回歸正交試驗(yàn)在卷煙指標(biāo)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

黃曉飛 覃椿 梁平

摘要：回歸正交試驗(yàn)是把回歸分析和正交試驗(yàn)結(jié)合起來進(jìn)行試驗(yàn)和分析的方法，在卷煙新產(chǎn)品指標(biāo)設(shè)計(jì)時，對煙支重量、煙支圓周、煙絲的填充值等指標(biāo)進(jìn)行回歸正交設(shè)計(jì)，通過回歸正交試驗(yàn)分析，最終確定煙支重量對煙支吸阻的影響最大，煙支圓周對煙支吸阻的影響因素最小，并且建立了一個精度高、統(tǒng)計(jì)性好的回歸方程，在以后進(jìn)行指標(biāo)設(shè)計(jì)時，可以根據(jù)該回歸方程在指標(biāo)設(shè)計(jì)時進(jìn)行預(yù)測。

關(guān)鍵詞：回歸正交試驗(yàn)；卷煙指標(biāo)設(shè)計(jì)；煙支吸阻；回歸方程

中圖分類號：TG315 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）08-0041-03

正交試驗(yàn)是一種很實(shí)用的試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，能夠通過較少的試驗(yàn)得到較好的試驗(yàn)結(jié)果，但是，通過該設(shè)計(jì)方案獲得的最優(yōu)選擇只能限制在已定的水平上，不是試驗(yàn)范圍內(nèi)的最優(yōu)?；貧w分析能夠?qū)υ囼?yàn)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測與優(yōu)化，但只是被動地對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，不涉及對試驗(yàn)設(shè)計(jì)的要求?；貧w正交設(shè)計(jì)能夠把兩者的優(yōu)勢統(tǒng)一起來，在試驗(yàn)范圍內(nèi)選擇合適的點(diǎn)位，用較少的試驗(yàn)建立有效的數(shù)學(xué)模型，并能解決試驗(yàn)優(yōu)化問題。在卷煙指標(biāo)設(shè)計(jì)中，可以采用該試驗(yàn)設(shè)計(jì)，進(jìn)行參數(shù)的預(yù)測和設(shè)定。

1 材料、設(shè)備與方法

1.1 材料與設(shè)備

1.1.1 A牌號測試煙絲。

1.1.2 卷煙機(jī)：Protos70卷煙機(jī)，常德煙草機(jī)械有限責(zé)任公司。

1.1.3 檢測儀器：OM-Ⅱ綜合測試臺，北京歐美利華科技有限公司。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 采用回歸正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。通過回歸正交設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，以吸阻作為最終設(shè)計(jì)指標(biāo)，尋找影響指標(biāo)的關(guān)鍵因素，并通過回歸分析對各因素對指標(biāo)的影響進(jìn)行預(yù)測。

1.2.2 樣品的制備與檢測。每次試驗(yàn)過程穩(wěn)定后隨機(jī)取樣2000支作為1個樣品，根據(jù)《GBT 16447-2004/ISO 3402：1999煙草及煙草制品 調(diào)節(jié)和測試的大氣環(huán)境》要求進(jìn)行樣品平衡，平衡后樣品隨機(jī)取樣500支，按照《GB22838.15-2009/ISO 9512：2002卷煙和濾棒物理性能的測定》要求進(jìn)行指標(biāo)檢測。

2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與結(jié)果分析

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.1.1 指標(biāo)因素的確定。根據(jù)A牌號各指標(biāo)值的設(shè)計(jì)目標(biāo)及范圍：設(shè)計(jì)煙支的吸阻最終指標(biāo)為1180Pa，煙支重量（x1）設(shè)計(jì)范圍0.86～0.98g，煙支圓周（x2）的設(shè)計(jì)范圍24.1～24.5mm，煙絲填充值（x3）的設(shè)計(jì)范圍為4.1～5.3cm3/g，確定試驗(yàn)設(shè)計(jì)需要研究的因素為3個：煙支重量（x1）、煙支圓周（x2）、煙絲填充值（x3）。

本次設(shè)計(jì)不考慮交互作用，可以選擇正交表L8（27）安排試驗(yàn)，將三個因素分別安排在回歸正交表的第1、2、4列，試驗(yàn)方案如表2所示，表中第9、10、11列為零水平試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

2.2.1 根據(jù)試驗(yàn)方案，組織進(jìn)行試驗(yàn)，并計(jì)算試驗(yàn)結(jié)果見表3。

結(jié)合表3計(jì)算結(jié)果，根據(jù)回歸方程計(jì)算公式，可以得出：a=124.36，b1=107.87，b2=-47.88，b3=80.88，可得回歸方程為y=1248.36+107.87z1-47.87z2+80.87z3。

2.2.2 試驗(yàn)結(jié)果分析。結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，對回歸方程進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，根據(jù)方差檢驗(yàn)計(jì)算公式，可得方差分析結(jié)果見表4。

由方差分析及F檢驗(yàn)條件可知，三個因素中煙支克重、煙絲填充值高度顯著，煙支圓周因素顯著，說明建立的回歸方程也非常顯著。根據(jù)回歸方程偏回歸系數(shù)絕對值的大小，各因素對吸阻影響的主次順序?yàn)闊熤Э酥?gt;煙絲填充值>煙支圓周。

2.3 回歸方程失擬性檢驗(yàn)

回歸方程的顯著性檢驗(yàn)反映了回歸方程在試驗(yàn)點(diǎn)上與試驗(yàn)結(jié)果擬合得較好，但是，不能說明在研究范圍內(nèi)回歸方程都能與實(shí)驗(yàn)值有很好的擬合。本次試驗(yàn)進(jìn)行了3次零水平試驗(yàn)，可以進(jìn)行回歸方程的失擬性檢驗(yàn)。根據(jù)失擬性檢驗(yàn)計(jì)算公式，可以得出：SSel=1316.67，SSLf=17537.5，dfel=2，dfLf=5，所以，根據(jù)，可得FLf=5.33

2.4 回歸方程確立

2.5 試驗(yàn)?zāi)Ｐ万?yàn)證

為確定該回歸方程的統(tǒng)計(jì)性、精度及預(yù)測效果，組織進(jìn)行了3次驗(yàn)證性驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果見表5，驗(yàn)證結(jié)果表明：試驗(yàn)實(shí)測值與理論值基本上一致，說明該試驗(yàn)的回歸方程可靠。

2.6 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明，在進(jìn)行卷煙新產(chǎn)品開發(fā)的指標(biāo)設(shè)計(jì)時，可以采用回歸正交試驗(yàn)的方法進(jìn)行試驗(yàn)，通過回歸方程的建立，對設(shè)計(jì)產(chǎn)品的指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測。

作者簡介：黃曉飛（1979—），男，廣西柳州人，廣西中煙工業(yè)有限責(zé)任公司柳州卷煙廠助理工程師，在讀碩士，研究方向：卷煙工藝和質(zhì)量管理。

（責(zé)任編輯：劉 晶）