基于SPSS軟件的試卷袋密封簽次品產生因素分析

楊朝麗 單光 何邦貴

摘 ?要： 試卷印刷屬于涉密行業，由于行業局限性，目前國內試卷生產自動化程度不高。在參考了云南省新華五廠印制試卷生產加工工藝過程中，分析了試卷袋密封簽生產過程中導致次品產生的幾個因素，對實際生產過程中試卷袋密封簽次品進行統計，將統計數據通過SPSS軟件利用多變量因素進行建模分析。得出導致試卷袋密封簽產生次品的關鍵因素，為進一步調節完善試卷袋密封簽生產設備的方案提供了參考依據。

關鍵詞：?試卷袋次品;SPSS;建模分析

中圖分類號： TP391????文獻標識碼：?A????DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.09.026

本文著錄格式：楊朝麗，單光，何邦貴. 基于SPSS軟件的試卷袋密封簽次品產生因素分析[J]. 軟件，2019，40（9）：110-114

Production of Sealed Signature Items for Paper Bag Based on SPSS Software Analysis of Factors

YANG Chao-li¹， SHAN Guang²， HE Bang-gui²

（1. Kunming University， Kunming?650093; 2. Kunming University of Technology， Kunming?650504）

【Abstract】：?The printing of examination papers belongs to the secret trade， because of the limitation of the industry， the degree of automation of production of domestic examination papers is not high. In reference to the process of production and processing of printed paper in Xinhua No. 5 Factory in Yunnan Province， this paper analyzes the factors that lead to defective products in the process of production of sealed paper bags， and makes statistics on sealed paper seals in the actual production process. Through SPSS software， statistical data are modeled and analyzed using multivariable factors. The key factors that lead to the production of defective paper bag seal signature are obtained， which provides a reference basis for further adjusting and perfecting the production equipment of paper bag seal signature.

【Key words】： Paper bag defective;?SPSS;?Modeling analysis

0??引言

試卷印制主要由保密印刷廠來印制，不僅要保證試卷的印刷質量，還要保證在整個生產過程中安全性、保密性以及時效性，防止失、泄密事件的發生^[1]。在試卷的生產印制過程中，保密出現問題，將產生很嚴重的后果，尤其是一些國家級考試和省級考試環節，對于考試保密級別要求相當高，國家保密局對試卷印制企業有著嚴格的資質審查，目前具備印制試卷資質的企業數量有限^[2]。經過現場考查和調研，由于試卷印制的特殊性，尚未發現有機構或個人對試卷印制技術進行研究，目前試卷采用膠印機連續印制，而試卷和答題卡的點數、分裝袋、施膠封口、粘貼密封簽與防偽等重要保密環節仍然依靠人工操作，整個試卷的生產效率過緩，生產質量不高，生產周期較長^[2]。仍有許多生產人員能夠接觸試卷內容，試卷印制企業需要對參與試卷生產的人員進行長時間的入閨管理，直至考試結束才能解闈。

因此，我們利用云南省新華五廠現有試卷袋生產設備進行試卷袋現場加工生產，對生產出的次品試卷袋密封簽進行逐級因素分析匯總，并記錄各因素生產加工數據，改變加工生產方式，利用SPSS對加工數據進行統計分析，進一步糾正設備運行參數，為進一步調節完善試卷袋生產設備的方案提供了參考依據^[3]。

1??試卷袋密封簽次品產生因素分析

由于試卷印刷屬于涉密行業，很少有機構和個人對試卷袋密封簽生產設備進行研究，目前云南省新華五廠設備依然采用傳統機械設計方法設計生產的，設備精度不高、配合不緊密。該設備運行時，出現密封簽綿紙長短不一，叼牙叼不住，導致無法印刷和下一工序密封簽粘貼不合格。本文通過觀察實際生產過程中，可能導致密封簽次品出現的因素分為卷筒綿紙輸送因素，卷筒紙裁切單張因素，單張綿紙輸送因素，叼牙裝置因素。

卷筒紙輸送因素主要分為送紙輥速度因素、送紙輥反向張力因素、卷筒紙厚度直徑因素、牽引輥因素。卷筒紙裁切單張因素主要分為裁切速度、裁切刀停頓時間。單張綿紙輸送因素主要分為綿紙吸附力因素、綿紙輸送機構速度。叼牙裝置因素主要分為叼紙機轉速、叼牙閉合時間因素。試卷袋密封簽定制生產設備如圖1所示，

2 ?試卷袋密封簽次品產生因素SPSS實證分析

2.1調查統計過程

通過在云南省新華五廠駐廠調查研究，該廠試卷袋的密封設備工作速度不低于每分鐘20個試卷袋;生產的試卷袋尺寸：最大465×320?mm，最小310×245?mm，袋內裝試卷5-30份。試卷袋自動封口（橫向）且無破損;定制印刷縱向專色密封簽的尺寸為470×80?mm，密封簽在試卷袋的定位誤差為±3?mm，密封簽表面完整無破損。這是一個試卷袋生產要求，對于密封簽需要保證其長度、印刷質量、平整度。通過對試卷袋密封簽印刷設備進行控因運行，收集密封簽并測量其長度，并改變各機構運轉速度，從新收集測量密封簽長度。每更改一次參數設置，收集密封簽數量為30張，并采用數據統計軟件SPSS 21進行數據分析，將各因素用相應的數據表示^[4]。

2.2 SPSS數據統計與分析

2.2.1??不確定因素情況下SPSS分析

通過SPSS21軟件將試卷袋密封簽產生次品的各因素作為變量進行分析得出統計數據，由于機器設備分析因素眾多，只能進行排除因素進行分析。并通過各因素分析，得出試卷袋密封簽在一定誤差范圍內，屬于合格品，不影響試卷袋下工序的生產。

試卷袋密封簽在定制印刷設備運行時，由于設備設計機械配合多，自動化程度小，影響因素多，故先不做因素分析，按現有未調整設備進行密封簽定制生產，并將所需密封簽長度設定為470?mm，并收集30張密封條，測量密封條長度，精確到毫米測量，將不確定因素編碼為1，進行統計分析^[5]。

在Excel表格中將測量的數據編入，打開SPSS21軟件，在SPSS軟件中打開數據如圖2，注意打開數據時需要改變文件類型，更改為文件類型Excel（*xls，*xlsx，*xlsm）^[6]，這樣就成功導入數據，產生一個輸出文檔，IBM SPSS Statistics 查看器中出現一串代碼，如下代碼所示，這樣表示成功導入數據^[7]。

在SPSS軟件中，通過數據分析中的頻率可以得出30個所選樣本中，各個不同長度密封簽出現的頻率變化，從得出的頻率結果可以看出樣本有效數為30，密封簽長度出現最大頻率分別為471、472、473、475?mm，其頻率都為10%，通過頻率分析得知，高頻率出現在471～475之間，這一區間長度為密封簽的高頻區間。然后通過均值分析，分析出均值為471.80?mm，分析結果如圖所示。通過均值分析可得知，試卷袋密封簽的長度均值為471.80，目標值為470?mm，仍然存在很大偏差，通過頻率、均值分析可得知，該設備生產的試卷袋密封簽不符合規格要求，造成試卷袋密封簽產生次品。需要對產生的原因逐級分析，最后匯總次品原因，然后通過調整設備來使密封簽生產次品降低或者規避。

2.2.2???逐級排除因素情況下SPSS分析

由于造成試卷袋密封簽產生次品的因素很多，所以只能采取逐級排除因素方法來確定。通過采取控制其他因素來改變可能造成試卷袋密封次品的因素，采取30個樣本通過SPSS軟件進行分析統計，先進行均值分析，然后通過檢驗數據的正態特性，再確定T檢驗還是Z檢驗^[8]。通過檢驗結果中的P值來確定該因素是否影響試卷袋密封簽設備。

（1）單張綿紙輸送因素

在綿紙裁切完畢后，需進行單張綿紙進行輸送，由于輸送過程中，綿紙吸附力因素、綿紙輸送機構速度有可能影響密封簽產生次品，先將輸送機構的輸送速度控制在8?m/s，測試在綿紙吸附力作用下，密封簽綿紙是否合格，并確定綿紙漂浮度，來確定吸附力是否影響。選用30個樣本，并使用470?mm密封簽綿紙進行檢驗，最終通過SPSS軟件計算出P值為0.761。由于P>0.05，密封簽設備在吸附力方向上無差異，經分析試卷袋密封簽綿紙吸附力不是造成試卷袋密封簽產生次品的因素。同樣對綿紙輸送機構速度進行分析時，由于該傳送機構采用恒定速度傳輸試卷袋密封簽，不會造成密封簽產生次品，故該因素也排除。

（2）卷筒紙裁切單張因素

在卷筒紙裁切過程中，由于裁切速度、裁切刀停頓時間從主觀上判斷可能影響密封簽綿紙長度，這就會導致試卷袋密封簽產生次品，所以對二者進行因素分析。當設定了綿紙長度470?mm，這時候根據綿紙的輸送速度就可以確定綿紙所需裁切的速度，經過計算綿紙裁切理論速度為30?r/min，因此控制裁切停頓時間，通過30個樣本進行數據統計，然后利用SPSS軟件進行統計分析，分析結果如圖5。顯示均值為29.983，其標準差為0.4457。經分析其滿足理論速度，說明裁切速度恒定，設定值符合裁切值，裁切綿紙470?mm，轉速為30?r/min。同時經過實際測時，發現綿紙裁切時停頓時間極短，可認定為其接觸以后仍以勻速運轉，不存在波動，故排除裁切刀停頓時間影響試卷袋密封簽生產。

（3）卷筒紙輸送因素

卷筒紙輸送因素主要分為送紙輥速度因素、送紙輥反向張力因素、卷筒紙厚度直徑因素、牽引輥因素。由于試卷袋密封簽送紙機構的綿紙卷為圓滾紙，其纏繞方式為阿基米德螺旋線，而綿紙卷的重心都固定在旋轉軸中心線上，不會隨著綿紙卷直徑變小重心發生偏移。送紙輥綿紙半徑r與送紙輥轉角成正比。

當輸送綿紙時：

式中，表示綿紙卷原始最大半徑，r表示某瞬半徑，表示綿紙紙帶厚度，表示阿基米德螺旋線，紙帶隨著送紙輥輸送的速度V為沿著送紙輥轉動的切線方向。由于綿紙的厚度相當薄，理論上確定送紙輥切線與綿紙帶離開圓周切線相重合，因此得出送紙輥的角速度與綿紙輸送速度的關系可以寫成：

從上述公式可以看出，由于裁切綿紙的長度固定為470?mm，所以綿紙輸送速度應該就為固定，當綿紙在牽引輥的作用下，紙輥直徑變小，角速度將逐漸增大。同時角速度進行一階導數運算，這樣可以確定綿紙送紙輥的角加速度：

將上述式子對時間進行求解導數運算，可以得出：

式中α表示綿紙輥的加速度。當綿紙穩定運行時，綿紙輸送速度保持不變，一直保持勻速運行，由于紙卷的直徑隨著綿紙運動而變小，因此可以得知送紙輥的角加速度為：

由上述公式可知，綿紙運動速度V保持恒定，紙卷的角加速度與成反比的變化，由于綿紙直徑是隨著時間逐漸變小的，這時候綿紙的直徑與時間有關系，當假設該綿紙的半徑為r時，這層紙的周長為，綿紙取長度L=470?mm，為恒定值，將綿紙輸送完的全部時間為：

綿紙輥半徑從初始半徑輸送到當前半徑的時間為：

紙卷輸送的全部時間可以通過公式計算：

式中——紙帶的總長度

在沒有有害阻尼的條件下紙卷的輸送稱為自由輸送（忽略軸承內的摩擦，空氣阻力等。）這時候綿紙的速度仍為恒定，在此條件下，這時候綿紙長度固定L=470?mm，速度勻速，所需速度應該與裁紙刀裁切速度相匹配，故送紙輥速度、牽引輥速度、裁紙刀轉速三者相關聯，通過配合及得出在同一時間t內，送紙輥送紙長度L=470?mm，牽引輥牽紙長度也為L=470?mm，在裁紙刀轉一周通過綿紙長度L=470?mm，這樣才能保證密封簽綿紙長度為470?mm，這樣才能確保不出現次品。綿紙紙卷在牽引輥的帶動下，綿紙在牽引輥和送紙輥之間勻速輸送，因此牽引輥的牽引力與綿紙紙卷的半徑二次方成正比，使紙張保持勻速運動。

綿紙紙帶單位寬度上的拉動力為：

目前試卷袋綿紙的輸送速度一般在5～ 14?m/min，最高可達20?m/min，考慮到采用的綿紙為密封簽定制綿紙，其張力、韌勁要求高，輸送速度不能過快，以一分鐘輸送密封簽20個為例計算，其理論速度為9.4?m/min，則綿紙帶的單位動拉力為在輸送過程中，綿紙帶在這個張力下不會被拉斷。在試卷袋密封簽定制印刷工藝中單位寬度紙帶的張力（簡稱單位張力）一般為q=7～ 20?kg/m=0.07～0.2?kg/cm。

所以在牽引輥對綿紙施加的牽引力應保持在該張力范圍內，并使綿紙在該張力范圍內勻速運動。因此在利用SPSS軟件分析卷筒紙輸送因素時，其可能產生次品的因素綜合考慮分為送紙輥速度因素、送紙輥反向張力因素、卷筒紙厚度直徑因素、牽引輥因素。在這四個因素下，進行SPSS多變量因素分析，導入數據對卷筒紙輸送的四個因素進行分析^[9]。

通過SPSS軟件中T檢驗、Z檢驗分析出試卷袋密封簽產生次品的因素確定為送紙輥因素，送紙輥在相應的綿紙卷直徑減小時，其反向張力未隨著半徑而變動，導致試卷袋密封簽產生次品^[10]。送紙輥送紙速度基本保持勻速為9.380?m/min，其標準差為0.2306?m/min。卷筒紙厚度直徑一直在變化中，保持恒定變化，在一定時間段內變化為24.23?mm。牽引輥牽引力保持恒定，牽引速度恒定，其牽引為9.370?m/min，其標準差為0.2，41?m/min。

3??結論

我們利用云南省新華五廠現有試卷袋生產設備進行試卷袋現場加工生產，對生產出的次品試卷袋密封簽進行逐級因素分析匯總，并記錄各因素生產加工數據，改變加工生產方式，利用SPSS對加工數據進行統計分析，進一步糾正設備運行參數，為進一步調節完善試卷袋生產設備的方案提供了參考依據。對可能產生試卷袋密封簽產生次品的因素進行了SPSS數據統計分析，最終得出影響試卷袋密封簽產生次品的因素為送紙輥反向張力因素，由于反向張力不會隨著時間、紙卷直徑改變而變動，導致試卷袋密封簽產生次品。最終通過增加阻尼器來調節送紙輥的反向張力，使試卷袋密封簽印制保持恒定速度，保證試卷袋密封簽定制印刷質量。

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