CC BY
79
УДК 663.5:621.6.057.2-189.2:005.642.2
СТАТИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТОЧНОСТИ РАБОТЫ ДОЗАТОРОВ РОТОРНОЙ МАШИНЫ ДЛЯ РОЗЛИВА ВОДОК
А.С. Горелов, С. А. Лисицын, В.Б. Морозов
Рассмотрены вопросы статистического исследования точности работы дозаторов роторной машины для розлива водок с использованием пакета программного обеспечения 8ТЛТОЯЛРИ1С8.
Ключевые слова: статистическое исследование, роторная машина, точность розлива, дозатор жидкости.
Розлив и укупорка водок в стеклянные бутылки осуществляют на роторных (карусельных) машинах, объединяющих на единой станине с общим приводом вращения основные технологические роторы: ополаскивающие, разливочные и укупорочные, а в некоторых случаях - этикетировочные и датирующие роторы. Цикловая производительность современных роторных машин для розлива водок составляет несколько сотен бутылок в минуту в зависимости от объема и конфигурации бутылок [1, 2].
Для контроля качества розлива и укупорки водок, как и других видов ликероводочной продукции, широко применяют статистические методы. В работах [3, 4] предложены методики планирования, модели планов и затратные модели, обеспечивающие априорную оценку и выбор экономичных планов статистического выборочного контроля, обеспечивающих требуемое качество партии нештучной продукции при минимальных затратах на организацию и проведение процедур выборочного контроля.
Применение статистических методов для контроля качества розлива водок на роторных машинах наиболее эффективно только при стабильном технологическом процессе, когда изменение параметров, характеризующих качество продукции, носит случайный характер. В работах [5, 6] были рассмотрены некоторые результаты статистической оценки стабильности уровня розлива на роторных машинах соответственно газированной воды в ПЭТ-бутылки объемом 1,5 л и водки в стеклянные бутылки объемом 0,5 л. Исследовали статистические характеристики выходного потока продукции без идентификации конкретного дозатора роторной машины. Поэтому теоретический и практический интерес представляет статистическое исследование точности работы отдельных дозаторов роторной машины на примере розлива водки в стеклянные бутылки объемом 0,5 л.
При статистических исследованиях точности работы дозаторов использован пакет программного обеспечения 8ТАТОКАРН1С8.
Пакет программного обеспечения ЗТАТОЯАРШСЗ включает более 250 статистических и системных процедур. В базовой системе программы функционируют следующие процедуры (меню):
- Describe (описание данных) содержит статистические методы анализа по одной и множеству переменных, процедуры подбора распределений, средства табуляции и кросстабуляции;
- Compare включает сравнение двух и более выборок данных, процедур одно- и многофакторного дисперсионного анализа;
- Relate содержит процедуры простого, полиномиального и множественного регрессионного анализов.
Для расширения возможностей системы предлагаются дополнительные модули, инициализация которых осуществляется через меню Special: модули контроля качества, планирование эксперимента, многомерные методы, расширенный регрессионный анализ.
Достоинства пакета: широкие возможности манипулирования данными; интегрированная графика; интерактивная графика; возможность проведения собственного статистического проекта; всеобъемлющая статистическая консультация; комбинирование текста и графики для составления привлекательного статистического отсчёта.
Недостатки пакета: ориентированность на специалистов, хорошо знакомых с концепциями применяемых процедур; отсутствие русифицированных версий STATGRAPHICS.
Для определения основных статистических характеристик были использованы процедуры: блок One-Variable Analysis (анализ одной переменной). Порядок выбора команд при этом следующий: Describe / Numeric Data / One-Variable Analysis.
Исходные данные соответствуют работе роторной машины при розливе водки за 30 смен, с усреднёнными показателями по каждой смене. Число исследуемых дозаторов - 24. Значения (Summary Statistics) были представлены в виде положительных или отрицательных отклонений от номинала (в мл).
При исследовании точности работы дозатора использованы сразу два блока с выбором команд:
- определение нормальности Describe / Numeric Data / Distribution Fitting (подбор распределения);
- определение однородности Compare / Two Sample / Two sample Comparison (сравнение двух выборок).
В качестве примера рассмотрим дозатор № 13. Представим начальные 15 смен работы как первую выборку (Vybor 1), последующие 15 смен - вторую выборку (Vybor 2).
Определим нормальность выборок, для чего используем статистику Колмогорова-Смирнова (табл. 1). Для получения вывода используется сравнение вероятностного значения статистики Колмогорова-Смирнова со стандартным значением 0,1. Так как все p-Value больше 0,1, то идея о нормальности выборок, принятая в начале исследования не отменяется (not reject). Вывод осуществлён с 90 %-ным уровнем достоверности.
Таблица І
Результаты определения нормальность выборок по статистике
Колмогорова-Смирнова
Выборка Статистика Колмогорова- Смирнова Вероятностное значение Заключение о законе распределения
Vybor 1 0,129314 0,963412 Нормальный
Vybor 2 0,135568 0,945629 Нормальный
Cубъективно проанализируем предлагаемые выборки на предмет их однородности. Для этого получим необходимые графические отображения: Frequency Histogram - частотную гистограмму (рис. 1, а), Density Trace -функцию плотности (рис. 1, б) и сводку с числовыми характеристиками (Summary Statistics), представленную в табл. 2.
Density Traces
0,24
0,2
0,16
0,12
0,08
0,04
N
/ \
: / ! \
; / ^ і
: у‘ юг 1
. Vyl юг 2 \ \
-0,9
1,1
3,1
5,1
а б
Рис. 1. Статистические характеристики однородности выборок при исследовании точности работы дозатора роторной машины: 1 - частотная гистограмма; 2 - функция плотности
Таблица 2
Статистические характеристики однородности выборок
Характеристики Выборка 1 Выборка 2
Среднее значение 2,68 2,96
Медиана 2,5 2,8
Мода 2,5 2,8
Дисперсия 2,38029 3,21257
Стандартное отклонение 1,54282 1,79236
Минимум -0,4 -0,9
Максимум 5,1 6,4
Сумма элементов 40,2 44,4
Вид графических отображений также косвенно указывает на однородность выборок. Результаты исследования на однородность представлены в табл. 3.
Таблица 3
Результаты исследования выборок на однородность
Сравнение или тест Доверительные вероятности р-Value Соотношение Доверительные интервалы или вероятностные значения Уровень доверия Заключение об однородности выборок
Сравнение средних значений 0,0 є -1,9б731...1,40731 99 % выборки однородны
Сравнение стандартных отклонений 1,0 є 0,172338.,.3,1854б 99 % выборки однородны
Сравнение медиан 0,01 < 0,3б984 99 % выборки однородны
Тест 0,01 < 0,2 99 % выборки
Колмогорова однородны
Поскольку все процедуры сравнения дали заключение об однородности выборок, делаем окончательный аналогичный вывод с 99 %-ым уровнем достоверности. Следовательно, в процессе работы дозатора № 13 статистически важных изменений его параметров нет. Такие же результаты дали исследования всех остальных дозаторов роторной машины.
Анализ статистических характеристик, полученных при исследовании точности работы отдельных дозаторов роторной машины, и сравнение их с ранее полученными результатами по исследованию выходного потока продукции без идентификации конкретного дозатора [6] показали, что они совпадают. Это говорит о высокой стабильности процесса розлива на роторной машине, обеспечиваемой качеством наладки (настройки) дозаторов перед розливом партии продукции и случайным характером отказов при работе роторной машины между наладками.
Определим наличие взаимосвязи между дозаторами. Найдем коэффициент корреляции (Пирсона) и соответствующее ему р-Value (вероятностное значение). Для корреляционного анализа последовательность набора команд такова: Describe / Numeric Data / Multiple-Variable Analysis. Заключение о статистической значимости связи делаем в том случае, если вероятностное значение меньше или равно доверительной вероятности 0,05. В табл. 4 представлены значимые связи.
13б
Таблица 4
Результаты корреляционного анализа дозаторов
№ Дозатор Х-Х Коэффициент корреляции Вероятностное значение
1 1-5 -0,5904 0,0006
2 1-21 -0,4001 0,0285
3 2-14 0,5049 0,044
4 2-18 0,4993 0,0050
5 3-7 0,4281 0,0183
6 3-9 0,5090 0,0041
7 3-10 0,4281 0,0183
8 3-22 0,4318 0,0172
9 3-24 0,4241 0,0195
10 4-6 -0,4783 0,0078
11 5-8 -0,3942 0,0311
12 6-14 -0,3645 0,0477
13 7-10 1 0,0000
14 8-19 0,3720 0,0430
15 8-21 -0,3620 0,0493
16 8-22 -0,4598 0,0151
17 9-22 0,4395 0,0151
18 11-15 0,4396 0,0151
19 13-19 0,4533 0,0119
20 13-21 0,3660 0,0467
Наличие корреляционных связей между дозаторами при высоком уровне стабильности технологического процесса розлива и точности работы каждого дозатора косвенно подтверждает вывод о том, что статистический контроль качества розлива по уровню между наладками (настройками) дозаторов может осуществляться в выходном потоке продукции без идентификации отдельных дозаторов.
Полученные результаты статистического исследования являются информационной основой для разработки процедур и оптимальных планов непрерывного (выборочного) статистического контроля качества и регулирования технологического процесса розлива ликероводочной продукции на роторных машинах.
Список литературы
1. Бондаренко Д.С., Прейс В.В. Автоматические роторные и роторно-конвейерные машины и линии в пищевых производствах // Вестник машиностроения, 2003, № 7. С. 37-43.
2. Прейс В.В., Фролович Е.Н. Компоновка, производительность и надежность роторных машин для розлива жидких продуктов // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 4. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. С. 3-14.
3. Горелов А.С., Прейс В.В. Методологические основы автоматизи-
рованного статистического контроля качества продукции массовых производств // Научно-технические ведомости СПбГПУ, 2011. № 135.
С. 126-133.
4. Горелов А.С., Прейс В.В., Саввина Е.А. Определение параметров статистического регулирования технологического процесса на основе экономических показателей // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2. Тула: Изд-во ТулГУ. 2012. С. 374-380.
5. Лисицын С. А., Морозов В.Б., Прейс В.В. Задачи статистического моделирования процедур непрерывного (выборочного) контроля параметров розлива и упаковки напитков // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 1: в 2-х ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2009. Ч. 1. С. 205-212.
6. Лисицын С.А., Морозов В.Б., Прейс В.В. Обеспечение точности розлива ликеро-водочной продукции на роторных (карусельных) машинах // Известия ТулГУ. Технические науки. Вып. 2: в 2-х ч. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Ч. 1. С. 196-204.
Горелов Александр Стефанович, канд. техн. наук, доц., assorelov@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Лисицын Сергей Александрович, инженер, serzhlis@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Морозов Владимир Борисович, канд. техн. наук, доц., qtay@rambler.ru. Россия, Тула, Тульский государственный университет
STATISTICAL PROBE OF AN JOB EXACTITUDE OF THE ROTOR MASHINE BATHERS
FOR SPREAD VODKA
A.S.Gorelov, S.A.Lisitsyn, V.B.Morozov
Problems of statistical probe of an job exactitude of the rotor mashine bathers for spread vodka with usage of package software STATGRAPHICS are considered.
Key words: statistical probe, the rotor mashine, an exactitude of spread, a fluid
bather.
Gorelov Alexander Stefanovich, Cand. Tech. Sci., the senior lecturer, asgore-lov@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Lisitsyn Sergey Aleksandrovich, the engineer, serzhlis@yandex.ru, Russia, Tula, Tula State University,
Morozov Vladimir Borisovich, a Cand. Tech. Sci., the senior lecturer, qtay@rambler.ru, Russia, Tula, Tula State University
Получено 24.07.2013 г.
13S
