基于SPSS軟件的試卷袋密封簽次品產(chǎn)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(yè)，由于行業(yè)局限性，目前國(guó)內(nèi)試卷生產(chǎn)自動(dòng)化程度不高。在參考了云南省新華五廠印制試卷生產(chǎn)加工工藝過程中，分析了試卷袋密封簽生產(chǎn)過程中導(dǎo)致次品產(chǎn)生的幾個(gè)因素，對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程中試卷袋密封簽次品進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)通過SPSS軟件利用多變量因素進(jìn)行建模分析。得出導(dǎo)致試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的關(guān)鍵因素，為進(jìn)一步調(diào)節(jié)完善試卷袋密封簽生產(chǎn)設(shè)備的方案提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：?試卷袋次品;SPSS;建模分析

中圖分類號(hào)： TP391????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(chǎn)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(zhì)量，還要保證在整個(gè)生產(chǎn)過程中安全性、保密性以及時(shí)效性，防止失、泄密事件的發(fā)生^[1]。在試卷的生產(chǎn)印制過程中，保密出現(xiàn)問題，將產(chǎn)生很嚴(yán)重的后果，尤其是一些國(guó)家級(jí)考試和省級(jí)考試環(huán)節(jié)，對(duì)于考試保密級(jí)別要求相當(dāng)高，國(guó)家保密局對(duì)試卷印制企業(yè)有著嚴(yán)格的資質(zhì)審查，目前具備印制試卷資質(zhì)的企業(yè)數(shù)量有限^[2]。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)考查和調(diào)研，由于試卷印制的特殊性，尚未發(fā)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)或個(gè)人對(duì)試卷印制技術(shù)進(jìn)行研究，目前試卷采用膠印機(jī)連續(xù)印制，而試卷和答題卡的點(diǎn)數(shù)、分裝袋、施膠封口、粘貼密封簽與防偽等重要保密環(huán)節(jié)仍然依靠人工操作，整個(gè)試卷的生產(chǎn)效率過緩，生產(chǎn)質(zhì)量不高，生產(chǎn)周期較長(zhǎng)^[2]。仍有許多生產(chǎn)人員能夠接觸試卷內(nèi)容，試卷印制企業(yè)需要對(duì)參與試卷生產(chǎn)的人員進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的入閨管理，直至考試結(jié)束才能解闈。

因此，我們利用云南省新華五廠現(xiàn)有試卷袋生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行試卷袋現(xiàn)場(chǎng)加工生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)出的次品試卷袋密封簽進(jìn)行逐級(jí)因素分析匯總，并記錄各因素生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)，改變加工生產(chǎn)方式，利用SPSS對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步糾正設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，為進(jìn)一步調(diào)節(jié)完善試卷袋生產(chǎn)設(shè)備的方案提供了參考依據(jù)^[3]。

1??試卷袋密封簽次品產(chǎn)生因素分析

由于試卷印刷屬于涉密行業(yè)，很少有機(jī)構(gòu)和個(gè)人對(duì)試卷袋密封簽生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行研究，目前云南省新華五廠設(shè)備依然采用傳統(tǒng)機(jī)械設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)生產(chǎn)的，設(shè)備精度不高、配合不緊密。該設(shè)備運(yùn)行時(shí)，出現(xiàn)密封簽綿紙長(zhǎng)短不一，叼牙叼不住，導(dǎo)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(shí)際生產(chǎn)過程中，可能導(dǎo)致密封簽次品出現(xiàn)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(shí)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(jī)構(gòu)速度。叼牙裝置因素主要分為叼紙機(jī)轉(zhuǎn)速、叼牙閉合時(shí)間因素。試卷袋密封簽定制生產(chǎn)設(shè)備如圖1所示，

2 ?試卷袋密封簽次品產(chǎn)生因素SPSS實(shí)證分析

2.1調(diào)查統(tǒng)計(jì)過程

通過在云南省新華五廠駐廠調(diào)查研究，該廠試卷袋的密封設(shè)備工作速度不低于每分鐘20個(gè)試卷袋;生產(chǎn)的試卷袋尺寸：最大465×320?mm，最小310×245?mm，袋內(nèi)裝試卷5-30份。試卷袋自動(dòng)封口（橫向）且無破損;定制印刷縱向?qū)Ｉ芊夂灥某叽鐬?70×80?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(gè)試卷袋生產(chǎn)要求，對(duì)于密封簽需要保證其長(zhǎng)度、印刷質(zhì)量、平整度。通過對(duì)試卷袋密封簽印刷設(shè)備進(jìn)行控因運(yùn)行，收集密封簽并測(cè)量其長(zhǎng)度，并改變各機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)速度，從新收集測(cè)量密封簽長(zhǎng)度。每更改一次參數(shù)設(shè)置，收集密封簽數(shù)量為30張，并采用數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)軟件SPSS 21進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將各因素用相應(yīng)的數(shù)據(jù)表示^[4]。

2.2 SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)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(chǎn)生次品的各因素作為變量進(jìn)行分析得出統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，由于機(jī)器設(shè)備分析因素眾多，只能進(jìn)行排除因素進(jìn)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(nèi)，屬于合格品，不影響試卷袋下工序的生產(chǎn)。

試卷袋密封簽在定制印刷設(shè)備運(yùn)行時(shí)，由于設(shè)備設(shè)計(jì)機(jī)械配合多，自動(dòng)化程度小，影響因素多，故先不做因素分析，按現(xiàn)有未調(diào)整設(shè)備進(jìn)行密封簽定制生產(chǎn)，并將所需密封簽長(zhǎng)度設(shè)定為470?mm，并收集30張密封條，測(cè)量密封條長(zhǎng)度，精確到毫米測(cè)量，將不確定因素編碼為1，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析^[5]。

在Excel表格中將測(cè)量的數(shù)據(jù)編入，打開SPSS21軟件，在SPSS軟件中打開數(shù)據(jù)如圖2，注意打開數(shù)據(jù)時(shí)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(dǎo)入數(shù)據(jù)，產(chǎn)生一個(gè)輸出文檔，IBM SPSS Statistics 查看器中出現(xiàn)一串代碼，如下代碼所示，這樣表示成功導(dǎo)入數(shù)據(jù)^[7]。

在SPSS軟件中，通過數(shù)據(jù)分析中的頻率可以得出30個(gè)所選樣本中，各個(gè)不同長(zhǎng)度密封簽出現(xiàn)的頻率變化，從得出的頻率結(jié)果可以看出樣本有效數(shù)為30，密封簽長(zhǎng)度出現(xiàn)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(xiàn)在471～475之間，這一區(qū)間長(zhǎng)度為密封簽的高頻區(qū)間。然后通過均值分析，分析出均值為471.80?mm，分析結(jié)果如圖所示。通過均值分析可得知，試卷袋密封簽的長(zhǎng)度均值為471.80，目標(biāo)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(shè)備生產(chǎn)的試卷袋密封簽不符合規(guī)格要求，造成試卷袋密封簽產(chǎn)生次品。需要對(duì)產(chǎn)生的原因逐級(jí)分析，最后匯總次品原因，然后通過調(diào)整設(shè)備來使密封簽生產(chǎn)次品降低或者規(guī)避。

2.2.2???逐級(jí)排除因素情況下SPSS分析

由于造成試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的因素很多，所以只能采取逐級(jí)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(gè)樣本通過SPSS軟件進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，先進(jìn)行均值分析，然后通過檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的正態(tài)特性，再確定T檢驗(yàn)還是Z檢驗(yàn)^[8]。通過檢驗(yàn)結(jié)果中的P值來確定該因素是否影響試卷袋密封簽設(shè)備。

（1）單張綿紙輸送因素

在綿紙裁切完畢后，需進(jìn)行單張綿紙進(jìn)行輸送，由于輸送過程中，綿紙吸附力因素、綿紙輸送機(jī)構(gòu)速度有可能影響密封簽產(chǎn)生次品，先將輸送機(jī)構(gòu)的輸送速度控制在8?m/s，測(cè)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(gè)樣本，并使用470?mm密封簽綿紙進(jìn)行檢驗(yàn)，最終通過SPSS軟件計(jì)算出P值為0.761。由于P>0.05，密封簽設(shè)備在吸附力方向上無差異，經(jīng)分析試卷袋密封簽綿紙吸附力不是造成試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的因素。同樣對(duì)綿紙輸送機(jī)構(gòu)速度進(jìn)行分析時(shí)，由于該傳送機(jī)構(gòu)采用恒定速度傳輸試卷袋密封簽，不會(huì)造成密封簽產(chǎn)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(shí)間從主觀上判斷可能影響密封簽綿紙長(zhǎng)度，這就會(huì)導(dǎo)致試卷袋密封簽產(chǎn)生次品，所以對(duì)二者進(jìn)行因素分析。當(dāng)設(shè)定了綿紙長(zhǎng)度470?mm，這時(shí)候根據(jù)綿紙的輸送速度就可以確定綿紙所需裁切的速度，經(jīng)過計(jì)算綿紙裁切理論速度為30?r/min，因此控制裁切停頓時(shí)間，通過30個(gè)樣本進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，然后利用SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，分析結(jié)果如圖5。顯示均值為29.983，其標(biāo)準(zhǔn)差為0.4457。經(jīng)分析其滿足理論速度，說明裁切速度恒定，設(shè)定值符合裁切值，裁切綿紙470?mm，轉(zhuǎn)速為30?r/min。同時(shí)經(jīng)過實(shí)際測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)綿紙裁切時(shí)停頓時(shí)間極短，可認(rèn)定為其接觸以后仍以勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，不存在波動(dòng)，故排除裁切刀停頓時(shí)間影響試卷袋密封簽生產(chǎn)。

（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(jī)構(gòu)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(zhuǎn)軸中心線上，不會(huì)隨著綿紙卷直徑變小重心發(fā)生偏移。送紙輥綿紙半徑r與送紙輥轉(zhuǎn)角成正比。

當(dāng)輸送綿紙時(shí)：

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(zhuǎn)動(dòng)的切線方向。由于綿紙的厚度相當(dāng)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(guān)系可以寫成：

從上述公式可以看出，由于裁切綿紙的長(zhǎng)度固定為470?mm，所以綿紙輸送速度應(yīng)該就為固定，當(dāng)綿紙?jiān)跔恳伒淖饔孟拢堓佒睆阶冃?，角速度將逐漸增大。同時(shí)角速度進(jìn)行一階導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，這樣可以確定綿紙送紙輥的角加速度：

將上述式子對(duì)時(shí)間進(jìn)行求解導(dǎo)數(shù)運(yùn)算，可以得出：

式中α表示綿紙輥的加速度。當(dāng)綿紙穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，綿紙輸送速度保持不變，一直保持勻速運(yùn)行，由于紙卷的直徑隨著綿紙運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)間逐漸變小的，這時(shí)候綿紙的直徑與時(shí)間有關(guān)系，當(dāng)假設(shè)該綿紙的半徑為r時(shí)，這層紙的周長(zhǎng)為，綿紙取長(zhǎng)度L=470?mm，為恒定值，將綿紙輸送完的全部時(shí)間為：

綿紙輥半徑從初始半徑輸送到當(dāng)前半徑的時(shí)間為：

紙卷輸送的全部時(shí)間可以通過公式計(jì)算：

式中——紙帶的總長(zhǎng)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(nèi)的摩擦，空氣阻力等。）這時(shí)候綿紙的速度仍為恒定，在此條件下，這時(shí)候綿紙長(zhǎng)度固定L=470?mm，速度勻速，所需速度應(yīng)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(zhuǎn)速三者相關(guān)聯(lián)，通過配合及得出在同一時(shí)間t內(nèi)，送紙輥送紙長(zhǎng)度L=470?mm，牽引輥牽紙長(zhǎng)度也為L(zhǎng)=470?mm，在裁紙刀轉(zhuǎn)一周通過綿紙長(zhǎng)度L=470?mm，這樣才能保證密封簽綿紙長(zhǎng)度為470?mm，這樣才能確保不出現(xiàn)次品。綿紙紙卷在牽引輥的帶動(dòng)下，綿紙?jiān)跔恳伜退图堓佒g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(yùn)動(dòng)。

綿紙紙帶單位寬度上的拉動(dòng)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(dá)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(gè)為例計(jì)算，其理論速度為9.4?m/min，則綿紙帶的單位動(dòng)拉力為在輸送過程中，綿紙帶在這個(gè)張力下不會(huì)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(jiǎn)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(duì)綿紙施加的牽引力應(yīng)保持在該張力范圍內(nèi)，并使綿紙?jiān)谠搹埩Ψ秶鷥?nèi)勻速運(yùn)動(dòng)。因此在利用SPSS軟件分析卷筒紙輸送因素時(shí)，其可能產(chǎn)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(gè)因素下，進(jìn)行SPSS多變量因素分析，導(dǎo)入數(shù)據(jù)對(duì)卷筒紙輸送的四個(gè)因素進(jìn)行分析^[9]。

通過SPSS軟件中T檢驗(yàn)、Z檢驗(yàn)分析出試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的因素確定為送紙輥因素，送紙輥在相應(yīng)的綿紙卷直徑減小時(shí)，其反向張力未隨著半徑而變動(dòng)，導(dǎo)致試卷袋密封簽產(chǎn)生次品^[10]。送紙輥送紙速度基本保持勻速為9.380?m/min，其標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間段內(nèi)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(biāo)準(zhǔn)差為0.2，41?m/min。

3??結(jié)論

我們利用云南省新華五廠現(xiàn)有試卷袋生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行試卷袋現(xiàn)場(chǎng)加工生產(chǎn)，對(duì)生產(chǎn)出的次品試卷袋密封簽進(jìn)行逐級(jí)因素分析匯總，并記錄各因素生產(chǎn)加工數(shù)據(jù)，改變加工生產(chǎn)方式，利用SPSS對(duì)加工數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，進(jìn)一步糾正設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，為進(jìn)一步調(diào)節(jié)完善試卷袋生產(chǎn)設(shè)備的方案提供了參考依據(jù)。對(duì)可能產(chǎn)生試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的因素進(jìn)行了SPSS數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，最終得出影響試卷袋密封簽產(chǎn)生次品的因素為送紙輥反向張力因素，由于反向張力不會(huì)隨著時(shí)間、紙卷直徑改變而變動(dòng)，導(dǎo)致試卷袋密封簽產(chǎn)生次品。最終通過增加阻尼器來調(diào)節(jié)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(zhì)量。

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