（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

復(fù)合濾棒物理特性檢驗(yàn)采樣技術(shù)研究

黃秋婷，吳峰，張立斌，郁騁丹

（紅塔煙草（集團(tuán)）有限責(zé)任公司玉溪卷煙廠，云南 玉溪 653100）

復(fù)合濾棒物理特性指標(biāo)抽檢是過程質(zhì)量監(jiān)控的重要內(nèi)容，采樣數(shù)據(jù)的表征性和準(zhǔn)確性決定了監(jiān)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(chǎn)生的抽樣成本越高。本文通過實(shí)際檢測數(shù)據(jù)分析不同樣本量梯度下的抽樣效果，利用均值檢驗(yàn)和方差檢驗(yàn)驗(yàn)證了不同樣本量與大樣本抽樣效果的差異，從而確定最優(yōu)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(jié)果對比，證明抽樣結(jié)果無差異。

復(fù)合濾棒；物理特性；采樣技術(shù)；檢驗(yàn)

復(fù)合濾棒物理特性指標(biāo)作為衡量復(fù)合濾棒質(zhì)量的重要因素，是過程質(zhì)量控制的關(guān)鍵指標(biāo)，作為濾棒過程質(zhì)量檢驗(yàn)的主要工作，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。因此，復(fù)合濾棒物理特性指標(biāo)采樣數(shù)據(jù)的表征性和準(zhǔn)確性是過程質(zhì)量管控的重要基礎(chǔ)，是對質(zhì)量進(jìn)行分析改進(jìn)的重要依據(jù)。根據(jù)經(jīng)典統(tǒng)計(jì)學(xué)原理，在相同條件下，樣本量越大，抽樣的系統(tǒng)誤差越小，樣本指標(biāo)對總體指標(biāo)的代表性越高。但是，對卷煙產(chǎn)品的檢驗(yàn)都是破壞性試驗(yàn)，開展檢驗(yàn)就要造成產(chǎn)品消耗，這就會(huì)導(dǎo)致檢驗(yàn)成本增加；且濾棒物理指標(biāo)的測試需要通過綜合測試臺(tái)來完成，綜合考慮檢驗(yàn)設(shè)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(shù)量，降低檢驗(yàn)成本，相應(yīng)行業(yè)降本增效的精益管理要求。

目前，國內(nèi)的研究主要是從抽樣特性O(shè)C曲線和辨別率OR、接受功效等來進(jìn)行抽樣方案的優(yōu)化，陳奕在確定質(zhì)量水平的基礎(chǔ)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(jìn)行評價(jià)；趙濱紅等通過使用一個(gè)由接收質(zhì)量限（AGL）確定的系統(tǒng)抽樣方案；潘玉靈等探索了一種通過取消樣品調(diào)節(jié)時(shí)間適用于應(yīng)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(jù)批量N和連續(xù)提交檢查批過程平均上限值A(chǔ)QL確定樣本容量的計(jì)算方法，改進(jìn)了連續(xù)大批量空間數(shù)據(jù)的抽樣方案的制定方法。大多數(shù)研究都是從統(tǒng)計(jì)學(xué)的抽樣技術(shù)制定理論上的最優(yōu)抽樣方案，而基于事實(shí)的決策方法研究鮮有報(bào)道。因此，本文以實(shí)際的抽樣數(shù)據(jù)結(jié)果為基點(diǎn)，研究不同樣本量的數(shù)據(jù)表征性，在保證抽樣效果的前提下，結(jié)合檢測能力，確定最優(yōu)的抽樣方案，保證樣本的質(zhì)量特點(diǎn)符合產(chǎn)品的整體質(zhì)量特點(diǎn)，提高過程質(zhì)量監(jiān)控能力，同時(shí)降低成本，實(shí)現(xiàn)精益管理。

1 材料與方法

1.1 材料及設(shè)備

1985年從德國HAUNI公司引進(jìn)名為KDF2的濾棒成型機(jī)，生產(chǎn)復(fù)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(jìn)名為MULFI-E二元復(fù)合濾棒機(jī)（玉溪卷煙廠提供）；法國索定公司引進(jìn)的綜合測試臺(tái)、硬度儀。

1.2 方法

1.2.1 抽檢方案確定的前提

企業(yè)進(jìn)行抽樣檢驗(yàn)是為了確保產(chǎn)品質(zhì)量，對濾棒產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行持續(xù)有效的過程監(jiān)督。抽樣檢驗(yàn)需要考慮經(jīng)濟(jì)性要求和數(shù)據(jù)表征性的要求。當(dāng)卷接機(jī)工況穩(wěn)定并且原輔材料質(zhì)量穩(wěn)定的情況下，選用系統(tǒng)抽樣法，即以時(shí)間為單位，規(guī)定在檢查批內(nèi)，每隔一段時(shí)間進(jìn)行一次抽樣檢查。

產(chǎn)品檢測周期包含抽樣、試樣制備、試樣調(diào)節(jié)、試樣檢測、結(jié)果計(jì)算、綜合評價(jià)六個(gè)階段，需要對生產(chǎn)的各個(gè)機(jī)臺(tái)、牌號進(jìn)行抽檢，根據(jù)目前國標(biāo)要求，抽檢樣本量為30支/組，在實(shí)際生產(chǎn)中，由于綜合測試臺(tái)數(shù)量有限，檢測效率較低，且會(huì)出現(xiàn)異常，需要重新進(jìn)行取樣測試，加上樣品制備時(shí)間較長，造成了抽樣工作的負(fù)荷量較大，抽樣效果不能得到及時(shí)跟蹤和保障，需要根據(jù)實(shí)際檢測結(jié)果進(jìn)行樣本量的調(diào)整。

1.2.2 樣品制備

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

1.2.3 數(shù)據(jù)剔除規(guī)則

在進(jìn)行物理特性檢測時(shí)，可能存在異常數(shù)據(jù)對實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，需要進(jìn)行異常數(shù)據(jù)的剔除，不滿足以下任意一條的數(shù)據(jù)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(dòng)剔除。

（2）使用拉依達(dá)準(zhǔn)則（PauTa）作為異常數(shù)據(jù)剔除規(guī)則。

①用拉依達(dá)準(zhǔn)則判定異常數(shù)據(jù)的基本概念是以給定的置信概率99.73%為標(biāo)準(zhǔn)，以三倍測量值的標(biāo)準(zhǔn)偏差限為依據(jù)，超出此界限的誤差，就判定為不屬于隨機(jī)誤差，而是異常數(shù)據(jù)，應(yīng)從測量數(shù)據(jù)中剔除。

⑤數(shù)據(jù)剔除后需重新計(jì)算剔除界限，循環(huán)對測量值進(jìn)行異常數(shù)據(jù)的判定剔除，直至符合要求，并補(bǔ)足相應(yīng)樣本數(shù)據(jù)。

⑥無效數(shù)據(jù)剔除量≥8%，表示該項(xiàng)目不可控，作專項(xiàng)問題解決，并識(shí)別為控制系統(tǒng)問題。

1.2.4 抽樣誤差分析

根據(jù)國標(biāo)要求，以樣本量為30的抽樣信息代表總體的真實(shí)水平（滿足大樣本要求），選擇平均相對誤差（MRE）作為評價(jià)數(shù)據(jù)表征性的定量指標(biāo)：

式中，MERj為j個(gè)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(chǎn)濾棒抽j個(gè)樣本量測量的樣本均值，Xoi為第i批生產(chǎn)濾棒抽30個(gè)樣本量測量的樣本均值（代表真實(shí)值），m代表隨機(jī)抽取m批濾棒分別進(jìn)行抽樣。

試驗(yàn)過程中，在其他條件相對一致且設(shè)備運(yùn)行正常的生產(chǎn)過程中，隨機(jī)選取30批濾棒，設(shè)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(jìn)行抽樣；利用綜合測試臺(tái)測試每組數(shù)據(jù)的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進(jìn)行硬度測試，導(dǎo)入測試結(jié)果后剔除異常數(shù)據(jù)，并在同一批次的濾棒中重新取樣進(jìn)行物理指標(biāo)的測試。

1.2.5 假設(shè)檢驗(yàn)

根據(jù)誤差分析確定的樣本量范圍，選定合理的梯度再進(jìn)行假設(shè)檢驗(yàn)。在其他條件相對一致且設(shè)備運(yùn)行正常的生產(chǎn)過程中，隨機(jī)選取30批濾棒，每批分別取選不同梯度的樣本量進(jìn)行抽樣；利用綜合測試臺(tái)測試每組數(shù)據(jù)的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進(jìn)行硬度測試，導(dǎo)入測試結(jié)果后剔除異常數(shù)據(jù)，并在同一批次的濾棒中重新取樣進(jìn)行物理指標(biāo)的測試，記錄每組測試數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。分別與n=30/組的平均值進(jìn)行均值和標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)；分析各個(gè)樣本量抽樣下物理特性與真實(shí)水平的差異性，結(jié)合實(shí)際檢測能力確定物理特性指標(biāo)最優(yōu)的抽檢樣本量。

1.2.6 效果驗(yàn)證

在上級部門進(jìn)行的日常抽檢過程中，對同一批次的濾棒進(jìn)行留樣；在該批濾棒中隨機(jī)抽取最終確定的抽檢樣本量的濾棒，利用綜合測試臺(tái)測試每批濾棒的長度、圓周、吸阻、重量，并利用硬度儀進(jìn)行硬度測試，導(dǎo)入測試結(jié)果后剔除異常數(shù)據(jù)，并在同一批次的濾棒中重新取樣進(jìn)行物理指標(biāo)的測試，記錄測試數(shù)據(jù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。重復(fù)選取30次上級部門的日常抽檢，進(jìn)行數(shù)據(jù)比對，分析最優(yōu)樣本量確定的抽檢效果。

2 結(jié)果與討論

2.1 誤差分析

利用公式（1）計(jì)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(diǎn)圖?？梢钥闯鲭S著抽樣樣本量的減少，各個(gè)物理特性指標(biāo)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(guī)律；具體對各個(gè)物理指標(biāo)的變化情況進(jìn)行分析：（1）圓周和長度的指標(biāo)相對較穩(wěn)定，整體平均相對誤差較小，在樣本量為18,15時(shí)增大的幅度較大。（2）硬度指標(biāo)在樣本量下降為18的時(shí)候，MRE的變化較平緩，降低至15時(shí)，MRE增加的幅度更大。（3）吸阻和重量指標(biāo)在樣本量下降至20之前的變化帶來的邊際效應(yīng)較小，隨著樣本量的再降低，邊際效應(yīng)增加，MRE快速增加。

圖1 各物理指標(biāo)的MRE與樣本量的關(guān)系圖

表1 不同樣本量下物理特性指標(biāo)檢驗(yàn)結(jié)果

表2 與上級部門抽檢比對結(jié)果

依據(jù)上述分析得到如下結(jié)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(jié)果越準(zhǔn)確，但是在有成本和檢測能力限制的情況下，樣本量不應(yīng)少于20/組。

2.2 假設(shè)檢驗(yàn)

為進(jìn)一步確定樣本量的最優(yōu)值，選取樣本量為15，18，20，25分別與樣本量為30的進(jìn)行均值和標(biāo)準(zhǔn)差檢驗(yàn)；分析各個(gè)樣本量抽樣下物理特性與真實(shí)水平的差異性，結(jié)果如表1。

從表1結(jié)果可以看出，與真實(shí)值（n=30/組）相比，n=25，20的時(shí)候，測試樣本的均值與標(biāo)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(shè)，說明樣本量取25，20時(shí)，檢測均值和標(biāo)準(zhǔn)差與真實(shí)值沒有顯著差異，樣本的表征性較好，而當(dāng)樣本量較少到18，15的時(shí)候，均值檢驗(yàn)和方差檢驗(yàn)的P值幾乎都小于0.05，拒絕樣本均值和方差相等的假設(shè)，說明樣本量取25，20時(shí)，檢測均值和標(biāo)準(zhǔn)差與真實(shí)值有顯著差異，說明樣本量小于20時(shí)對于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的表征性不夠，需要增加樣本量。所以，復(fù)合濾棒物理指標(biāo)的測試樣本量至少是20支/組。

2.3 效果驗(yàn)證

為進(jìn)一步驗(yàn)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(jié)果進(jìn)行比對，結(jié)果如表2。

從表2可以看出在抽檢樣本量為20的時(shí)候，各物理指標(biāo)的均值檢驗(yàn)的P值均大于0.05，方差檢驗(yàn)的P值也大于0.05，說明檢測均值和標(biāo)準(zhǔn)差與上級部門抽檢的數(shù)據(jù)沒有顯著差異，樣本的表征性較好。

3 結(jié)語

抽樣檢驗(yàn)是確保產(chǎn)品質(zhì)量符合要求的重要手段，除了滿足數(shù)據(jù)的表征性要求外，還需考慮經(jīng)濟(jì)性要求。通過上文試驗(yàn)確定了當(dāng)抽檢樣本量為20支/組時(shí)，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(fù)合濾棒的最優(yōu)抽檢樣本量。

[1]陳奕.產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督抽樣檢驗(yàn)在企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].認(rèn)證技術(shù),2009,(6):50-51.

[2]杜萍.淺談定量包裝抽樣檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)性[J].中國計(jì)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(guān)于卷煙產(chǎn)品監(jiān)督抽樣檢驗(yàn)原假設(shè)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(jì)數(shù)型抽樣方案在成品檢驗(yàn)中的應(yīng)用[J].計(jì)量技術(shù),2005,(8):47-49.DOI:10.3969/ j.issn.1000-0771.2005.08.018.

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

[6]王振華,童小華,梁丹等.連續(xù)大批量空間數(shù)據(jù)質(zhì)量抽樣檢驗(yàn)方案[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)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(biāo)準(zhǔn).

TS433

A

1671-0711（2017）04（上）-0163-03