大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法在實(shí)現(xiàn)煙草行業(yè)降本增效的有效性初探

李達(dá)++許仁杰++袁鵬+++李曉科++葛文++陳珍

摘要：本文緊扣行業(yè)當(dāng)前的重點(diǎn)，以大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法為切入點(diǎn)，分析行業(yè)制絲部門對(duì)應(yīng)的過程物耗損耗情況，旨在建立一套標(biāo)準(zhǔn)，將物耗管控通過大數(shù)據(jù)的手段從結(jié)果導(dǎo)向轉(zhuǎn)換為目標(biāo)引領(lǐng)、過程管控、結(jié)果導(dǎo)向三者相結(jié)合的物耗信息化管控閉環(huán)，進(jìn)而系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)“降本增效”的戰(zhàn)略目標(biāo)。

關(guān)鍵詞：大數(shù)據(jù)；分位數(shù)預(yù)測；降本增效；物耗控制

中圖分類號(hào)：F279.23 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2017）03-0149-04

1 大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法對(duì)于煙草行業(yè)降本增效的有效性分析

當(dāng)前，從行業(yè)看，受宏觀經(jīng)濟(jì)曲折復(fù)蘇和煙草消費(fèi)環(huán)境日益趨緊的影響，行業(yè)層面增長速度回落、工商庫存增加、結(jié)構(gòu)空間變窄、需求拐點(diǎn)逼近“四大難題”進(jìn)一步凸顯[1]，[2]，[3]；卷煙銷量下滑、生產(chǎn)成本上升、商業(yè)利潤透支“三個(gè)嚴(yán)峻形勢(shì)”進(jìn)一步加劇。[4]從云南中煙看，傳統(tǒng)發(fā)展動(dòng)能有所減弱，新的發(fā)展動(dòng)能不強(qiáng)，品牌競爭力不突出，市場拓展更加艱難。從集團(tuán)看，面臨著優(yōu)質(zhì)制造、快速響應(yīng)、內(nèi)部挖潛、爭先進(jìn)位的巨大壓力和挑戰(zhàn)。

本文通過將大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法在煙草行業(yè)制絲運(yùn)用的計(jì)算公式、技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路、技術(shù)實(shí)施路徑、算法實(shí)現(xiàn)過程、實(shí)施成果等內(nèi)容進(jìn)行系統(tǒng)的闡述，證明了大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法對(duì)于煙草行業(yè)降本增效的有效性。

2 大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法實(shí)現(xiàn)過程

2.1 大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法95%置信區(qū)間計(jì)算公式

其中，Pm——第m百分位數(shù)；L——Pm所在組的組實(shí)下限；U——Pm所在組的組實(shí)上限；f——Pm所在組的次數(shù)；Fb——小于L的累積次數(shù)；Fa——大于U的累積次數(shù)。

根據(jù)分位數(shù)計(jì)算公式，可得95%置信區(qū)間的取值范圍，如圖1所示，95%置信區(qū)間表示如下內(nèi)容：（1）每批次物耗不在置信區(qū)間范圍內(nèi)的可能性僅為5%，為小概率事件，當(dāng)出現(xiàn)時(shí)則表示物耗異常。（2）大數(shù)據(jù)分位數(shù)置信區(qū)間預(yù)測無需樣本數(shù)據(jù)滿足正態(tài)性，這與傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)對(duì)于樣本符合正態(tài)性的依賴相比，具有較高的實(shí)用性。特別是煙草行業(yè)工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)均為非正態(tài)數(shù)據(jù)，大數(shù)據(jù)分位數(shù)置信區(qū)間預(yù)測有效解決了傳統(tǒng)數(shù)理統(tǒng)計(jì)對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)存在回歸擬合度差的問題，能夠有效挖掘工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)帶來的價(jià)值。[7]

2.2 大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

以大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法為切入點(diǎn)，運(yùn)用至煙草過程工序物耗分析，可得如圖2的概率密度圖。

在生產(chǎn)過程中，對(duì)收集的每一批次成本控制實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、即時(shí)化分析，計(jì)算出絲率（Z）。若Z1≤Z≤Z2，則表明成本控制處于正常范圍，無需特殊控制；若Z≤Z1，則表明成本控制出現(xiàn)異常，需要進(jìn)行人工干預(yù)；若Z≥Z2，則表明成本控制效果較好，應(yīng)檢查數(shù)據(jù)采集、記錄、統(tǒng)計(jì)等環(huán)節(jié)無誤后，分析導(dǎo)致成本下降的原因，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用于后續(xù)生產(chǎn)中。

2.3 大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法技術(shù)路徑（圖3）

技術(shù)實(shí)施路徑描述如下：首先，計(jì)算各生產(chǎn)點(diǎn)投入物料重量和產(chǎn)出物料重量，判斷工序投入和產(chǎn)出的物料是否處于同一含水率標(biāo)準(zhǔn)情況下；若含水率一致，則進(jìn)行工序投入產(chǎn)出比計(jì)算。若含水率不一致，則針對(duì)投入物料對(duì)應(yīng)的含水率和產(chǎn)出物料對(duì)應(yīng)的含水率分別進(jìn)行統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的物料衡算（12%），衡算結(jié)束后再得出對(duì)應(yīng)的工序投入產(chǎn)出比；其次，分品牌、分工序、分時(shí)段定出對(duì)應(yīng)的大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測區(qū)間；最后，將大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測結(jié)果運(yùn)用于日常物耗分析控制中，加載機(jī)器自學(xué)習(xí)機(jī)制，如果沒有超過機(jī)器自學(xué)習(xí)周期，則該標(biāo)準(zhǔn)一直有用，如果超過了機(jī)器自學(xué)習(xí)周期，就要重新進(jìn)行投入產(chǎn)出比計(jì)算，得出新的分位數(shù)預(yù)測區(qū)間，再用于日常物耗分析控制中。

2.3 基于R語言實(shí)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)物耗管控分位數(shù)預(yù)測算法實(shí)現(xiàn)過程

（1）繪制流量指標(biāo)折線圖、求水分值均值、求累計(jì)量最大值R程序（圖4）。

（2）水分折算及結(jié)果導(dǎo)出R程序（圖5）。

（3）運(yùn)用大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測診斷算法，得出投入產(chǎn)出矩陣后，繪制圖形R程序（圖6）。

3 大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測對(duì)于煙草行業(yè)制絲部門的實(shí)施實(shí)例

3.1 測試對(duì)象

以云南中煙紅云紅河集團(tuán)曲靖卷煙廠為測試對(duì)策，以云煙（紫）2016年8月30日至9月18日生產(chǎn)云煙（紫）模組1的全部數(shù)據(jù)作為測試對(duì)象，共計(jì)133個(gè)批次。

3.2 測試方法

以大數(shù)據(jù)分析的方法基礎(chǔ)，運(yùn)用分位數(shù)預(yù)測的方法，得出各生產(chǎn)段對(duì)應(yīng)的投入產(chǎn)出比合理范圍，將該范圍納入過程分析管控，實(shí)現(xiàn)物耗分析的過程化管控標(biāo)準(zhǔn)，幫助生產(chǎn)廠提升物耗控制水平。

3.2.1 物耗計(jì)算需采集的數(shù)采點(diǎn)（表1）

3.2.2 物耗衡算公式

備注：物料衡算均已各段以12%的水分作為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行衡算。

3.2.3 各段投入產(chǎn)出比計(jì)算公式

備注（物料衡算）：一級(jí)加料前物料累積量以一級(jí)加料入口水分進(jìn)行折算，松散回潮物料累積量以松散回潮入口水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：二級(jí)加料前物料累積量（物料、糖料）以二級(jí)加料入口水分進(jìn)行折算，一級(jí)加料物料累積量以一級(jí)加料入口水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：切絲前物料累積量（物料、糖料）以切絲入口水分進(jìn)行折算，二級(jí)加料物料累積量以二級(jí)加料入口水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：烘絲前物料累積量以烘絲入口水分進(jìn)行折算，切絲物料累積量以切絲入口水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：薄板絲物料累積量以烘絲冷卻水分進(jìn)行折算，烘絲前物料累計(jì)量以烘絲入口水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：加香前物料累積量、摻配物料累積量（氣流絲、薄板絲、梗絲、回絲）均以烘絲冷卻水分進(jìn)行折算。

備注（物料衡算）：裝箱量累積量（物料、香料）以加香后水分進(jìn)行折算，加香前物料累積量以烘絲冷卻水分進(jìn)行折算。

3.3 大數(shù)據(jù)分位數(shù)置信區(qū)間預(yù)測成果

3.3.1 松散回潮投入產(chǎn)出比（圖7）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，松散回潮投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【98.29%，99.46%】。

3.3.2 一級(jí)加料投入產(chǎn)出比（圖8）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，一級(jí)加料投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【98.98%，99.92%】。

3.3.3 二級(jí)加料投入產(chǎn)出比（圖9）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，二級(jí)加料投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【96.88%，99.71%】。

3.3.4 切絲投入產(chǎn)出比（圖10）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，切絲投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【96.88%，99.71%】。

3.3.5 烘絲投入產(chǎn)出比（圖11）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，烘絲投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【99.22%，99.92%】。

3.3.6 摻配投入產(chǎn)出比（圖12）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，摻配投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【98.51%，99.18%】。

3.3.7 加香投入產(chǎn)出比（圖13）

經(jīng)大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測，加香投入產(chǎn)出比95%預(yù)測區(qū)間為【96.29%，99.81%】。

4 大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測算法在煙草行業(yè)降本增效的前景分析

通過以曲靖卷煙廠作為試點(diǎn)，全面展示了大數(shù)據(jù)分位數(shù)算法在煙草行業(yè)制絲車間如何實(shí)現(xiàn)降本增效的全過程，即建立各工序投入產(chǎn)出比的預(yù)測置信區(qū)間，將該區(qū)間作為衡量過程物耗控制水平是否異常的標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)而快速、高效地挖掘出過程物耗異常的改善點(diǎn)，進(jìn)而快速實(shí)施改善，確保物耗控制水平維持在一個(gè)較高的層面，為全面實(shí)現(xiàn)降本增效打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[5]，[6]。

需要指出的是，通過大數(shù)據(jù)分位數(shù)預(yù)測算法建立的投入產(chǎn)出比置信區(qū)間是一個(gè)動(dòng)態(tài)更新的過程，即需要加載機(jī)器自學(xué)習(xí)算法，在學(xué)習(xí)周期內(nèi)，無需進(jìn)行自學(xué)習(xí)運(yùn)算[7]。當(dāng)超過自學(xué)習(xí)周期，就需要重新運(yùn)算，得出新的工序投入產(chǎn)出比置信區(qū)間[8]，進(jìn)而不斷符合生產(chǎn)的實(shí)際情況，持續(xù)發(fā)揮出數(shù)據(jù)挖掘帶來的價(jià)值，為行業(yè)全面實(shí)現(xiàn)降本增效提供了一套有效的發(fā)展之路。

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