizing the control method， the moisture content after cut tobacco of four types tobacco's monthly average standard deviation dropped to 0.083 from 0.122， the monthly average Cpk increased to 1.615 from 1.042. The stability of the moisture content after cut tobacco have been significantly improved than before.

Keywords： moisture content after cut tobacco； regression analysis.

切絲后含水率即煙片經切絲機加工后，進入下一道工序前的葉絲含水率。生產過程中，切絲后含水率的變化會導致烘絲過程的加工強度發生變化，影響干燥后葉絲含水率的穩定性，還會影響干燥后葉絲的填充值、煙絲的結構和感官質量等[1]，亦會對卷煙的內在質量產生影響。批次間切絲后含水率的差異還會使同牌名卷煙產生感官質量的差異，影響產品質量的穩定性。

目前國內常見的切絲后含水率的控制方式主要有：煙片松散回潮或真空回潮等工序對煙片進行增溫增濕后，后工序不再進行加水操作；另一種方式是煙片松散回潮或真空回潮等工序對煙片進行增溫增濕后，葉片加料工序再進行二次加水[2]操作。松散回潮的出口含水率控制方式也有前饋控制[3]和反饋控制等。

由于葉組配方中各配方單元的煙葉對水分的吸收和散失能力不同，以及不同組分的煙葉顏色存在差異，使得松散回潮出口水分儀顯示存在失真現象。采用PID控制器進行控制，根據松散回潮出口含水率跟蹤調節加水量的方法，存在很大的滯后性，難以達到滿意的效果。通過手動干預加水量，依然存在較大滯后性，且會造成因不同生產班次操作人員的調節經驗和操作手法的差別，導致松散回潮出口物料含水率的均勻性差，不同批次物料的含水率差異也較大。本文將對切絲后含水率控制方式進行改進，采用以煙片通過松散回潮固定加水模式進行增溫增濕，后工序不再進行加水操作為實驗環境，通過采用回歸分析方法，對原先的切絲后含水率控制方法進行優化。

1松散回潮加水模式的改進

1.1松散回潮恒流量加水模式的可行性研究

針對跟蹤加水模式存在很大的滯后性的特點，本次試驗將跟蹤加水模式改為恒流量加水模式，不對松散回潮出口的物料含水率做反饋調節。

對某四類煙物料進行測試。測試環境為：貯葉間溫度25.0±5.0℃，濕度65.0±5.0°，貯葉時間4.0±0.5小時，對30個批次物料進行測試，每一批次設定一個不同的松散回潮加水流量，記錄相應的切絲后含水率、松散回潮熱風溫度數據。

用統計分析軟件MiniTab 繪制相應的擬合線圖。

從擬合線圖中可以看出松散回潮加水流量與切絲后含水率有較顯著的線性相關性，在95%置信區間下的預測能力為95.3%，而松散回潮熱風溫度與切絲后含水率的無明顯的線性相關性。由此可以證明切絲后含水率可以通過調整松散回潮工序的加水流量來進行控制。

1.2 回歸方程的建立

對松散回潮加水流量和切絲后含水率的數據進行回歸分析，得出如下結果：

回歸方程為切絲后含水率=17.3581 +0.0161×松散回潮加水流量。自變量：松散回潮加水流量，因變量：切絲后含水率。

系數表中松散回潮加水流量的P值 （0.000） 顯示此回歸過程估計的模型在α水平為 0.05 時具有顯著性，這表明至少有一個系數不為零，方程基本成立。且它與切絲后含水率有相關性。 R-Sq表明這些預測變量可以解釋含水率中95.5% 的方差。R-Sq（調整）為95.3%，系數標準誤為0.1464，這兩個值表明模型與數據擬合度較高，該模型具備較強的預測能力。從異常觀測值中可以看出，在試驗數據中存在2組數據與擬合值的偏差較大，最大殘差為0.338，殘差處在切絲后含水率允差范圍內，該值可以接受。

1.3 回歸方程在生產中的應用

根據回歸方程，當切絲后含水率工藝標準值為21.0%時，可以計算出所需的松散回潮加水流量為226.2kg/h。

對加水流量設定值固定為226.2kg/h后再次進行切絲后含水率控制情況的測試，以該四類煙30個批次物料為測試樣本。為減少貯葉時間差異對含水率測試造成過大的影響，本次測試僅針對當天投料生產并進行切絲的同牌名批次進行。經計算，30個批次的切絲后含水率標準偏差均值為0.077，Cpk均值為1.668。試驗數據證明，恒流量加水模式下切絲后含水率的控制穩定性良好，可在生產中予采用。

由于前一天投料，次日進行切絲的交班葉貯葉時間較長，且貯葉時間不確定，會對水分散失產生一定的影響，本次試驗將不做重點研究。

3控制方法優化前后切絲后含水率穩定性對比分析

調閱同牌名的質量數據進行對比，原先采用根據松散回潮出口含水率進行松散加水量跟蹤調節的方法時，切絲后含水率全月平均標準偏差為0.122，Cpk均值為1.042。將回歸分析法應用于切絲后含水率的控制后，全月平均標準偏差為0.083，Cpk均值達到1.615，質量指標有了顯著提升。

4結論

采用回歸方程對松散回潮加水流量進行測定，對松散回潮工序進行恒流量的加水，從源頭上解決了跟蹤加水模式中，因水分儀失真及反饋滯后性造成的松散回潮加水流量的波動大，及其直接導致的葉片含水率差異偏大。切絲后含水率穩定性的提高也為后續加工提供了穩定的來料含水率，對卷煙質量的提升有著重要的意義。

[參考文獻]

[1] 董萬成，周君，王田田. 葉絲干燥工序來料含水率與煙絲質量的關系[J]. 硅谷，2011， （21）.

[2] 曹正良. 片煙松散回潮含水率控制方式的改進[C]中國煙草學會工業專業委員會煙草工藝學術研討會論文集，2010.

[3] 楊燕平， 葉正國， 李斌. 潤葉加料工序含水率控制及相關算法研究[J].煙草科技，2011年09期.

作者簡介：

李佳節（1986-），本科，助理工程師，主要研究方向為制絲工藝。

梁群立（1979-），碩士，助理工程師，主要研究方向為工業自動化控制。