回归正交试验在卷烟指标设计中的应用

黄晓飞 覃椿 梁平

摘要：回归正交试验是把回归分析和正交试验结合起来进行试验和分析的方法，在卷烟新产品指标设计时，对烟支重量、烟支圆周、烟丝的填充值等指标进行回归正交设计，通过回归正交试验分析，最终确定烟支重量对烟支吸阻的影响最大，烟支圆周对烟支吸阻的影响因素最小，并且建立了一个精度高、统计性好的回归方程，在以后进行指标设计时，可以根据该回归方程在指标设计时进行预测。

关键词：回归正交试验；卷烟指标设计；烟支吸阻；回归方程

中图分类号：TG315 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）08-0041-03

正交试验是一种很实用的试验设计方法，能够通过较少的试验得到较好的试验结果，但是，通过该设计方案获得的最优选择只能限制在已定的水平上，不是试验范围内的最优。回归分析能够对试验结果进行预测与优化，但只是被动地对数据进行处理和分析，不涉及对试验设计的要求。回归正交设计能够把两者的优势统一起来，在试验范围内选择合适的点位，用较少的试验建立有效的数学模型，并能解决试验优化问题。在卷烟指标设计中，可以采用该试验设计，进行参数的预测和设定。

1 材料、设备与方法

1.1 材料与设备

1.1.1 A牌号测试烟丝。

1.1.2 卷烟机：Protos70卷烟机，常德烟草机械有限责任公司。

1.1.3 检测仪器：OM-Ⅱ综合测试台，北京欧美利华科技有限公司。

1.2 试验方法

1.2.1 采用回归正交试验设计。通过回归正交设计进行试验，以吸阻作为最终设计指标，寻找影响指标的关键因素，并通过回归分析对各因素对指标的影响进行预测。

1.2.2 样品的制备与检测。每次试验过程稳定后随机取样2000支作为1个样品，根据《GBT 16447-2004/ISO 3402：1999烟草及烟草制品 调节和测试的大气环境》要求进行样品平衡，平衡后样品随机取样500支，按照《GB22838.15-2009/ISO 9512：2002卷烟和滤棒物理性能的测定》要求进行指标检测。

2 试验设计与结果分析

2.1 试验设计

2.1.1 指标因素的确定。根据A牌号各指标值的设计目标及范围：设计烟支的吸阻最终指标为1180Pa，烟支重量（x1）设计范围0.86～0.98g，烟支圆周（x2）的设计范围24.1～24.5mm，烟丝填充值（x3）的设计范围为4.1～5.3cm3/g，确定试验设计需要研究的因素为3个：烟支重量（x1）、烟支圆周（x2）、烟丝填充值（x3）。

本次设计不考虑交互作用，可以选择正交表L8（27）安排试验，将三个因素分别安排在回归正交表的第1、2、4列，试验方案如表2所示，表中第9、10、11列为零水平试验。

2.2 试验结果及分析

2.2.1 根据试验方案，组织进行试验，并计算试验结果见表3。

结合表3计算结果，根据回归方程计算公式，可以得出：a=124.36，b1=107.87，b2=-47.88，b3=80.88，可得回归方程为y=1248.36+107.87z1-47.87z2+80.87z3。

2.2.2 试验结果分析。结合试验结果，对回归方程进行显著性检验，根据方差检验计算公式，可得方差分析结果见表4。

由方差分析及F检验条件可知，三个因素中烟支克重、烟丝填充值高度显著，烟支圆周因素显著，说明建立的回归方程也非常显著。根据回归方程偏回归系数绝对值的大小，各因素对吸阻影响的主次顺序为烟支克重>烟丝填充值>烟支圆周。

2.3 回归方程失拟性检验

回归方程的显著性检验反映了回归方程在试验点上与试验结果拟合得较好，但是，不能说明在研究范围内回归方程都能与实验值有很好的拟合。本次试验进行了3次零水平试验，可以进行回归方程的失拟性检验。根据失拟性检验计算公式，可以得出：SSel=1316.67，SSLf=17537.5，dfel=2，dfLf=5，所以，根据，可得FLf=5.33

2.4 回归方程确立

2.5 试验模型验证

为确定该回归方程的统计性、精度及预测效果，组织进行了3次验证性验证，验证结果见表5，验证结果表明：试验实测值与理论值基本上一致，说明该试验的回归方程可靠。

2.6 结论

本试验结果表明，在进行卷烟新产品开发的指标设计时，可以采用回归正交试验的方法进行试验，通过回归方程的建立，对设计产品的指标进行预测。

作者简介：黄晓飞（1979—），男，广西柳州人，广西中烟工业有限责任公司柳州卷烟厂助理工程师，在读硕士，研究方向：卷烟工艺和质量管理。

（责任编辑：刘 晶）