張業(yè)偉

(棗莊學(xué)院 機電工程學(xué)院，山東 棗莊 277160)

0 引言

在風(fēng)力送絲系統(tǒng)中，煙絲碎絲率較大是困擾煙草行業(yè)的一大難題，也是限制煙絲風(fēng)力輸送在卷煙廠廣泛應(yīng)用的一個重要原因.不同風(fēng)送速度對煙絲造碎程度不同，不同的煙絲結(jié)構(gòu)對卷煙內(nèi)在質(zhì)量影響也不同，目前在煙草行業(yè)已達成廣泛共識.但從國內(nèi)外公開報道的刊物中，煙絲的最佳風(fēng)送速度僅僅是理論研究，沒有經(jīng)過實踐驗證，還未發(fā)現(xiàn)對于同一種規(guī)格煙絲經(jīng)不同風(fēng)速送絲后，系統(tǒng)性地定性分析煙絲結(jié)構(gòu)的改變以及卷煙內(nèi)在質(zhì)量的變化這些方面的研究.

數(shù)量化理論[1]是多元分析的一種，方便解決定性變量的量化處理，可以根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)建立實際問題的數(shù)學(xué)模型，并尋找自變量對因變量的影響程度并進行預(yù)測.

本文運用數(shù)量化理論研究煙絲的風(fēng)力輸送問題，為研究相似問題開辟了一個新的方向.對確定煙絲風(fēng)送的最佳風(fēng)速、改進卷煙感官質(zhì)量，具有十分積極的意義.

1 煙絲風(fēng)送系統(tǒng)預(yù)測模型

分析影響煙絲質(zhì)量的主要因素有：風(fēng)送速度、管道長度、管道彎角數(shù)、管道直徑、煙絲品質(zhì)、輸送比、含水率和漏風(fēng)量等.其中既有定性變量也包含定量變量，適宜利用數(shù)量化理論研究.

1.1 類目和項目

卷煙工藝要求煙絲含水率為12%～13%[2]，且卷包車間為恒溫恒濕的環(huán)境，因此含水率不作為項目考慮；輸送同一批次煙絲經(jīng)過前期各工序的摻配，由貯絲柜輸出的煙絲結(jié)構(gòu)相對均勻穩(wěn)定，因此輸送比不作為項目考慮.

所以，我們給出6個項目，表示為x1，x2，…，x6.其中x1風(fēng)速的平方為定量變量[3]，其它為定性變量.根據(jù)卷煙企業(yè)的一般情況，將每個項目又分2～3個類目，用cij表示各個類目，i=2，…，6j=1,2,3，見表1.

1.2 基準(zhǔn)變量

基準(zhǔn)變量(因變量)為煙絲質(zhì)量的指標(biāo)，是被預(yù)測評價的對象.主要包括煙絲結(jié)構(gòu)、樣品感官評吸參數(shù)和成品煙支的物理指標(biāo)[3]，具體情況如表2.

表1 項目和類目

表2 基準(zhǔn)變量

采集原始數(shù)據(jù)后，分析選取變化較為規(guī)律且顯著的一個或者幾個變量作為基準(zhǔn)變量.例如中絲、短絲等變化較為不規(guī)律，不宜做基準(zhǔn)變量考慮；光澤、重量、吸阻等變化不顯著，不宜做基準(zhǔn)變量考慮.

1.3 建模數(shù)據(jù)

應(yīng)用數(shù)量化理論分析，樣本的選擇非常重要.主要應(yīng)注意[4]：1)選取有代表性的樣本；2)盡量考慮到各個項目；3)樣本不能太少，至少保持反應(yīng)矩陣滿秩.68723

現(xiàn)在依據(jù)項目x1，x2，…，x6對因變量碎絲率y進行預(yù)測.yi是基準(zhǔn)變量y在第i個樣品中的測定值，δi(j,k)表示j項目中k類目在第i樣品中的反應(yīng)，并由下式確定[1]

具體的項目類目關(guān)系如表3.

表3 類目項目關(guān)系表

由數(shù)量化理論Ⅰ可得到反應(yīng)矩陣X為：

1.4 預(yù)測模型

為了方便計算，這里記x1i為δi(1,1)，即

兼有定性變量和定量變量的預(yù)測模型為

(1)

其中，rj為第j個項目的類目數(shù)，εi為是第i個樣本的隨機誤差.

(2)

取最小，對(2)式求偏導(dǎo)數(shù)，并令其取零，如下，

u=1,2,···,6;v=1,2,···,ru.

(3)

u=1,2,···6;v=1,2,···,ru.

(4)

即

(5)

(6)

其中，

X為原始數(shù)據(jù)矩陣(反應(yīng)矩陣)，

y′=(y1,y2,…,yn),

得到預(yù)測方程為

1.5 預(yù)測模型分析評價

復(fù)相關(guān)系數(shù)r[1]：

(8)

偏相關(guān)系數(shù)：

(9)

方差比：

(10)

范圍：

(11)

實用中，可利用偏相關(guān)系數(shù)、方差比和范圍綜合分析項目之間的相關(guān)性及項目于基準(zhǔn)變量的貢獻程度，取值越大貢獻程度越高，進而得到影響煙絲結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因素及各因素的貢獻排序.

注意，存在定量數(shù)據(jù)的項目時，利用范圍評價不夠科學(xué)；根據(jù)經(jīng)驗，方差比往往更為適宜.

2 結(jié)束語

(1)本文為煙絲風(fēng)送問題提出一套新的研究方法，有效的解決了定性數(shù)據(jù)的量化問題，為解決同類問題開辟了一條新的途徑.

(2)本文的研究方法不但可以建立煙絲風(fēng)送系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，還可以提供影響煙絲質(zhì)量的主導(dǎo)因素和各個因素的貢獻排序.

(3)應(yīng)當(dāng)注意的是，模型的預(yù)測精度很大程度取決于樣本的選取，因此具體應(yīng)用時應(yīng)選取典型的且足夠數(shù)量的樣本[5].

[1]董文泉,周光亞,夏立顯.數(shù)量化理論及其應(yīng)用[M].吉林人民出版社,1979.

[2]楊里華,戈玉華.降低煙絲在氣力輸送中造碎的技術(shù)方法[J].湘潭師范學(xué)院學(xué)報,2009,31(1):85～89.

[3]黃標(biāo).氣力輸送[M].上海:上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,1984.

[4]王玉振,王連國,周文安.用數(shù)量化理論建立礦井涌水危險性評價模型[J].系統(tǒng)工程理論與實踐.1996(4):75～81.

[5]王玉振,周文安.數(shù)量化理論中項目篩選問題的研究[J].中國管理科學(xué),1995,V(4):20-26.