杨 屹 段 勤 田飞宇 肯生叶 杨雪燕

云南养瑞科技集团有限公司研究院，云南 昆明 650500

香味对人的情绪和行为都有积极的影响，能起到减轻焦虑、愉悦心情和激发创造性思维等作用[1]。香味织物由于其特殊的香气和令人愉悦的感官效果越来越受到市场的关注，其性能与香线质量密切相关。伴随着香味织物及香线卷烟滤嘴需求的增长[2]，香线产品的质量也越来越受到重视[3]。

目前，针对香线产品的物理性能指标主要包括断裂强力、捻度、含水率、线密度等。除此之外，质量稳定性也是香线产品质量控制的指标之一[4]。因此，科学、有效并客观地评价香线产品质量稳定性显得十分重要[5]。

本文将运用数理统计原理，通过方差分析、偏差指标分析、统计过程控制(SPC)和多特征相似度分析等手段，对香线产品的断裂强力、捻度、含水率、线密度等检测结果进行分析，同时结合绕线试验中的断线次数，建立香线产品质量稳定性综合评估方法，以期为其内在质量控制提供参考。

1.1 材料及仪器

材料：选择2019年4个季度共计16个批次的3种规格的香线产品——香线A、香线B、香线C作为研究对象。

仪器：ME204/02型电子天平和HE 83/02型水分测定仪，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司；
Y331A型纱线捻度仪、YG020B型电子单纱强力机和YG086 D型缕纱测长仪，常州三丰仪器科技有限公司；
纱线断线检测装置，自制。

1.2 测试方法

1.2.1 断裂强力

参照GB/T 3916—2013《纺织品 卷装纱 单根纱线断裂强力和断裂伸长率的测定》标准测定样品的断裂强力。

1.2.2 捻度

参照GB/T 2543.1—2015《纺织品 纱线捻度的测定 第1部分：直接计数法》标准测定样品的捻度。

1.2.3 含水率

参照GB/T 9995—1997《纺织材料含水率和回潮率的测定 烘箱干燥法》标准测定样品的含水率。

1.2.4 线密度

参照GB/T 4743—2009《纺织品 卷装纱 绞纱法线密度的测定》标准测定样品的线密度。

1.2.5 断线次数

利用自制的纱线断线检测装置模拟香线的织造加工过程，统计每锭纱线在模拟过程中的断线次数。

本文针对3种规格的香线产品——香线A、香线B和香线C展开断裂强力、捻度、含水率、线密度及断线次数等5项关键性能指标的测定，结果见表1～表3。测试均由同一人员按照相同的方法并使用相同的检测设备进行，以免因额外因素对试验结果产生影响。

表1 香线A的关键性能指标测试结果

表2 香线B的关键性能指标测试结果

表3 香线C的关键性能指标测试结果

2.1 方差分析

方差分析是对检测数据进行分析和比较，以判断各因素水平之间是否具有显著性差异的一种统计学方法[6]。它可以基于不同来源的变异对总变异的贡献大小，确定可控因素对研究结果影响力的大小[7-8]。

表4以香线A为例，对表1中的各项指标进行了方差分析。分析时,以季度为单位进行因子的选择,设定显著性水平α为0.05，考察的目标变量分别是断裂强力、捻度、含水率和线密度。断线次数将作为验证分析结果的指标，在相似度分析时进行讨论。表4结果显示：(1)香线A的捻度和线密度的P值<0.050，说明2019年不同季度不同批次的香线A的捻度和线密度存在显著性差异，而其余两项指标的差异均不显著。(2)根据P值与质量稳定性的对应关系，当P值>0.200时，目标变量在不同因素水平下差异不显著，说明其质量稳定性良好；
当0.050

表4 香线A的质量稳定性方差分析结果

采用同样的方法对香线B和香线C的各项指标进行方差分析。表5对3种香线产品的各项指标的显著性差异结果进行了汇总，其中，“√”代表此项指标全年4个季度不同批次的检测数值存在显著性差异，“×”代表该指标的检测数值不存在显著性差异。

表5 3种香线产品性能指标的显著性差异结果汇总

表5指出了相关香线生产企业生产时需注意的质量指标，这为工艺的改进、质控的加强和产品内在质量稳定性的提高提供了参考。

2.2 偏差分析

测试结果显示，香线的断裂强力、捻度、含水率和线密度等指标呈正态分布。根据正态分布中关于稳定性的判断方法，本文基于平均值相对于中心值的偏离程度判断各项指标的稳定性[10]。具体为，将平均值与企业生产中规定的产品指标的中心值进行关联，建立一个偏差量指标K：

(1)

式中：Kj——j指标的偏差量；

nj——企业生产中规定的产品j指标的中心值。

计算得到3种香线产品的性能指标的K值归纳于表6。

表6 3种香线产品的性能指标的K值

K值的大小可以直接反映该指标平均值与规定中心值的偏离程度[11]。当K值为0.000 0时，表明该指标实测值的平均值与中心值无差别，即该指标的稳定性最佳。K值越大，表明该指标实测值的平均值越偏离规定的中心值。从表6可以看出：(1)总体上，含水率的K值较大，线密度的K值较小，断裂强力和捻度的K值居中。这主要与测试条件和环境等因素有关。含水率易受环境因素影响，特别是在运输和储存过程中，空气湿度、温度等均会导致实测值偏离中心值。(2)线密度为单位长度纱线的质量，其与香线本身的材质关联较大[12]。

方差分析和偏差分析的结果可用于判断香线产品的质量稳定性，并且两者可在一定程度上起相互参考和印证的作用。如，方差分析显示断裂强力方面，香线C存在显著性差异；
偏差分析显示断裂强力K值中香线C的最大。偏差分析的结果进一步证实了方差分析的结果。

2.3 统计过程控制(SPC)

统计过程控制(SPC)是应用统计学对过程中的各个阶段进行评估和监控，建立并保持过程处于可接受的且稳定的水平，从而保证产品符合规定要求的一种技术[13]。它是过程控制的一部分，其通过控制图分析过程的稳定性，对过程中存在的异常因素进行预警，以及对过程质量进行评价[14]。

由图1可知，香线A中有个别捻度值超出上控制限或低于下控制限，出现了较大的波动，说明其捻度质量稳定性较差，这与方差分析的结果一致。可见，应用SPC可以较为清楚地判断出香线产品某一性能指标是否处于稳定状态，其能从一定程度上反映香线产品生产过程是否存在异常因素，是否需及时对生产过程做出精确反馈。

图1 香线A的捻度图

2.4 多特征相似度分析

多特征相似度分析可基于多个角度的表征和评价，客观、全面地反应香线产品不同批次间的差异程度。其通过在一定数量的样本基础上，选择合适的计算方法，计算出不同批次产品之间的相似度，最后通过相似度评价香线产品的质量稳定性即优劣[15]。本文采用夹角余弦法计算相似度[16]。

2.4.1 可接受相似度的计算

采用相似度作为香线质量稳定性的一个评价参数。首先，选定一个可以评价不同批次样品相似程度的“参考值”[17]。本文将16个批次样品的关键参数的中位值作为参考值，则产生了香线A、香线B和香线C的参考样品，分别记为a、b、c。规定参考样品的性能指标值为该香线产品的质量参考值。计算各批次样品与参考样品的相似度，得到的相似度介于0.000 000和1.000 000之间。相似度越接近1.000 000，表明该批次样品与参考样品越接近。

2.4.2 香线A的相似度分析

图2 香线A与参考样品a的相似度分析结果

为验证基于关键参数建立的相似度方法对评价香线质量稳定性的有效性，特对各批次香线A进行绕线试验，再采用 Grubbs 检验法对16个批次的香线A的断线次数进行异常值检验，结果未发现离群值，表明各批次香线A产品保持了较好的质量稳定性，这与基于关键参数建立的相似度方法得到的结果是一致的。

2.4.3 香线B的相似度分析

图3 香线B与参考样品b的相似度分析结果

采用Grubbs 检验法对16个批次的香线B的断线次数进行异常值检验，结果发现在α=0.05的检验水平下，B6批次的断线次数大于Grubbs表中规定的临界值，被判定为离群值。在剔除离群值之后对其余数据继续检验，未发现离群值。

香线B6关键参数相对于香线B其他批次产品存在明显差异，这一结果与基于关键参数建立的相似度方法得到的结果一致。

2.4.4 香线C的相似度分析

图4 香线C与参考样品c的相似度分析结果

采用Grubbs 检验法对16个批次的香线C的断线次数进行异常值检验，结果发现C15和C16批次的关键参数相对于香线C其他批次样品存在明显差异，该结果也与基于关键参数建立的相似度方法得到的结果一致。

2.4.5 不同规格香线间的相似度

为比较同种产品不同规格间的差异性和相似度，对香线A、香线B、香线C的参考样品a、b、c相互之间的相似度进行计算，结果如表7所示。从表7可以看出，香线A与香线C之间的相似度明显高于香线A与香线B、香线B与香线C之间的相似度，这与香线A、香线C的材质均为聚酯纤维，香线B的材质为纯棉纤维有关。该结果表明，相似度分析虽无法区分不同规格的香线产品，但对于区分和判断不同材质产品的质量稳定性仍具有一定的指导作用。

表7 香线A、香线B和香线C的参考样品之间的相似度

本文基于香线的4项关键性能指标——断裂强力、捻度、含水率和线密度，运用方差分析、偏差分析、SPC和相似度分析等方法，对同一规格不同批次香线产品和不同规格香线产品之间的质量稳定性进行了比较。方差分析和偏差分析可用于判断不同批次香线产品的质量稳定性，两者结果可以在一定程度上进行相互印证。SPC可以较为清楚地判断香线某一指标是否处于稳定状态，查找异常因素，从而对生产过程做出精确预警。同一规格香线间的相似度分析表明，相同材质的香线产品之间相似性较高，不同材质的香线产品之间相似性差异较大。4种分析方法均为不同规格香线产品质量稳定性提供了有效的评价方法，达到了判定香线产品质量稳定性的目的。

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