基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型构建_沈军.pdf

，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期作者简介：沈军（），男，本科，高级工程师，研究方向为质量管理、实验室管理；程思军（），男，本科，工程师，研究方向为生产管控、质量管控；钟琳（），女，本科，工程师，研究方向为制造过程管控、质量管理；贾洋（），男，本科，高级工程师，研究方向为工艺质量研究及管理；陶永峰（），男，硕士，高级工程师，研究方向为数据分析、质量管理。文章编号：（）基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型构建沈军，程思军，钟琳，贾洋，陶永峰（湖北中烟工业有限责任公司，湖北，武汉 ）摘要：常用的烟草生产全过程质量追溯模型是根据经验值分析烟草成分的，追溯定位的准确率低，时间开销较大。为了解决此问题，构建基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型。确定烟草生产全过程数据结构和数据采集时间序列，计算烟草生产全过程数据流，提取烟草生产全过程数据；采用改进主成分分析，设计烟草成分分析算法，得到烟草表征属性值，判断烟草生产全过程质量；根据烟草生产全过程数据性质，构建烟草生产全过程质量追溯模型，设计烟草生产全过程质量追溯过程，追溯烟草生产全过程质量。实验结果表明，此模型追溯 个不同大小的烟草生产全过程数据集，追溯的质量数据节点数目达到了 ，追溯定位的平均准确率为 ，产生的时间开销为 ，时间开销较小，具有较优的追溯效率和较高的追溯准确率。关键词：改进主成分分析；烟草生产；生产全过程；质量追溯；追溯模型中图分类号：文献标志码：，（，）：，：；引言快速重组的烟草产业布局，让烟草质量成为烟草行业的重要评价标准。然而，目前烟草生产已经采用全过程生产方式，传统的烟草质量评价方法已经难以满足烟草质量评价需求，为此研究烟草生产全过程质量追溯方法。在国内外研究基础上，文献 采用了区块链技术，对生产数据进行加密，避免质量追溯数据被篡改，运用 技术，构建质量追溯模型，在模型中设计第三方校验功能，提升源头信息准确性。文献 通过构建质量数据拓扑模型，得到烟草质量信息，根据这一信息，实现烟草质量追溯。基于以上研究，引入改进主成分分析技术，分析烟草主成分，提高烟草质量判断准确率，构建基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型。，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型构建 提取烟草生产全过程数据假设烟草生产全过程数据，全部存储在数据基本块中。将数据基本块中的数据，根据数据属性划分数据类别，得到烟草数据结构模型记为（，），其中，表示模型顶点集合，表示模型边集合，表示二维数组，表示模型结构。依据数据结构模型，按照烟草生产全过程时间序 列，采 集 烟 草 信 息，所 具 有 的 烟 草 采 集 时 间 序 列 为（），其中，表示烟草数据，表示烟草数据采集的初始时间，表示烟草信息任意存储基本块，表示烟草信息存储基本块总数，表示烟草数据采集结束时间与开始时间的时间差。从数据结构模型（，）中，选择个有向图和作为烟草生产全过程信息提取节点。假设，根据信息提取节点所提取到的烟草生产全过程特征数据为，其中，表示数据特征总数，则烟草生产全过程数据流为（）（）（）（）（）式中，（）表示数据属性类别，表示烟草数据提取时间，表示数据流中存在的震荡幅值，（）表示时刻的烟草生产全过程数据流，（）表示烟草生产全过程数据中的非生产数据，属于干扰项。根据式（）的烟草生产全过程数据流，提取烟草生产全过程数据过程如式（）：（）（）（），（），（）式中，表示数据搜索维度，（）表示在维提取数据的过程，表示数据搜索维度次数。综合上述计算过程，根据烟草数据结构模型（，）所示的数据关联属性，按照上述过程，重组烟草数据特征，完成烟草生产全过程数据提取。基于改进主成分分析判断烟草生产全过程质量根据式（）提取到的烟草生产全过程数据，采用主成分分析技术分析烟草成分，则烟草成分分析算法如下：（）标准化处理烟草生产全过程数据：（）（），；，（）式中，表示式（）提取到的烟草数据，表示式（）提取到的任意烟草数据，表示式（）提取到的烟草数据个数，表示标准化处理后的烟草数据，表示数据的属性，表示数据属性个数。（）针对标准化的数据，求取数据的相关系数矩阵，其计算式如下：（）（）（）（）（）计算矩阵 中的特征值和累计贡献率，其计算式如下：（）（）（）式中，（）表示特征值计算函数，（）表示方差贡献率函数。根据式（），取方差贡献率函数计算结果累计值，判断累计值是否大于。当累计值大于 时，该成分即为烟草的主成分，反之，则不属于烟草的主成分。根据此次设计的烟草成分分析算法，烟草表征属性分析结果，设计的烟草生产全过程质量判断公式如下：（）式中，表示烟草化学成分，表示化学成分总分，表示烟草外观质量，表示烟草外观质量总分，表示烟草内在质量，烟草内在质量总分，表示相关性，由烟草成分分析算法确定。综合上述计算过程，根据式（）的烟草质量计算式，判断计算结果，即可确定烟草生产全过程质量，此时，即可根据烟草生产全过程质量判别结果，追溯烟草生产全过程质量。追溯烟草生产全过程质量 构建追溯模型烟草生产全过程质量数据是流动变化的，每一次变化，都会改变烟草质量。基于此，构建烟草生产全过程质量追踪溯源模型，如图所示。图烟草生产全过程质量追踪溯源模型图的烟草生产全过程质量追踪溯源模型，是以烟草生产全过程质量数据，及在生产过程中归档的质量数据为核心，形成烟草质量追踪溯源网络。网络中的各个生产过程，均存在大量的信息 流，即数据采集、存储、分析、反馈 四个过程。设计烟草生产全过程质量追踪追溯过程图的烟草生产全过程质量追踪溯源模型，将烟草生产 ，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期全过程质量追踪看成一个质量总单元，烟草每经过一道生产工序，烟草质量的追踪总单元都会经历一次分解。按照烟草的生产全过程顺序，按一定约束条件，关联每一道工序，形成多个子质量追踪单元。依照上述分割过程，将子质量追踪单元记为父质量追踪单元，并将父质量追踪单元进一步分解出若干个子质量追踪单元，以此追溯烟草生产全过程的车间、设备、工序。基于这一过程，设计出如图所示的追踪过程，实现烟草生产全过程质量追溯。图烟草生产全过程质量追踪过程图的烟草生产全过程质量追踪过程，所建立的质量追踪定义式如下：（）式中，表示第个烟草生产车间，表示质量追踪过程，表示烟草制造单元，表示总数量，表示烟草生产全过程的生产工序，表示与工序相连接的工序，代表合作工序，（，）表示质量追踪单元。其中，表示烟草生产信息集合，包括烟草生产编号、数量、有效期、质量等基本信息，表示烟草生产属性集合，包括生产水平，存储标准、工序标准等烟草生产基本信息属性，表示烟草产品质量追踪规则集合，用于规范烟草生产全过程质量追踪规范，协调烟草生产各个工序质量特征，如烟草型号、数量、生产时间、生产批次等信息的匹配度。此次研究，根据烟草生产全过程数据，判断烟草生产全过程质量，构建质量追溯模型，按照图的追踪过程，在图的追溯模型中，追溯烟草生产全过程质量。仿真实验采用某区域的烟草生产全过程数据，作为此次实验研究对象。在 仿真软件上，选择文献、文献 及本文提出的质量追溯模型，以对比仿真实验的方式，比较组模型追溯的质量数据节点数量、定位准确率和时间开销，验证种模型的实际效用。实验准备 仿真软件上的数据集参数为（）数据集大小为 ；（）数据特征维数为。将该数据集全部存储在 数据库中，作为此次仿真对比实验数据。此时，采用组模型，分别在 仿真软件运行环境中，处理 数据库中的烟草生产全过程数据，追溯烟草生产全过程质量。其实验过程及实验结果如下。实验结果 第一组实验结果将此次实验选择的烟草生产全过程数据集，划分为 个样本 集。每 个 样 本 集 包 含 的 数 据 节 点 数 量 如 下：、。采用组模型，分别追溯不同数据集中的烟草生产全过程质量数据节点，统计组模型追溯的质量数据节点数目，其实验结果如表所示。表追溯烟草生产全过程质量数据节点数目模型样本集本文研究模型文献 模型文献 模型样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 从表可以看出，个模型追溯 个不同大小的烟草生产全过程数据集，文献 模型追溯的质量数据节点数目为 ；文献 模型追溯的质量数据节点的数目为 ，追溯到的总数据节点数目最少；本文研究模型追溯的质量数据节点数目为 ，较其他组模型分别高 、。由此可见，本文研究的追溯模型，追溯烟草生产全过程质量，具有较高的烟草质量数据节点追溯能力。，开发应用微型电脑应用 年第 卷第期 第二组实验结果在第一组实验的基础上，统计组模型追溯烟草生产全过程质量的定位准确率，实验结果如表所示。表追溯定位准确率模型样本集本文研究模型文献 模型文献 模型样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 从表可以看出，在追溯 大小的烟草生产全过程数据集时，文献 模型定位烟草生产全过程质量的平均准确率为 ；文献 模型定位烟草生产全过程质量的平均准确率为 ，追溯定位准确率最低；本文研究模型定位烟草生产全过程质量的平均准确率为 ，较其他组模型的定位准确率分别高 、。由此可见，本文研究的追溯模型，追溯烟草生产全过程质量，具有较高的追溯准确率。第三组实验结果统计组模型追溯质量数据所需的时间，比较组模型追溯烟草 生 产 全 过 程 质 量 的 实 时 性，其 实 验 结 果 如 表所示。表追溯烟草生产全过程质量时间开销单位：模型样本集研究模型文献 模型文献 模型样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 样本 从表可以看出，文献 模型追溯烟草生产全过程质量，所产生的时间开销平均值为 ；文献 模型追溯烟草生产全过程质量，所产生的时间开销平均值为 ，时间开销最高；本文研究模型追溯烟草生产全过程质量，所产生的时间开销平均值为 ，较其他组模型分别小 、。由此可见，本文研究的追溯模型，追溯烟草生产全过程质量，减少了时间开销，具有较优的追溯效率。总结为了提高烟草生产全过程的质量精度，减少追溯的时间开销，构建基于改进主成分分析的烟草生产全过程质量追溯模型。充分利用改进主成分分析技术，分析烟草生产全过程质量，判断烟草生产全过程质量，设计烟草生产全过程质量追溯过程。通过比较实验结果发现，此次研究模型追溯质量数据节点的数目多，追溯定位准确率高，产生的时间开销低，具有较优的质量追溯性能。参考文献张韵，邰立斌，李成发基于 与物联网的装配式建筑质量追溯系统研究浙江建筑，（）：许建华，顾树平，顾帅娣，等光明种业种子生产质量追溯平台的应用上海农业学报，（）：施明毅，刘崇玉，温川飙，等基于区块链与 物联网的中药材流通质量追溯系统的设计与研发中国中药杂志，（）：王时骏，程思军，钟琳，等基于数据拓扑的烟草企业批次生产质量追溯模型设计微型电脑应用，（）：舒服华改进的主成分分析法在皮棉质量评价中的应用国际纺织导报，（）：覃艳淑，蒙丽琼，梁光纤，等广西食品生产企业参与食品质量安全可追溯体系的主要影响因素研究食品安全质量检测学报，（）：李斌，郭泰，陈洪武 基于无线射频识别技术的电镀件质量追溯系统 电镀与环保，（）：刘磊，徐鑫，张承，等 基于网络安全等级保护 要求的生产过程质量追溯体系建设分析数字技术与应用，（）：钟琳，邹名扬，程思军，等基于多块 的烟草生产全过程质量追溯源系统设计食品安全质量检测学报，（）：王培 章 感应焊机产品的质量追 溯 方 案 设 计机电工程技术，（）：（收稿日期：）