在線紅外水分儀檢測準確性監控機制的建立

王中山?趙靜宜?楊正軍

摘 要：本文建立了在線紅外水分儀檢測準確性監控機制，即在保證外部影響因素及設備自身技術條件的基礎上，按照檢測規則對在線紅外水分儀進行抽樣檢測，與烘箱法做比對測試，運用控制圖對檢測數據進行描點，按照控制圖的判定準則進行判定，再根據判定結果是否符合要求，來判定儀器是否需要調校，并做好記錄。該機制能使工作人員掌握在線紅外水分儀的準確性，為生產過程控制提供可靠的數據支持。

關鍵詞：監控機制;紅外水分儀;檢測準確性;誤差趨勢;判定準則

中圖分類號：TS41文獻標識碼：A文章編號：1003-5168（2021）05-0054-03

Abstract： In this paper， the online infrared moisture meter detection accuracy monitoring mechanism was established. On the basis of ensuring the external influencing factors and the technical conditions of the equipment， the online infrared moisture meter is sampled and tested according to the detection rules， and compared with the oven method. The control chart is used to trace the test data， and the judgment is made according to the judgment criteria of the control chart， and then the instrument needs to be adjusted and adjusted according to the judgment results Good record. This mechanism can make the staff master the accuracy of on-line infrared moisture meter and provide reliable data basis for production process control.

Keywords： monitoring mechanism;infrared moisture meter;detection accuracy;error trend;judgment criteria

卷煙制絲環節產品質量管控核心是物料含水率和溫度。在線紅外水分儀因能實現非接觸式、連續快速測量物料含水率，被廣泛應用于卷煙制絲生產線的各個關鍵工序管控點上[1]，以實現對物料含水率的實時監測和反饋。在線紅外水分儀對監控產品質量和自動化生產具有重要作用，其一旦不能提供準確、有效的數據，就會向自動控制系統發出錯誤的信號。因此，建立一套科學、系統的方法，對在線水分儀嚴加監控，做好比對、分析、調校工作，是保障制絲生產過程穩定的基礎。

1 在線紅外水分儀的誤差控制要求

不同工序、不同位置的在線紅外水分儀分別起到監視、參考、控制等作用。各卷煙生產企業均會制定相應的文件制度，對在線紅外水分儀的檢測精度、比對頻次、保養要求等予以明確，以保證測量精度滿足要求。根據儀器說明書和現場使用需要，卷煙廠會派專人定期對在線紅外水分儀進行檢測準確度驗證，以確保檢測誤差在要求范圍內。

一般情況下，當在線紅外水分儀檢測值偏離烘箱法[2]測定的真實值，即檢測誤差（[δ]）的絕對值>0.3%或檢測誤差（[δ]）的絕對值>0.5%時，需要進行在線紅外水分儀修正值的調整，以使檢測值更加接近真實值。檢測誤差（[δ]）的計算公式如式（1）所示。為避免偶然因素引起的誤差或頻繁調整修正值導致設備失控，當低水分物料的檢測誤差絕對值≤0.3%、高水分物料的檢測誤差絕對值≤0.5%時，不進行修正值調整。

[檢測誤差δ=在線紅外水分儀檢測值-烘箱法檢測真實值]? ? ?（1）

與檢測誤差大小相等、符號相反的量即為修正值。在檢測準確度驗證周期內，可以認為含有誤差的在線紅外水分儀檢測值加上修正值后，在現有技術條件下消除了誤差的影響。

2 研究現狀分析

為了有效控制在線紅外水分儀檢測誤差，提高檢測準確性，相關技術人員進行了多方面的研究。羅志雪、周文濱等研究了不同安裝位置、不同物料狀態、不同測試環境等各種條件對TM710e型號水分儀測試結果的影響[3]。廈門大學的游文欣通過對煙草行業制絲卷煙生產過程水分檢測系統的數據采集及處理規則方面進行分析研究，形成了比較合理的數據處理規則和儀器儀表安裝規范，為制絲加工過程控制及卷煙質量提高提供了重要的技術支撐和科學依據[4]。盧貴龍通過采集歷史生產過程數據并對數據進行大數據分析，建立了在線水分儀的動態過程監控系統，及時進行預警，及時提醒操作人員關注異常過程，為修理人員快速查找故障和定位故障點提供科學依據，最終實現水分儀的穩定可靠運行，保障產品的工藝質量[5]。

當前，對于提高在線紅外水分儀檢測準確性的研究已相當成熟，但局限于環境及物料的管理、設備及技術的改進。在日常生產中，設備及技術方面往往已經成型，環境及物料的管理也有相應的管控措施，最終都會按照不同品牌的物料、不同的生產工序點、不同的檢測誤差要求、不同的調校周期進行在線紅外水分儀的校準工作。對專職的在線紅外水分儀調校人員而言，保證檢測誤差在允許范圍內即可。但是，隨著生產加工日益精細化、產品質量要求越來越高，簡單地保證檢測誤差在允許范圍內，已經不能滿足高標準的加工需求。

在保證外部影響因素及設備自身技術條件的基礎上，在滿足相應工序點在線紅外水分儀檢測誤差的前提下，如何合理分析每次測出的實際檢測誤差數據并建立起一套監控機制，以及時掌握在線紅外水分儀的準確性和穩定性，成為擺在產品質量管理人員面前的一個主要問題。

3 解決措施

通常情況下，按照標準和要求進行在線紅外水分儀檢測精度驗證及修正值調整工作，而水分儀檢測的準確性、穩定性又會體現在修正值調整頻次上。根據水分儀調校規律和工作經驗，進一步細化在線紅外水分儀修正值的調校標準，形成不同生產牌號、不同工序點的檢測誤差趨勢控制圖和判定準則。根據日常比對數據的錄入，自動生成控制圖，根據控制圖進行監控和分析，依據判定準則進行判異，以指導在線紅外水分儀修正值的調整工作，以穩定制絲加工的質量，提高加工精度，最終實現企業的高質量發展。

3.1 準確度的評價

因不同工序點在線紅外水分儀比對周期和頻次不同，為了消除比對次數不同導致的調整次數差異，以更好地表征該工序點水分儀檢測的穩定性及準確性，定義修正值“調整比例”這一概念。調整比例越小，說明檢測的穩定性和準確性越好。生產牌號一個月為周期，某工序點的在線水分儀修正值調整比例為：

例如：4月份某牌號在烘絲工序后的水分儀共比對5次，修正值調整1次，則調整比例為20%。

3.2 誤差分布梯度

分牌號收集并記錄每一次在線紅外水分儀檢測誤差，以烘絲工序為例，烘絲后在線水分儀檢測誤差分布如圖1所示。

通過對日常檢測誤差分布情況的梳理分析，并結合不同的誤差分布對設備加工控制和產品質量的影響程度，最終細化為5個調校梯度。

梯度一：|[δ]|>0.5%;梯度二：0.5%≥|[δ]|>0.3%;梯度三：0.3%≥|[δ]|>0.2%;梯度四：0.2%≥|[δ]|>0.1%;梯度五：0.1%≥|[δ]|≥0%。

當出現梯度一的情況時，說明在線紅外水分儀檢測誤差較大，需要立即進行復核、分析、調校、驗證等閉環管理及改進工作;當出現梯度五的情況時，表明在線紅外水分儀檢測誤差較小，說明檢測值與真實值很接近，能準確反映物料的真實含水率。

3.3 檢測誤差監控

將每次的檢測誤差輸入Excel表格中，做出折線統計圖，對不同細則進行分區管理，形成相應的檢測誤差控制圖。某牌號在烘絲工序后水分儀檢測誤差如圖2所示。

3.4 準確性監控準則

每次在線紅外水分儀取樣比對并計算出檢測誤差后，在控制圖數據表格中輸入檢測誤差，觀察相應的檢測誤差控制圖趨勢，并按照以下4個準則確定是否進行修正值調整。

準則一：出現|δ|>0.5%;準則二：出現0.5%≥|δ|>0.3%;準則三：連續2個點在0.3%≥[δ]>0.2%一側或-0.2%>[δ]≥-0.3%一側;準則四：連續3個點在0.2%≥[δ]>0.1%一側或-0.1%>[δ]≥-0.2%一側。

當出現準則一的情況時，進行復核、分析、調整、驗證等一系列工作;當出現準則二的情況時，進行復核、調整、驗證工作;當出現準則三或準則四的情況時，根據其檢測誤差的平均值，計算出相應的新修正值，進行在線紅外水分儀修正值的調整工作。若出現以上準則之外的情況時，不予調整。

3.5 效果對比驗證

某制絲生產線烘絲工序后，在線水分儀修正值調整標準的要求為大于0.3%，校準周期為每個生產牌號每周進行一次。通過查看監控機制建立前三個月的比對記錄可以得出：月度烘絲出口后在線水分儀修正值調整比例分別為32%、43.75%、30.77%。

監控機制建立后，首月調整比例為26.09%;次月份調整比例為29.41%;第三個月份調整比例為16.67%。監控機制建立前后某牌號烘絲后在線紅外水分儀修正值調整比例對比情況如表1所示。

通過建立并實施監控機制，驗證周期內月度最高調整比例為29.41%，最低調整比例為16.67%，結果優于無監控機制的調整比例，達到了提高在線紅外水分儀準確性和穩定性的目的。建立在線紅外水分儀監控機制之后，提高了相關人員對在線紅外水分儀的掌控能力;同時，由于水分儀顯示數據失效而造成的質量事故明顯大幅降低，對提高制絲生產水平起到了重要作用。

4 結語

在保證外部影響因素及設備自身技術條件的基礎上，通過進一步細化在線紅外水分儀修正值的調校標準，并形成不同生產牌號、不同工序點的檢測誤差趨勢控制圖，再依據細化后的相應修正值調整準則進行在線紅外水分儀修正值的調整工作，建立起一套在線紅外水分儀準確性監控機制，能穩定制絲加工過程質量，提高加工精度。

參考文獻：

[1]邢蕾.煙草制絲過程中含水率在線監測及控制改進[D].長沙：湖南農業大學，2016：12.

[2]國家煙草專賣局.煙草加工在線水分儀檢定規程：JJG（煙草）29—2011[S].北京：中國標準出版社，2011.

[3]羅志雪，周文濱，林水艇，等.外部因素對TM710e水分儀檢測結果的影響[J].煙草科技，2017（5）：87-93.

[4]游文欣.制絲加工過程水分檢測系統的分析與研究[D].福建：廈門大學，2016：20.

[5]盧貴龍.制絲線水分儀測量過程的監測[J].現代工業經濟和信息化，2020（5）：75-76.