復合濾棒物理特性檢驗采樣技術研究

（紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

復合濾棒物理特性檢驗采樣技術研究

黃秋婷，吳峰，張立斌，郁騁丹

（紅塔煙草（集團）有限責任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

復合濾棒物理特性指標抽檢是過程質量監控的重要內容，采樣數據的表征性和準確性決定了監控效果的好壞，在相同條件下，樣本量越大，抽樣誤差越小，但是所產生的抽樣成本越高。本文通過實際檢測數據分析不同樣本量梯度下的抽樣效果，利用均值檢驗和方差檢驗驗證了不同樣本量與大樣本抽樣效果的差異，從而確定最優的抽檢樣本量為20支/組。最后，將樣本量為20支/組的抽樣效果與上級部門抽檢的結果對比，證明抽樣結果無差異。

復合濾棒；物理特性；采樣技術；檢驗

復合濾棒物理特性指標作為衡量復合濾棒質量的重要因素，是過程質量控制的關鍵指標，作為濾棒過程質量檢驗的主要工作，進行實時監控。因此，復合濾棒物理特性指標采樣數據的表征性和準確性是過程質量管控的重要基礎，是對質量進行分析改進的重要依據。根據經典統計學原理，在相同條件下，樣本量越大，抽樣的系統誤差越小，樣本指標對總體指標的代表性越高。但是，對卷煙產品的檢驗都是破壞性試驗，開展檢驗就要造成產品消耗，這就會導致檢驗成本增加；且濾棒物理指標的測試需要通過綜合測試臺來完成，綜合考慮檢驗設備的檢測能力，我們希望在抽樣效果基棒相同的前提下，盡量減少抽樣數量，降低檢驗成本，相應行業降本增效的精益管理要求。

目前，國內的研究主要是從抽樣特性OC曲線和辨別率OR、接受功效等來進行抽樣方案的優化，陳奕在確定質量水平的基礎上制定不同的抽樣方案，并從功效、辨別率的角度對抽樣方案進行評價；趙濱紅等通過使用一個由接收質量限（AGL）確定的系統抽樣方案；潘玉靈等探索了一種通過取消樣品調節時間適用于應急情況下的快速檢測方法，縮短卷煙檢測的周期、提高檢測效率；王振華等提出了根據批量N和連續提交檢查批過程平均上限值AQL確定樣本容量的計算方法，改進了連續大批量空間數據的抽樣方案的制定方法。大多數研究都是從統計學的抽樣技術制定理論上的最優抽樣方案，而基于事實的決策方法研究鮮有報道。因此，本文以實際的抽樣數據結果為基點，研究不同樣本量的數據表征性，在保證抽樣效果的前提下，結合檢測能力，確定最優的抽樣方案，保證樣本的質量特點符合產品的整體質量特點，提高過程質量監控能力，同時降低成本，實現精益管理。

1 材料與方法

1.1 材料及設備

1985年從德國HAUNI公司引進名為KDF2的濾棒成型機，生產復合濾嘴棒的普通醋酸纖維白、碳棒段，（玉溪卷煙廠提供）；2004年從德國豪尼公司引進名為MULFI-E二元復合濾棒機（玉溪卷煙廠提供）；法國索定公司引進的綜合測試臺、硬度儀。

1.2 方法

1.2.1 抽檢方案確定的前提

企業進行抽樣檢驗是為了確保產品質量，對濾棒產品質量進行持續有效的過程監督。抽樣檢驗需要考慮經濟性要求和數據表征性的要求。當卷接機工況穩定并且原輔材料質量穩定的情況下，選用系統抽樣法，即以時間為單位，規定在檢查批內，每隔一段時間進行一次抽樣檢查。

產品檢測周期包含抽樣、試樣制備、試樣調節、試樣檢測、結果計算、綜合評價六個階段，需要對生產的各個機臺、牌號進行抽檢，根據目前國標要求，抽檢樣本量為30支/組，在實際生產中，由于綜合測試臺數量有限，檢測效率較低，且會出現異常，需要重新進行取樣測試，加上樣品制備時間較長，造成了抽樣工作的負荷量較大，抽樣效果不能得到及時跟蹤和保障，需要根據實際檢測結果進行樣本量的調整。

1.2.2 樣品制備

取適量的復合濾棒，將所取樣品放入溫度（25±2）℃、（62±5）% 的環境中放置6小時后，按照綜合測試臺、硬度儀規定的方法要求對樣品進行物理性能檢測。

1.2.3 數據剔除規則

在進行物理特性檢測時，可能存在異常數據對實驗結果造成影響，需要進行異常數據的剔除，不滿足以下任意一條的數據需要剔除。

（1）通過子組樣本量，不滿足單組樣本量要求的自動剔除。

（2）使用拉依達準則（PauTa）作為異常數據剔除規則。

①用拉依達準則判定異常數據的基本概念是以給定的置信概率99.73%為標準，以三倍測量值的標準偏差限為依據，超出此界限的誤差，就判定為不屬于隨機誤差，而是異常數據，應從測量數據中剔除。

⑤數據剔除后需重新計算剔除界限，循環對測量值進行異常數據的判定剔除，直至符合要求，并補足相應樣本數據。

⑥無效數據剔除量≥8%，表示該項目不可控，作專項問題解決，并識別為控制系統問題。

1.2.4 抽樣誤差分析

根據國標要求，以樣本量為30的抽樣信息代表總體的真實水平（滿足大樣本要求），選擇平均相對誤差（MRE）作為評價數據表征性的定量指標：

式中，MERj為j個樣本量下的 平均相對誤差，j為抽樣的樣本量，Xji為第i批生產濾棒抽j個樣本量測量的樣本均值，Xoi為第i批生產濾棒抽30個樣本量測量的樣本均值（代表真實值），m代表隨機抽取m批濾棒分別進行抽樣。

試驗過程中，在其他條件相對一致且設備運行正常的生產過程中，隨機選取30批濾棒，設置不同子組樣本量梯度，對每批濾棒分別選取n=30，28，25，22，20，18，15，10進行抽樣；利用綜合測試臺測試每組數據的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進行硬度測試，導入測試結果后剔除異常數據，并在同一批次的濾棒中重新取樣進行物理指標的測試。

1.2.5 假設檢驗

根據誤差分析確定的樣本量范圍，選定合理的梯度再進行假設檢驗。在其他條件相對一致且設備運行正常的生產過程中，隨機選取30批濾棒，每批分別取選不同梯度的樣本量進行抽樣；利用綜合測試臺測試每組數據的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進行硬度測試，導入測試結果后剔除異常數據，并在同一批次的濾棒中重新取樣進行物理指標的測試，記錄每組測試數據的平均值和標準偏差。分別與n=30/組的平均值進行均值和標準差檢驗；分析各個樣本量抽樣下物理特性與真實水平的差異性，結合實際檢測能力確定物理特性指標最優的抽檢樣本量。

1.2.6 效果驗證

在上級部門進行的日常抽檢過程中，對同一批次的濾棒進行留樣；在該批濾棒中隨機抽取最終確定的抽檢樣本量的濾棒，利用綜合測試臺測試每批濾棒的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進行硬度測試，導入測試結果后剔除異常數據，并在同一批次的濾棒中重新取樣進行物理指標的測試，記錄測試數據的平均值和標準偏差。重復選取30次上級部門的日常抽檢，進行數據比對，分析最優樣本量確定的抽檢效果。

2 結果與討論

2.1 誤差分析

利用公式（1）計算出每一種樣本量下的平均相對誤差，分析各種樣本量下的抽樣誤差的變化趨勢，得到圖1的散點圖。可以看出隨著抽樣樣本量的減少，各個物理特性指標的平均相對誤差具有逐漸增大的趨勢；但MRE變化的邊際作用不同，隨著樣本量不斷減少，平均相對誤差的變化值越來越大，即呈邊際作用具有遞增的規律；具體對各個物理指標的變化情況進行分析：（1）圓周和長度的指標相對較穩定，整體平均相對誤差較小，在樣本量為18,15時增大的幅度較大。（2）硬度指標在樣本量下降為18的時候，MRE的變化較平緩，降低至15時，MRE增加的幅度更大。（3）吸阻和重量指標在樣本量下降至20之前的變化帶來的邊際效應較小，隨著樣本量的再降低，邊際效應增加，MRE快速增加。

圖1 各物理指標的MRE與樣本量的關系圖

表1 不同樣本量下物理特性指標檢驗結果

表2 與上級部門抽檢比對結果

依據上述分析得到如下結論：在其他情況一致的條件下，樣本量越大，抽樣的平均相對誤差越小，抽樣結果越準確，但是在有成本和檢測能力限制的情況下，樣本量不應少于20/組。

2.2 假設檢驗

為進一步確定樣本量的最優值，選取樣本量為15，18，20，25分別與樣本量為30的進行均值和標準差檢驗；分析各個樣本量抽樣下物理特性與真實水平的差異性，結果如表1。

從表1結果可以看出，與真實值（n=30/組）相比，n=25，20的時候，測試樣本的均值與標偏的P值均大于0.05，不能拒絕樣本均值和方差相等的假設，說明樣本量取25，20時，檢測均值和標準差與真實值沒有顯著差異，樣本的表征性較好，而當樣本量較少到18，15的時候，均值檢驗和方差檢驗的P值幾乎都小于0.05，拒絕樣本均值和方差相等的假設，說明樣本量取25，20時，檢測均值和標準差與真實值有顯著差異，說明樣本量小于20時對于統計數據的表征性不夠，需要增加樣本量。所以，復合濾棒物理指標的測試樣本量至少是20支/組。

2.3 效果驗證

為進一步驗證抽檢樣本量為20的抽檢效果，對同一批次濾棒與上級部門抽檢的結果進行比對，結果如表2。

從表2可以看出在抽檢樣本量為20的時候，各物理指標的均值檢驗的P值均大于0.05，方差檢驗的P值也大于0.05，說明檢測均值和標準差與上級部門抽檢的數據沒有顯著差異，樣本的表征性較好。

3 結語

抽樣檢驗是確保產品質量符合要求的重要手段，除了滿足數據的表征性要求外，還需考慮經濟性要求。通過上文試驗確定了當抽檢樣本量為20支/組時，抽檢效果與樣本量為30支/組沒有顯著差異，且與上級部門的抽檢效果沒有顯著性差異，從而確定復合濾棒的最優抽檢樣本量。

[1]陳奕.產品質量監督抽樣檢驗在企業生產中的應用[J].認證技術,2009,(6):50-51.

[2]杜萍.淺談定量包裝抽樣檢驗風險性[J].中國計量,2 0 0 9,(3):1 1 6-1 1 7.D O I:1 0.3 9 6 9/ j.issn.1006-9364.2009.03.055.

[3]李慶龍,陳玲,楊文彬等.關于卷煙產品監督抽樣檢驗原假設的討論[J].煙草科,2000,0(2):24-26.DOI:10.3969/ j.issn.1002-0861.2000.02.010.

[4]趙濱紅,周耀文.計數型抽樣方案在成品檢驗中的應用[J].計量技術,2005,(8):47-49.DOI:10.3969/ j.issn.1000-0771.2005.08.018.

[5]潘玉靈,李小蘭.卷煙應急檢測方法的研究[J].東方企業文化,2014,(21):252-252.

[6]王振華,童小華,梁丹等.連續大批量空間數據質量抽樣檢驗方案[J].同濟大學學報（自然科學版,2010,38(5):749-752. DOI:10.3969/j.issn.0253-374x.2010.05.021.

[7]GB 5606《 卷煙》系列國家標準.

TS433

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1671-0711（2017）04（上）-0163-03