一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法技术

本发明专利技术公开了一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，首先，将烟支生产过程中的多元数据作为变量，经过慢特征分析提取静态慢特征和动态慢特征，对静态慢特征进行聚类划分不同质量等级，然后，依据离线模型建立在线烟支质量评估策略。本发明专利技术还提出了以双重慢特征以及水平评估指标和速度评估指标作为依据来划分烟支质量等级的想法，并细化地采取了烟支的生产过程中的静态慢特征和动态慢特征来分别代表烟支生产过程中的质量信息和波动信息，建立了一个科学的在线烟支质量评估模型，解决了制烟过程中依赖人工抽查、变量过多难以合理地评估产品质量的问题。多难以合理地评估产品质量的问题。多难以合理地评估产品质量的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法


[0001]本专利技术属于产品质量评估领域，尤其涉及一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法。

技术介绍

[0002]目前制烟企业劳动生产率和智能化水平偏低，很多操作依然依赖于人工。随着近些年社会信息化水平的提高，越来越多的工厂将以往需要人工操作的任务转变为自动化流水线完成，使用的设备与算法也越来越先进。国内卷烟厂也加快了技术升级、产业升级的步伐。
[0003]卷烟产品的质量评估是烟草生产过程中一个重要的环节，卷烟质量的优劣会直接影响一个卷烟企业的发展和经济效益。但其生产过程复杂且变量众多，很难建立一套科学的评价体系和算法及时地反应卷烟产品的质量。
[0004]目前卷烟厂在卷接包过程检验依赖人工抽查，智能化水平偏低且需要耗费大量的人力，较为依赖经验知识，没有明确的标准，因此卷烟产品的检验报告过分依赖人工查验的结果。现阶段，生产过程中的产品质量等级只能依靠人工进行筛选划分，存在较大的不确定性，造成产品质量评价的正确率不高。同时因为人力有限的原因，抽检频次、样本数量受人员工作量制约。抽检频次过低会就无法及时地反应卷烟产品的质量，进而无法指导当前的生产过程；样本数量过小会导致检测样本不具有代表性，很难反应产品质量真实的水平。对于被人工检测的烟支样本，也难以回用，因此如果加大人工检测的频率和样本数量，又会导致烟支报废量的增加。
[0005]作为一种典型的多质量变量的产品，卷烟在卷制过程中的物测指标有吸阻、烟丝水分、吸丝带位置等质量参数，各个质量指标之间存在着不同程度的相关性。不同批次、机台间的产品质量又会受到环境条件的影响使得质量产生波动。目前，卷烟产品的质量评估方法仍较为传统，如六西格玛法、德尔菲专家咨询法。上述方法多是基于专家经验且没能考虑变量间的耦合关系，每个变量孤立地进行评估，同时，传统的方法做得到的质量评估往往是滞后的，不具备实时性。因此，基于传统方法的卷烟产品质量评估很难客观、综合地反应当前时刻产品质量和生产状况。
[0006]综上所述，制烟企业在质量评估方面的自动化、智能化水平亟待提高，针对卷烟生产过程中检测依赖人工、抽检频次、样本数量受人员工作量制约等问题，还未能有前任做出过较好的处理。

技术实现思路

[0007]鉴于上述，本专利技术的目的提供一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，实现基于烟支相关测量数据的烟支等级的快速准确评价。
[0008]一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，包括以下步骤：
[0009]获取卷烟产品生产过程的历史数据，对每时刻的历史数据进行预处理和慢特征分
析后，得到静态慢特征和动态慢特征；
[0010]基于静态慢特征进行粗粒度划分质量等级，包括：对静态慢特征进行聚类以划分质量等级，并依据每个质量等级对应的评估品的水平评估指标确定每个质量等级的等级控制限；
[0011]基于动态慢特征进行细粒度划分质量等级子类，包括：对动态慢特征进行聚类以划分质量等级子类，并依据每个质量等级子类对应的评估品的速度评估指标确定每个质量等级子类的子类控制限；
[0012]针对卷烟产品生产过程当前时刻的在线数据，根据在线数据对应的静态慢特征和动态慢特征分别计算水平评估指标和速度评估指标；
[0013]依据水平评估指标和等级控制限进行粗粒度评估以确定质量等级后，再依据速度评估指标和子类控制限进行细粒度评估确定质量等级子类。
[0014]在一个实施例中，对数据的预处理包括数据标准化和相邻时刻数据的一阶差分处理。卷烟产品生产过程产生的数据包括吸阻、烟丝水分、圆周实际值、圆周检测_压板实际位置、圆周偏差值、圆周检测污染值、当前重量平均值、当前重量偏差、长期标准偏差、短期标准偏差、压实端的位置、当前压实量、吸丝带位置、烟支总通风度当前值、前道烟支总通风度当前值、后道烟支总通风度当前值，每类数据作为一个维度，形成多维度矩阵。
[0015]在一个实施例中，采用基于密度的聚类算法对静态慢特征和动态慢特征进行聚类，以确定质量等级和质量等级子类。优选地，确定的质量等级为4类，分别为优、良、中、差，对应的质量等级子类为2类，分别为正常子类(normal)和异常子类(abnormal)，分别用n和a表示。
[0016]在一个实施例中，所述依据每个质量等级对应的评估品的水平评估指标确定每个质量等级的等级控制限，包括：
[0017]针对每个质量等级，根据评估品的静态慢特征计算水平评估指标后，对所有水评估指标进行序列号排序和置信度筛选，然后以确定控制限的评估品序列号对应的水平评估指标作为质量等级对应的等级控制限；
[0018]所述每个质量等级子类对应的评估品的速度评估指标确定每个质量等级子类的子类控制限，包括：
[0019]针对每个质量等级子类，根据评估品的动态慢特征计算速度评估指标后，对所有速度评估指标进行序列号排序和置信度筛选，然后以确定控制限的评估品序列号对应的速度评估指标作为质量等级子类对应的子类控制限。
[0020]在一个实施例中，采用以下公式(1)，根据静态慢特征计算水平评估指标：
[0021][0022]其中，q
c
表示第c个质量等级对应的整体水平评估指标，表示属于c个质量等级所有评估品的静态慢特征，tr()表示矩阵的迹，属于第c个质量等级的第i个评估品的水平评估指标评估指标表示属于第c个质量等级的第i个评估品的静态慢特征；
[0023]采用以下公式(2)，根据动态慢特征计算速度评估指标：
[0024][0025]其中，表示第c个质量等级正常子类对应的整体速度评估指标，表示属于第c个质量等级正常子类所有评估品的动态慢特征，tr()表示矩阵的迹，属于第c个质量等级子类的第i个评估品的速度评估指标级子类的第i个评估品的速度评估指标级子类的第i个评估品的速度评估指标表示属于第c个质量等级正常子类的第i个评估品的动态慢特征，N为评估品个数。
[0026]在一个实施例中，所述依据水平评估指标和等级控制限进行粗粒度评估以确定质量等级，包括：
[0027]依据在线数据与每个质量等级的隶属度将在线数据划分到最大隶属度对应的质量等级，然后利用质量等级对应的等级控制限与水平评估指标进行异常判断。
[0028]在一个实施例中，所述依据在线数据与每个质量等级的隶属度将在线数据划分到最大隶属度对应的质量等级，包括：
[0029]首先，依据评估品的在线数据对应的静态慢特征与每个质量等级对应的静态慢特征均值的欧式距离计算隶属度：
[0030][0031]其中，表示第i个评估品对于第c个质量等级的隶属度，表示第i个评估品的静态慢特征与第c个质量等级对应的静态慢特征均值之间的欧式距离，k表示质量等级的个数；
[0032]然后，依据隶属度大小，将评估品的在线数据划分到最大隶属度对应的质量等级，以确定在线数据的质量等级；
[0033]所述利用质量等级对应的等级控制限与水本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，包括以下步骤：获取卷烟产品生产过程的历史数据，对每时刻的历史数据进行预处理和慢特征分析后，得到静态慢特征和动态慢特征；基于静态慢特征进行粗粒度划分质量等级，包括：对静态慢特征进行聚类以划分质量等级，并依据每个质量等级对应的评估品的水平评估指标确定每个质量等级的等级控制限；基于动态慢特征进行细粒度划分质量等级子类，包括：对动态慢特征进行聚类以划分质量等级子类，并依据每个质量等级子类对应的评估品的速度评估指标确定每个质量等级子类的子类控制限；针对卷烟产品生产过程当前时刻的在线数据，根据在线数据对应的静态慢特征和动态慢特征分别计算水平评估指标和速度评估指标；依据水平评估指标和等级控制限进行粗粒度评估以确定质量等级后，再依据速度评估指标和子类控制限进行细粒度评估确定质量等级子类。2.根据权利要求1所述的基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，其特征在于，对数据的预处理包括数据标准化和相邻时刻数据的一阶差分处理；卷烟产品生产过程产生的数据包括吸阻、烟丝水分、圆周实际值、圆周检测_压板实际位置、圆周偏差值、圆周检测污染值、当前重量平均值、当前重量偏差、长期标准偏差、短期标准偏差、压实端的位置、当前压实量、吸丝带位置、烟支总通风度当前值、前道烟支总通风度当前值、后道烟支总通风度当前值，每类数据作为一个维度，形成多维度矩阵。3.根据权利要求1所述的基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，其特征在于，采用基于密度的聚类算法对静态慢特征和动态慢特征进行聚类，以确定质量等级和质量等级子类；优选地，确定的质量等级为4类，分别为优、良、中、差，对应的质量等级子类为2类，分别为正常子类、异常子类。4.根据权利要求1所述的基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，其特征在于，所述依据每个质量等级对应的评估品的水平评估指标确定每个质量等级的等级控制限，包括：针对每个质量等级，根据评估品的静态慢特征计算水平评估指标后，对所有水评估指标进行序列号排序和置信度筛选，然后以确定控制限的评估品序列号对应的水平评估指标作为质量等级对应的等级控制限；所述每个质量等级子类对应的评估品的速度评估指标确定每个质量等级子类的子类控制限，包括：针对每个质量等级子类，根据评估品的动态慢特征计算速度评估指标后，对所有速度评估指标进行序列号排序和置信度筛选，然后以确定控制限的评估品序列号对应的速度评估指标作为质量等级子类对应的子类控制限。5.根据权利要求1或4所述的基于慢特征聚类的双重粒度烟支质量在线评价方法，其特征在于，采用以下公式(1)，根据静态慢特征计算水平评估指标：
其中，q
c
表示第c个质量等级对应的整体水平评估指标，表示属于c个质量等级所有评估品的静态慢特征，tr()表示矩阵的迹，属于第c个质量等级的第i个评估品的水平评估指标指标表示属于第c个质量等级的第i个评估品的静态慢特征；采用以下公式(2)，根据动态慢特征计算速度评估指标：其中，表示第c个...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱立明，范霞萍，王伟，王文博，陈明，章强，张博，
申请(专利权)人：浙江中烟工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：