基于SPSS软件的试卷袋密封签次品产生因素分析

2019-11-14杨朝丽单光何邦贵

软件 2019年9期

杨朝丽单光何邦贵

摘要：试卷印刷属于涉密行业，由于行业局限性，目前国内试卷生产自动化程度不高。在参考了云南省新华五厂印制试卷生产加工工艺过程中，分析了试卷袋密封签生产过程中导致次品产生的几个因素，对实际生产过程中试卷袋密封签次品进行统计，将统计数据通过SPSS软件利用多变量因素进行建模分析。得出导致试卷袋密封签产生次品的关键因素，为进一步调节完善试卷袋密封签生产设备的方案提供了参考依据。

关键词：试卷袋次品;SPSS;建模分析

中图分类号： TP391 文献标识码： A DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.09.026

本文著录格式：杨朝丽，单光，何邦贵. 基于SPSS软件的试卷袋密封签次品产生因素分析[J]. 软件，2019，40（9）：110-114

Production of Sealed Signature Items for Paper Bag Based on SPSS Software Analysis of Factors

YANG Chao-li¹， SHAN Guang²， HE Bang-gui²

（1. Kunming University， Kunming 650093; 2. Kunming University of Technology， Kunming 650504）

【Abstract】： The printing of examination papers belongs to the secret trade， because of the limitation of the industry， the degree of automation of production of domestic examination papers is not high. In reference to the process of production and processing of printed paper in Xinhua No. 5 Factory in Yunnan Province， this paper analyzes the factors that lead to defective products in the process of production of sealed paper bags， and makes statistics on sealed paper seals in the actual production process. Through SPSS software， statistical data are modeled and analyzed using multivariable factors. The key factors that lead to the production of defective paper bag seal signature are obtained， which provides a reference basis for further adjusting and perfecting the production equipment of paper bag seal signature.

【Key words】： Paper bag defective; SPSS; Modeling analysis

0 引言

试卷印制主要由保密印刷厂来印制，不仅要保证试卷的印刷质量，还要保证在整个生产过程中安全性、保密性以及时效性，防止失、泄密事件的发生^[¹^]。在试卷的生产印制过程中，保密出现问题，将产生很严重的后果，尤其是一些國家级考试和省级考试环节，对于考试保密级别要求相当高，国家保密局对试卷印制企业有着严格的资质审查，目前具备印制试卷资质的企业数量有限^[²^]。经过现场考查和调研，由于试卷印制的特殊性，尚未发现有机构或个人对试卷印制技术进行研究，目前试卷采用胶印机连续印制，而试卷和答题卡的点数、分装袋、施胶封口、粘贴密封签与防伪等重要保密环节仍然依靠人工操作，整个试卷的生产效率过缓，生产质量不高，生产周期较长^[²^]。仍有许多生产人员能够接触试卷内容，试卷印制企业需要对参与试卷生产的人员进行长时间的入闺管理，直至考试结束才能解闱。

因此，我们利用云南省新华五厂现有试卷袋生产设备进行试卷袋现场加工生产，对生产出的次品试卷袋密封签进行逐级因素分析汇总，并记录各因素生产加工数据，改变加工生产方式，利用SPSS对加工数据进行统计分析，进一步纠正设备运行参数，为进一步调节完善试卷袋生产设备的方案提供了参考依据^[³^]。

1 试卷袋密封签次品产生因素分析

由于试卷印刷属于涉密行业，很少有机构和个人对试卷袋密封签生产设备进行研究，目前云南省新华五厂设备依然采用传统机械设计方法设计生产的，设备精度不高、配合不紧密。该设备运行时，出现密封签绵纸长短不一，叼牙叼不住，导致无法印刷和下一工序密封签粘贴不合格。本文通过观察实际生产过程中，可能导致密封签次品出现的因素分为卷筒绵纸输送因素，卷筒纸裁切单张因素，单张绵纸输送因素，叼牙装置因素。

卷筒纸输送因素主要分为送纸辊速度因素、送纸辊反向张力因素、卷筒纸厚度直径因素、牵引辊因素。卷筒纸裁切单张因素主要分为裁切速度、裁切刀停顿时间。单张绵纸输送因素主要分为绵纸吸附力因素、绵纸输送机构速度。叼牙装置因素主要分为叼纸机转速、叼牙闭合时间因素。试卷袋密封签定制生产设备如图1所示，

2 试卷袋密封签次品产生因素SPSS实证分析

2.1调查统计过程

通过在云南省新华五厂驻厂调查研究，该厂试卷袋的密封设备工作速度不低于每分钟20个试卷袋;生产的试卷袋尺寸：最大465×320 mm，最小310×245 mm，袋内装试卷5-30份。试卷袋自动封口（横向）且无破损;定制印刷纵向专色密封签的尺寸为470×80 mm，密封签在试卷袋的定位误差为±3 mm，密封签表面完整无破损。这是一个试卷袋生产要求，对于密封签需要保证其长度、印刷质量、平整度。通过对试卷袋密封签印刷设备进行控因运行，收集密封签并测量其长度，并改变各机构运转速度，从新收集测量密封签长度。每更改一次参数设置，收集密封签数量为30张，并采用数据统计软件SPSS 21进行数据分析，将各因素用相应的数据表示^[⁴^]。

2.2 SPSS数据统计与分析

2.2.1 不确定因素情况下SPSS分析

通过SPSS21软件将试卷袋密封签产生次品的各因素作为变量进行分析得出统计数据，由于机器设备分析因素众多，只能进行排除因素进行分析。并通过各因素分析，得出试卷袋密封签在一定误差范围内，属于合格品，不影响试卷袋下工序的生产。

试卷袋密封签在定制印刷设备运行时，由于设备设计机械配合多，自动化程度小，影响因素多，故先不做因素分析，按现有未调整设备进行密封签定制生产，并将所需密封签长度设定为470 mm，并收集30张密封条，测量密封条长度，精确到毫米测量，将不确定因素编码为1，进行统计分析^[⁵^]。

在Excel表格中将测量的数据编入，打开SPSS21软件，在SPSS软件中打开数据如图2，注意打开数据时需要改变文件类型，更改为文件类型Excel（*xls，*xlsx，*xlsm）^[⁶^]，这样就成功导入数据，产生一个输出文档，IBM SPSS Statistics 查看器中出现一串代码，如下代码所示，这样表示成功导入数据^[⁷^]。

在SPSS软件中，通过数据分析中的频率可以得出30个所选样本中，各个不同长度密封签出现的频率变化，从得出的频率结果可以看出样本有效数为30，密封签长度出现最大频率分别为471、472、473、475 mm，其频率都为10%，通过频率分析得知，高频率出现在471～475之间，这一区间长度为密封签的高频区间。然后通过均值分析，分析出均值为471.80 mm，分析结果如图所示。通过均值分析可得知，试卷袋密封签的长度均值为471.80，目标值为470 mm，仍然存在很大偏差，通过频率、均值分析可得知，该设备生产的试卷袋密封签不符合规格要求，造成试卷袋密封签产生次品。需要对产生的原因逐级分析，最后汇总次品原因，然后通过调整设备来使密封签生产次品降低或者规避。

2.2.2 逐级排除因素情况下SPSS分析

由于造成试卷袋密封签产生次品的因素很多，所以只能采取逐级排除因素方法来确定。通过采取控制其他因素来改变可能造成试卷袋密封次品的因素，采取30个样本通过SPSS软件进行分析统计，先进行均值分析，然后通过检验数据的正态特性，再确定T检验还是Z检验^[⁸^]。通过检验结果中的P值来确定该因素是否影响试卷袋密封签设備。

（1）单张绵纸输送因素

在绵纸裁切完毕后，需进行单张绵纸进行输送，由于输送过程中，绵纸吸附力因素、绵纸输送机构速度有可能影响密封签产生次品，先将输送机构的输送速度控制在8 m/s，测试在绵纸吸附力作用下，密封签绵纸是否合格，并确定绵纸漂浮度，来确定吸附力是否影响。选用30个样本，并使用470 mm密封签绵纸进行检验，最终通过SPSS软件计算出P值为0.761。由于P>0.05，密封签设备在吸附力方向上无差异，经分析试卷袋密封签绵纸吸附力不是造成试卷袋密封签产生次品的因素。同样对绵纸输送机构速度进行分析时，由于该传送机构采用恒定速度传输试卷袋密封签，不会造成密封签产生次品，故该因素也排除。

（2）卷筒纸裁切单张因素

在卷筒纸裁切过程中，由于裁切速度、裁切刀停顿时间从主观上判断可能影响密封签绵纸长度，这就会导致试卷袋密封签产生次品，所以对二者进行因素分析。当设定了绵纸长度470 mm，这时候根据绵纸的输送速度就可以确定绵纸所需裁切的速度，经过计算绵纸裁切理论速度为30 r/min，因此控制裁切停顿时间，通过30个样本进行数据统计，然后利用SPSS软件进行统计分析，分析结果如图5。显示均值为29.983，其标准差为0.4457。经分析其满足理论速度，说明裁切速度恒定，设定值符合裁切值，裁切绵纸470 mm，转速为30 r/min。同时经过实际测时，发现绵纸裁切时停顿时间极短，可认定为其接触以后仍以匀速运转，不存在波动，故排除裁切刀停顿时间影响试卷袋密封签生产。

（3）卷筒纸输送因素

卷筒纸输送因素主要分为送纸辊速度因素、送纸辊反向张力因素、卷筒纸厚度直径因素、牵引辊因素。由于试卷袋密封签送纸机构的绵纸卷为圆滚纸，其缠绕方式为阿基米德螺旋线，而绵纸卷的重心都固定在旋转轴中心线上，不会随着绵纸卷直径变小重心发生偏移。送纸辊绵纸半径r与送纸辊转角成正比。

當输送绵纸时：

式中，表示绵纸卷原始最大半径，r表示某瞬半径，表示绵纸纸带厚度，表示阿基米德螺旋线，纸带随着送纸辊输送的速度V为沿着送纸辊转动的切线方向。由于绵纸的厚度相当薄，理论上确定送纸辊切线与绵纸带离开圆周切线相重合，因此得出送纸辊的角速度与绵纸输送速度的关系可以写成：

从上述公式可以看出，由于裁切绵纸的长度固定为470 mm，所以绵纸输送速度应该就为固定，当绵纸在牵引辊的作用下，纸辊直径变小，角速度将逐渐增大。同时角速度进行一阶导数运算，这样可以确定绵纸送纸辊的角加速度：

将上述式子对时间进行求解导数运算，可以得出：

式中α表示绵纸辊的加速度。当绵纸稳定运行时，绵纸输送速度保持不变，一直保持匀速运行，由于纸卷的直径随着绵纸运动而变小，因此可以得知送纸辊的角加速度为：

由上述公式可知，绵纸运动速度V保持恒定，纸卷的角加速度与成反比的变化，由于绵纸直径是随着时间逐渐变小的，这时候绵纸的直径与时间有关系，当假设该绵纸的半径为r时，这层纸的周长为，绵纸取长度L=470 mm，为恒定值，将绵纸输送完的全部时间为：

绵纸辊半径从初始半径输送到当前半径的时间为：

纸卷输送的全部时间可以通过公式计算：

式中——纸带的总长度

在没有有害阻尼的条件下纸卷的输送称为自由输送（忽略轴承内的摩擦，空气阻力等。）这时候绵纸的速度仍为恒定，在此条件下，这时候绵纸长度固定L=470 mm，速度匀速，所需速度应该与裁纸刀裁切速度相匹配，故送纸辊速度、牵引辊速度、裁纸刀转速三者相关联，通过配合及得出在同一时间t内，送纸辊送纸长度L=470 mm，牵引辊牵纸长度也为L=470 mm，在裁纸刀转一周通过绵纸长度L=470 mm，这样才能保证密封签绵纸长度为470 mm，这样才能确保不出现次品。绵纸纸卷在牵引辊的带动下，绵纸在牵引辊和送纸辊之间匀速输送，因此牵引辊的牵引力与绵纸纸卷的半径二次方成正比，使纸张保持匀速运动。

绵纸纸带单位宽度上的拉动力为：

目前试卷袋绵纸的输送速度一般在5～ 14 m/min，最高可达20 m/min，考虑到采用的绵纸为密封签定制綿纸，其张力、韧劲要求高，输送速度不能过快，以一分钟输送密封签20个为例计算，其理论速度为9.4 m/min，则绵纸带的单位动拉力为在输送过程中，绵纸带在这个张力下不会被拉断。在试卷袋密封签定制印刷工艺中单位宽度纸带的张力（简称单位张力）一般为q=7～ 20 kg/m=0.07～0.2 kg/cm。

所以在牵引辊对绵纸施加的牵引力应保持在该张力范围内，并使绵纸在该张力范围内匀速运动。因此在利用SPSS软件分析卷筒纸输送因素时，其可能产生次品的因素综合考虑分为送纸辊速度因素、送纸辊反向张力因素、卷筒纸厚度直径因素、牵引辊因素。在这四个因素下，进行SPSS多变量因素分析，导入数据对卷筒纸输送的四个因素进行分析^[⁹^]。

通过SPSS软件中T检验、Z检验分析出试卷袋密封签产生次品的因素确定为送纸辊因素，送纸辊在相应的绵纸卷直径减小时，其反向张力未随着半径而变动，导致试卷袋密封签产生次品^[¹⁰^]。送纸辊送纸速度基本保持匀速为9.380 m/min，其标准差为0.2306 m/min。卷筒纸厚度直径一直在变化中，保持恒定变化，在一定时间段内变化为24.23 mm。牵引辊牵引力保持恒定，牵引速度恒定，其牵引为9.370 m/min，其标准差为0.2，41 m/min。

3 结论

我们利用云南省新华五厂现有试卷袋生产设备进行试卷袋现场加工生产，对生产出的次品试卷袋密封签进行逐级因素分析汇总，并记录各因素生产加工数据，改变加工生产方式，利用SPSS对加工数据进行统计分析，进一步纠正设备运行参数，为进一步调节完善试卷袋生产设备的方案提供了参考依据。对可能产生试卷袋密封签产生次品的因素进行了SPSS数据统计分析，最终得出影响试卷袋密封签产生次品的因素为送纸辊反向张力因素，由于反向张力不会随着时间、纸卷直径改变而变动，导致试卷袋密封签产生次品。最终通过增加阻尼器来调节送纸辊的反向张力，使试卷袋密封签印制保持恒定速度，保证试卷袋密封签定制印刷质量。

参考文献