[發明專利]基于主成分分析的卷煙工序質量評價方法及其系統

無效

• 申請號: 201210072240.3
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN103324147A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳景正
• 申請（專利權）人: 陳景正
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于主成分分析的卷煙工序質量評價方法，其步驟如下：

一、計算單變量工序的過程能力指數C_pk，1：

(1)首先在生產過程處于穩定狀態時，采集各工序在線儀器儀表自動檢測到的工藝參數數據x_i，每個生產批次采集N組數據，N≥50；將所采集的數據進行存儲，且剔除所述工藝參數數據中的錯誤或特異樣本，使最終數據處于統計控制狀態；

(2)將上述工藝參數的標準值、規格中心M和規格公差T進行存儲；

(3)按下述公式計算所述工藝參數的樣本均值x和樣本標準差σ：

x=ΣxiN---(1)]]>

σ=Σ(xi-x)2N-1---(2)]]>

(4)按下述公式計算所述單變量工序過程能力指數C_pk，1：

Cpk,1=(1-K)T6σ---(3)]]>

式中，T＝|T_U-T_L|(4)

K=2(M-x)T---(5)]]>

其中，x為樣本均值，σ為樣本標準差，T_U為規格上限，T_L為規格下限，T為規格公差，M為規格中心；

二、計算某一多變量工序的過程能力指數

(一)首先確定所述多變量工序的主成分個數和相應的主成分荷載矩陣L_pc(n×l)：

(1)選取所述多變量工序的n個工藝參數p₁，p₂…p_n，n≥2；通過在線自動采集方式同步為每個工藝參數收集m組數據，m≥50；構造m行n列矩陣X；

(2)采用z-score方式在列方向上對矩陣X進行標準化處理得到X_st矩陣：

具體步驟如下：求出X矩陣每列數據的均值和標準偏差，構造n維均值向量μ和n維標準偏差向量ε，矩陣X每行數據減去均值向量μ后，點除標準偏差向量ε，得到X_st矩陣；

(3)利用主成分分析法對X_st矩陣進行主成分分析，得出X_st矩陣的得分矩陣T_pc(m×l)、荷載矩陣L_pc(n×l)和各主成分的解釋方差λ₁、λ₂……λ_n；然后按照下述累計方差貢獻率公式求出主成分個數l：

Σi=1lλiΣi=1nλi≥90%---(6)]]>

從而確定相應的主成分荷載矩陣為L_pc(n×l)，得分矩陣為T_pc(m×l)，并計算得分矩陣T_pc(m×l)的第i列的列方向的方差向量σ_i；

(二)確定主成分空間的規格上限規格下限和規格中心

具體步驟如下：

所述n個工藝參數p₁，p₂…p_n的規格上限為規格下限為規格中心將P^max、P^min和P^st減去均值向量μ，點除標準偏差向量ε后，與主成分載荷矩陣L_pc(n×l)求積，得主成分空間的規格上限規格下限和規格中心

(三)根據下述公式分別計算各主成分的過程能力指數C_pki：

Cpki=min(Ppcimax-Ppcist3σi,Ppcist-Ppcimin3σi)---(7)]]>

其中，為第i個主成分的規格上限；

為第i個主成分的規格下限；

為第i個主成分的規格中心；

σ_i為得分矩陣T_pc(m×l)的第i列的列方向的方差向量；

i為1，2，…l；

(四)計算各主成分的過程能力指數C_pki的權重系數ω_i：

ωi=λiΣj=1lλj---(8)]]>

式中，λ_i為第i個主成分的解釋方差；

(五)計算所述某一多變量工序的過程能力指數

Cpkr=Σi=1lωiCpki---(9)]]>

三、按照上述第二步計算各多變量工序的過程能力指數

四、參照《質量專業理論與實務》(中級；2008年2月第一版；中國人事出版社出版)一書中對過程能力指數的評價標準，對卷煙生產各工序逐個進行工序質量評價。