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關鍵詞: 試卷質量 數理統計法 分析
考試是教學工作中的一個重要環節,通過考試教師既能了解學生的學習效果與教學效果,又能為教學管理提供信息和依據。在考試結束以后,教師對試卷進行分析,不但可以對試卷和考試作出適當的評價,為試卷的編制積累經驗,提高編制試卷水平,為修改試題和給題庫遴選試題提供依據,而且有助于充分地獲得考試提供的教學反饋信息,為改進教學提供依據,為考試講評準備材料。因此,對試卷質量的檢測與分析,是教學管理不可忽視的課題。本文根據教育測量學的有關理論,運用數理統計法對試卷質量進行了分析。
1.項目分析
項目分析就是根據試測結果對組成測驗的各個題目(項目)進行分析,從而評價題目質量,對題目進行篩選。
項目分析的目的是對考試結果進行統計分析,估計試題的難度、區分度。
1.1試題的難度分析
試題的難度是表示試題難易程度的指標。在能力測驗中,需要一個能夠反映難度水平的指標,通常用P來表示,其計算方法是以學生答對某題的比率來進行的。一般試題可分為兩種情況:像選擇題、填空題這樣只有答對和答錯兩種情況的,我們不妨稱其為二值題;還有像計算題及證明題這類需要分步得分的試題,我們可以稱其為多值題。這兩種試題的難度計算方法如下表:
值得注意的是,這樣算出的難度是得分率難度,越容易的題“難度”越大。對難度的評價可見下表:
一般來說,試題的P值應以0.2―0.8為宜。由于P值無等距性,因此無法對試題的難度差異作精確比較,也不能用于計算平均難度,為了對各試題作比較,通常要把P值轉換成標準難度Z,使之等距化。設U為與答錯率Q(Q=1-P)相對應的標準分數,標準難度的計算公式是:Z=4U+13。具體做法如下:
1)求出試題的答錯率Q。
2)由Q值對照“正態分布函數表”,查出Q對應的標準分數U。
3)將查到的數據帶入Z公式計算。
當P>0.5,Q<0.5,U<0,則Z<13;當P=0.5,Q=0.5,U=0,則Z=13;當P<0.5,Q>0.5,U>0,則Z>13。當Z=13時,試題的難度屬于中等水平。
1.2試題的區分度分析
試題的區分度也是評估試題質量的重要指標,通常用D來表示。考試的目的是為了將不同知識和能力水平的考生加以區分,每一試題都對考生有所區分,試題的區分度正反映了這種區分能力的大小。區分度高的試題能將不同水平的考生區分開來,也就是說,試題的區分度高,水平較高(總分較高)的考生該題的得分也較高;反之,區分度低的試題不能對考生進行很好的鑒別,使得水平高和水平低的考生得分差不多。因此,區分度的高低意味著試題對于學生能力的強弱是否能很好地鑒別。在實際教學中,兩端分組法是一種簡單普遍的求區分度法,它把總人數分出高分組和低分組(比例各占25%―33%),其計算方法見下表:
除了兩端分組法之外,通常還可以采用弗拉南根查表法:根據占總人數27%的高分組的答對率P和占總人數27%的底分組的答對率P,從專門的表中查得題目的區分度。
例如對某一題,高分組的答對率為94%,低分組的答對率為70%,那么,由弗拉南根查表可查得,其區分度為0.4。
對區分度的評價見下表:
一般來說,當D<0.20時,試題的區分度太低,必須淘汰或加以修改;當D≥0.40時,試題的區分度就非常好;通常試題的區分度在0.2―0.4之間。影響區分度的因素較多,其中最主要的是難度。難度太大或者太小,都可能使區分度變小;只有難度適中時,才可能有較高的區分度。
2.總體分析
試卷的質量不僅與試題的質量有關,而且與試題的選取、編制等因素有關。通常可用信度、考生成績的統計分布狀態來反映試卷的總體質量。
2.1試卷的信度分析
測驗和考試是測量受試者知識、能力、技能等方面的重要手段。凡測量必有一定的誤差,而誤差的大小,決定了測量結果的可信程度。如果誤差超出了規定的范圍,測量的結果就不可信了。試卷的信度就是衡量試卷可信程度的指標。如果用同一試卷測驗同一組學生,幾次測試的分數相差懸殊,那么這份試卷的信度就低;相反,如果幾次測量的分數相差甚微,那么,這份試卷的信度就高。試卷的信度有再測信度、等值復本信度和分半信度,下面我們逐一來看。
2.1.1再測信度
用同一份試卷相隔若干天后對同一組學生重測,計算兩次測試分數之間的相關系數,即得再測信度。再測信度能夠提供關于試卷的測量結果是否隨時間變化的信息。兩次測驗分數的差異主要來自測驗條件與受測者身心狀況的變化。再測信度高,說明試卷受學生狀況和測驗環境變化的影響小,可以認為該試卷是穩定的。但再測信度容易受到記憶的影響,所以,前后兩次施測的時間要適當。間隔時間太短,學生對第一次測驗記憶猶新;間隔時間太長,則學生的身心發展與教學效果等足以改變測驗分數的意義,所以,前后兩次施測的時間要適當。
2.1.2等值復本信度
用兩份等值平行的試卷測量同一組學生,再求得兩次測驗的相關系數,就得到等值復本信度。當兩次測驗同時連續施測時(為了抵消施測順序的影響,可以使半數學生先做A卷后做B卷,使另一半學生先做B卷后做A卷),兩份試卷分數的差異主要來自于兩份試卷在取樣上的差別,即兩份試卷的等值程度。如果兩份試卷在不同的時間施測,則分數的差異與兩份試卷的穩定性和等值性都有關系,這時所得的信度稱為再測等值復本信度。等值復本信度的局限在于,由于復本之間的相似性,記憶的影響仍然不能完全消除,而且編制兩份完全等值的試卷也比較困難。
2.1.3分半信度
在測驗沒有復本且只能實施一次的情況下,可將一張試卷分成難度、題型、分值完全對等的兩部分,兩部分得分的相關系數即為分半信度。計算分半信度先要對試卷分半,不同的分半法可能會得到不同的信度值,為了使兩半基本等值,可將試題按由易到難的順序編號,然后按奇數和偶數序號將試題分半。由于分半信度實際上是半張試卷的信度,試卷越長,試題越多,兩半分數的相關系數就越高,所以要用斯皮爾曼―布朗(Spearman-Brown)公式對信度值進行校正:試中r1為兩半分數的相關系數,r為校正后的分半信度。
現將信度估計的幾種方法在下表小結:
影響信度的因素有很多,比如測驗長度(測驗越長,題量越大,信度越高)、試題難度(難度為中等,有利于提高試卷信度)、樣本大小(樣本越大,分數分布越廣,信度越高)、試卷內容的復雜性(試卷內容同質性高,信度也高;試卷內容越龐雜,信度就越低)等。還有,學生參加測驗時的情緒狀態也會對測驗結果產生不同影響,所以試卷的信度不會達到1,但是,高質量的試卷可以最大限度地減少誤差,從而提高信度。
2.2試卷成績的頻數分布分析
頻數分布分析主要通過頻數分布曲線以及集中量數和差異量數來描述數據的分布特征。下面介紹它們的意義和優缺點,以利于試卷質量分析的普及和推廣。
2.2.1分數的頻數分布曲線
根據統計學的中心分布定理,只要考生足夠多,他們的水平一般應接近正態分布。判斷考試成績是否近似正態分布,最直觀和最有效的方法是作出考試成績的頻數分布曲線,看其是否接近正態。具體做法如下:
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A.將成績按百分制劃分為十個分數段(一般將5分作為一個分數段)。
B.在全部分數中確定各分數段人數。
C.分數為橫坐標,各個分數段的實際人數為縱坐標,建立坐標系。
D.描點、作圖。(如果90―100有6人,則可在坐標系中作出點(95,6))
E.將諸點連成光滑曲線即得成績分布曲線。
F.觀察分布曲線是否為正態。
依上法作出的曲線若為正態分布曲線,則成績統計分布較為正常。但如需深入了解和準確描述分數分布的特征,則必須進一步整理出原始分數并計算出描述分數分布特征的各種統計量數。
2.2.2集中量數
集中量數是描述一批分數的集中趨勢的量數。集中量數可用于參加同一考試的不同班級之間的比較。集中量數包括有平均數、中數和眾數。
平均數就是平均分,即原始數據的算術平均數。均數具有嚴密、可靠、容易計算的特點,其缺點是易受極端數據的影響,從而所損害其代表性。
中數,是指把所有考生從高到底排序時,處于之間位置上的那個分數(如果考生人數為偶數,那么中數取處于中間兩個數的平均值)。中數具有意義明確,不受極端數據影響的優點。當均數由于極端數據的存在而失去代表性時,中數可以作為這批數據的代表數值。中數的缺點是缺乏靈敏性,不如均數可靠,不能用代數方法計算。
眾數是原始分數中出現次數最多的分數。它只有在考生人數較多,且有明顯集中趨勢時才有意義。在考生人數較少的情況下,可能會沒有眾數,也可能會出現兩個或兩個以上的眾數。然而,這些情況出現的幾率會隨著考生人數的增加而減少。眾數的特點是用頻數的多少來反映集中趨勢,不受極端數據的影響,其頻數在總體中所占地比重越大,其代表性也就越強;其缺點是在反映集中趨勢上不如均數可靠,而且不能用代數方法準確計算。
2.2.3差異量數
差異量數是描述一批分數的差異程度或離散趨勢的統計量數。集中量數是一個點,表示各分數圍繞該點而分布;差異量數則是一段距離,表示各分數與某一量數或與中心點間相差的統計距離。只有知道了差異量數,才能了解集中量數的代表性。差異量數越小,集中量數的代表性就越大,反之亦然。差異量數包括有極差和標準差。
極差是包含全部分數在內的最小區間長度,即一批分數中最高分數與最低分數之差。極差在一定程度上反映了這批學生在學業上的最大差異。因此,如果最高分等于滿分,或者最低分為零分,又或者兩者同時成立,則表明這份試卷無法測出考生水平的最大差距。要適當調整部分試題的難度,才能測出考生真正的極差。極差具有計算簡單,意義明確的優點,其缺點是完全取決于最高和最低這兩個極端分數,而沒有反映出處于兩者之間的各分數的差異情況,因此,用它來描述離散趨勢的代表性是不合適的。
標準差也被稱為方差,是最為常用的、非常優良的差異量數。它是一批分數中每個分數與均數之差的平方和。如果極差和標準差都很小,有兩種情況:第一,它表明考生水平接近既沒有拔尖的,也沒有太差的;第二,表明這份試卷未能測量出學生在該學科水平上的實際差距。一般對于有數十或更多人參加的考試,第一種情況是十分罕見的。因此,若發現差異量數過小,首先應從試卷上找原因,調整試卷的難度。如果極差和標準差都很大,就表明學生的發展不平衡,水平較高和水平較低的考生為數不少,相對而言,處于均數(平均分)附近的考生較少,這時要注重對落后學生的培養。
通過對試卷的分析,從而發現教師、學生與命題等方面的成功與不足之處,并針對存在問題提出改進意見,提高教學效率,這也是本文的目的。
參考文獻:
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火藥是9世紀初或更早時間,由中國練丹師們發明的。10世紀,中國古代首先將火藥用于軍事。后來火藥由蒙古人和阿拉伯人傳入歐洲。直至19世紀,黑色炸藥一直是世界上唯一的爆炸材料。18世紀以后,化學作為一門科學有了迅速的發展。為炸藥原料的來源和合成及制備提供了條件,許多化學家致力于研制性能更好,威力更大的爆炸材料,使各種新型炸藥接涌現。
苦味酸──1771年由英國的P·沃爾夫首先合成。它是一種黃色結晶體,最初是作為黃色染料使用,1885年法國用它填炮彈之后,才在軍事上得到應用。黃色炸藥的名稱便由此而來。苦味酸是一種猛炸藥,在19世紀末使用非常廣泛。
雷汞──1779年由英國化學家E·霍 華德發明。雷汞是一種起爆藥,它用于配制火帽擊發藥和針刺藥,也可用于裝填爆破用的雷管。
硝化纖維(硝化棉)──1838年T·J·佩盧茲首先發現棉花浸于硝酸后可爆炸。1845年德國化學家C·F·舍恩拜因將棉花浸于硝酸和硫酸混合液中,洗掉多余的酸液,發明出硝化纖維。1860年,普魯士軍隊的少校E·鄶爾茨用硝化纖維制成槍、炮彈的發射藥。
硝化甘油──1846年意大利化學家A·索布雷把半份甘油滴入一份硝酸和兩份濃硫酸混合液中而首次制得。硝化甘油是一種烈性液提炸藥,輕微震動即會稱列爆炸,危險性大,不宜生產。1859年之后,瑞典的A·B·諾貝爾和他的父親及弟弟共同研究硝化甘油的安全生產方法,終于在1862年用 “溫熱法”降服了硝化甘油,使之能夠比較安全地成批生產。(圖)(諾貝爾像)
梯恩梯(TNT)──1863年由J·威爾勃蘭德發明。梯恩梯的化學成份為三硝基甲苯,這是一種威力很強而又相當安全的炸藥,即使被子彈擊穿一般也不會燃燒和起爆。它在20世紀初開始廣泛用于裝填各種彈藥和進行爆炸,逐漸取代了苦味酸。在第二次世界大戰結束前,梯恩梯一直是綜合性能最好的炸藥,被稱為 “炸藥之王”。
達納炸藥──1866年由A·B·諾貝爾發明。19世紀60年代,諾貝爾在法國繼續進行炸藥的研究。在一次事故中,他的弟弟被炸死。父親受重傷。法國政府在陸地上進行試驗。他只子租了一條駁船,在馬拉倫湖上尋起了新的實驗室。一次試驗中,一只裝有硝化甘油瓶破碎,流出的硝化甘油被瓶底下用來減少震動的惰性粉末硅土吸收。諾貝爾意外地發現,硝化甘油與硅土混合物不僅使炸藥威力不減,而且生產、使用和搬運更加安全。后來,他用木槳代替了奎土,制成了新的烈性炸藥──達納炸藥, “達納”一詞源于希臘文 “威力”。
1872年,諾貝爾又在硝化甘油中加入硝化纖維,制得一種樹膠樣的膠質炸藥──膠質達納炸藥,這是世界上第一種雙基炸藥。
無煙火藥──1884年由法國化學家、工程師P·維埃利最先發明。1845年由舍恩拜因發明的硝化纖維很不安定,曾多次發生火藥庫爆炸事故。維埃利將硝化纖維溶解在乙醚和乙醇里,加入適量安定劑,使之成為膠質,再壓成片狀,切條干燥硬化,便制成了第一種無煙火藥。這一發明具有極重要的意義。無煙火藥燃燒后沒有殘渣,不發或只發少量煙霧,卻可使發射彈丸的射程,彈道平直性和射擊精度均有誕生提供了彈藥方面的條件。馬克沁發明的重機槍,正是由于使用了無煙火藥,才得以具備實用價值。
1887年,諾貝爾用硝化甘油代替乙醚和乙醇,也制成了類似的無煙火藥。他還將將硝酸銨加入達納炸藥,代替部分硝化甘油,制成更加安全而廉價的 “特種達納炸藥”,又稱 “特強黃色火藥”。諾貝爾的眾多發明,使他無愧于 “現代炸藥之父”的贊譽。
黑索今──1899年由德國人亨寧發明的。在原子彈出現以前,它是威力最大的炸藥,又被稱為 “旋風炸藥”。在第二次世界大戰之后,曾取代了梯恩梯的 “炸藥之王”的寶座。
從1871年到1899年的30年問,西方的槍炮技術之所以能有一個較大的發展,是與這一時期化學領域在研制火藥方面所取得的卓越成就直接聯系在一起的。這一時期各國對火藥的研制都非常重視,涌現出了一批具有國際影響的火藥發明家和火藥制造公司,推出了10多項比較重要的新成果。
1873年德國化學家斯普倫格爾發現,由英國人沃爾夫在1771年研制的苦味酸可用雷管起爆。到1885年法國科學家特平開始用它作為炸藥裝填炮彈,這就是著名的黃色炸藥。它的威力要比黑火藥大得多,而且爆炸不產生濃烈的煙霧,人類正式進入了無煙火藥時代。到19世紀90年代,各國采用無煙火藥的火炮,其射程提高近一倍。直到第一次世界大戰期間,苦味酸依然是主要的軍用炸藥之一。
1875年,瑞典的著名化學家和工程師諾貝爾在他自己于1867年所發明代那買特炸藥中加入膠棉,成功地研制出爆膠。它比一般代那買特具有抗水性和更高的爆炸威力,成為取代黑色火藥的又一種重要的新型炸藥。以后諾貝爾又研制出一系列活性代那買特。
1877年,化學家約色林發明硝基胍,可以制成一種新的耐熱高能單體炸藥。1900年開始用作火藥組分,第一次世界大戰時德國開始將其用于彈體裝藥。
1877年化學家默頓斯還首次制得特屈兒。他先將N-二甲基苯胺與硫酸化合生成鹽,然后硝化而得到達種新型高能炸藥。該藥的爆熱達4600千焦/千克,1906年開始被正式作為炸藥使用,第一次世界大戰時用于裝填雷管和傳爆藥柱。
1884年法國人維埃耶首先使用醇、醚混合溶劑塑化硝化棉,制得單基火藥,稱硝化棉火藥,法國人又稱它為B火藥。其火藥力達900—1000千焦/干克,后被廣泛用作槍彈和炮彈的發射藥。
1888年,諾貝爾又推出了他的雙基火藥。他用60%硝化甘油加入40%低氮量的硝化棉研制而成,當時稱之為巴利斯太火藥。因含有纖維素硝酸酪和多元醇硝酸酪兩種主要能量組分,故又稱之為雙基火藥。兩年之后,英國人艾貝爾和迪尤爾另辟路徑,用丙酮和硝化甘油一起塑化高氮量的硝化棉,成功地研制出柯達型雙基火藥。雙基火藥克服了單基火藥的許多弱點,它的能量高、吸濕性小、物理安定性和彈道穩定性好,常用作大口徑火炮炮彈和火箭彈的裝藥。
1888年,杰克遜還研制出最早的耐熱炸藥三氨基三硝基苯。它并且具有性,易于壓裝成型,可制成高聚物粘結炸藥。當時因制造成本高未被采用,但到20世紀70年代后重新受到重視。
1891年,德國化學家豪澤曼對威爾布蘭德在1863年所發明的梯恩梯炸藥的生產方法進行了革新,采用三段硝化法。新的方法使得這種單體炸藥的工業化生產成為現實。1902年德國首次使用梯恩梯裝填彈藥,成為苦味酸的代替品,第二次世界大戰時,梯恩梯是最主要的軍用炸藥。
關健詞:公司捐贈 公司社會責任 激勵 約束
(一)公司捐贈的理論基礎:公司的社會責任
公司捐贈是指公司對非公司經營業的社會事業捐獻資金、實物、無形資產的行為,其理論基礎是公司應該承擔社會責任。
公司的社會責任是隨著公司法理論的發展而提出的。傳統的公司法理念認為公司存在的惟一目的就是為股東營利,公司管理人只對股東有相當于受托人的責任,公司的管理人員僅僅對股東的利益負責。但是隨著經濟發展所帶來的社會問題的逐漸增多,如環境污染、貧富差距等,越來越多的人認識到:公司不僅僅是一個營利性實體,同時也是社會的一員,公司除了謀求股東的最大利益外,還應注意社會整體的利益,以盡其社會責任。主張公司應負社會責任者,還提出了以下理由:(1)現代社會對公司組織的期待已由純粹的經濟組織轉變為兼具社會使命的組織。因此,公司應調整其角色,負起社會責任,否則可能危及公司存在的合法性。(2)公司追求的“利潤最大化”應從過去的短期目標更改為對長期目標的追求。因此,公司應當履行社會責任,改善公司所處的社會環境,從而有利于公司長期利益的實現。(3)社會上的很多問題是由公司所直接造成的,如環境污染,公司有義務幫助社會處理這些問題。(4)公司本身擁有很多資源可供解決社會問題。(5)公司承擔社會責任有利于提升自身形象,從而有利于公司的發展川。
目前,由公司擔負起部分社會責任,從而調和公司利益與社會利益,已是公司法發展的一大趨勢。根據美國法學研究院1984年制定的“公司治理原則:分析與建議”第2.01條的規定,公司社會責任的范疇按強制性的不同可分為三個層次:(1)強制性責任。公司同自然人一樣,必須遵守法律,在法律允許的范圍內活動。(2)道義性責任。可以適當考慮與公司經營中執行社會責任相符的倫理因素。(3)勸導性責任。可以基于公共福利、人道主義、教育和慈善的目的,從事合理的捐贈。根據這一分類標準,公司捐贈是屬于公司社會責任的一種,但它只是一種勸導性責任,具有單方性和自愿性的特點。因此,只能通過一些制度性安排與激勵機制來勸導公司承擔,而不能強制其承擔。
(二)公司捐贈的法律激勵
公司捐贈的主體,通常為一些有經濟實力的大型公司,其捐贈的對象通常為一些公益機構(如紅十字會、孤兒院),社會弱勢群體協會(如殘聯),公益性的“社會工程”(如希望工程).以及由于特定不可抗力引起的災難群體(如洪災地區群眾),這些捐贈行為在一定程度上緩解了政府的壓力。因此,很多國家和地區的法律規定了一系列制度和措施來鼓勵公司進行捐贈。
1.確認公司捐贈的合法性、有權性。公司的本質特征是其營利性,而公司捐贈行為并不能直接為公司帶來利潤,也不能使股東獲得股利。因此,首先要從制度上確認公司捐贈行為是否屬于超出“登記范圍,的越權行為,是否與其營利性的本質相違背,公司經營者是否有權就公司資產做出捐贈決定。
美國是較早對公司捐贈進行法律調整的國家之一。公司捐贈的合法性和有權性在美國也經歷了一個發展變化的過程間。早期的司法判例認為公司的目的就在于謀取“最大利益”,因此公司的任何行為(包括公益行為)都不得與之相抵觸,否則即為違法。在1919年著名的“道濟訴福特汽車公司”( Dodge V Ford Motor Co.)案中,福特汽車公司董事長兼總經理Henrv Ford在少數股東反對下,運用其權力,保留部分公司股利擴廠增產,以便降低汽車價格,使美國大眾得到優惠。法院認為“商事公司是為使股東獲利而成立并存續的,董事只能為此目的行使權利,其自由裁量權也只限于選擇為達到該目的的方式而已,董事不得改變這一目的。”本案中,"Ford先生之構想固然可敬,但不應慷他人(股東)之慨,因為公司畢竟不是慈善機構。”隨著時代和社會的發展,這一傳統觀念在20世紀中葉已經改變。1953年的“史密斯公司訴巴樓,(A P Smith 11-lanufacturing Co. V Barlow)案中,該公司捐給普林斯敦大學1500美元,公司股東以捐款行為是越權行為而提起訴訟。公司管理人員認為該捐款有利于改善公司環境,提高公司形象,社會大眾也對此類“社會性‘’的捐款行為有所期待,因此該捐款行為并非越權行為。法院最終判決支持該公司的捐款行為,認為該捐款行為有助于公司目的的實現,是公司的隱含權限。另外,公司對私人學術機構在合理范圍內的捐贈,對于公司所處的“民主制度”及“自由企業經濟”的維持,至為重要,因此其捐款行為可認為已被正當化,應不構成越權行為。
現代的美國案例更進一步拋棄前述值接利益.,的測試標準,直接允許商業公司為公共福抵、人道、教育或慈善等目的使用公司資源。其轉變的理由,主要認為維持健全的社會制度,當然有助于長期的公司目的的達成。美國法律研究院于1984年通過的‘公司治理之原則:分析與建議”第2.01條規定:“商業公司從事商業行為,應以提升公司利潤與股東利得為目標:惟有下述情形之一者,則不問公司利潤與股東利得是否因此提升:……(3)得為公共福抵、人道主義、教育與慈善目的,捐獻合理數目之公司資源:”另外,《模范商業公司法》第4條第項規定:“每一公司得為公共福抵、慈善、科學或教育之目的而為捐贈……。
關鍵詞:卷煙 檢測 回收 技術開發
中圖分類號:TS4 文獻標識碼:A 文章編號:1672-3791(2013)07(c)-0081-02
要提高卷煙的生產水平,檢測技術是重要一環。盡管隨著科學技術的發展,卷煙制造業中的檢測技術較以前已經有了質的飛躍,但是當前所使用的檢測技術仍存在諸多不足之處。鋼印、鋁箔紙的檢測技術、卷煙的圓周檢測技術等都存在很多缺陷,這些缺陷嚴重制約了卷煙企業的發展,使得企業的產品質量水平長期停滯不前。在這一形勢下,卷煙制造中檢測技術的開發與改造就成為刻不容緩的時代要求。
1 當前檢測技術的不足
首先,目前煙支鋼印的檢測技術主要采用的是傳統的光電傳感器、顏色傳感器。但是,隨著企業對品牌效應的重視程度提高,對產品質量的要求也有的大幅提高,傳統的檢測技術由于合格率較低,已經無法達到市場需求。目前,卷煙的鋼印生產中經常會出現諸如鋼印污點、位置跑偏、濃度不均,甚至于圖案及鋼號使用錯誤的問題。其次,當前對煙支直徑圓周的檢測主要采用氣流壓力檢測法。這種檢測技術雖然簡單易操作,但是檢測頭極易受到乳膠、粉塵等影響,直接影響到檢測數據的穩定度與準確度;同時,由于氣壓檢測法不會對煙支的圓周進行掃描,這就直接導致無法得知煙支的圓度。再者,出于降低成本和環保的目的,現今煙廠均采用新型環保鋁箔紙GDX2作為小包煙的內襯紙。雖然其節能降耗及環保的優勢給煙廠帶來了良好的經濟效益和社會效益,但是由于新型材料金屬含量的大幅降低,原有的電感原理檢測技術已失效,可能導致鋁箔紙有缺陷的小包煙流入市場,從而嚴重影響到企業的產品質量和聲譽。
在當前檢測技術已不能滿足現實需要的情形下,各種新型檢測技術正在不斷被開發與改造。如煙支鋼印在線視覺檢測,GDX2鋁紙在線視覺檢測,激光CCD煙支圓周在線檢測等技術正是針對上述不足應運而生,并不斷被應用和推廣。
2 在線視覺檢測技術
針對煙支鋼印檢測技術的不足及新型鋁箔紙檢測問題,技術開發部門已經開發出相應的在線視覺檢測技術。這項技術主要依賴于一套以高速視覺影像系統來檢測產品缺陷的檢測系統,同時輔以剔除功能。其原理是通過高速CCD攝像頭對鋼印或者鋁箔紙進行定位拍照,并將所得圖像以數字形式傳輸至圖像處理系統,再通過控制器對數據進行分析處理,將所得結果與內存中存儲的位置、灰度等標準圖像信息進行對比,即可檢測出相應的鋼印或錫箔紙是否合格。與此同時,剔除裝置則會根據同步時鐘脈沖找出不合格產品,并將之剔除。
在鋼印檢測中,這種檢測技術主要檢測鋼印位置及油墨狀態。一旦發現鋼印位置發生水平、垂直偏差,鋼印過濃、過淡,或者鋼印污點這些問題,剔除功能則會自發啟動。剔除時一般采用自動剔除方式剔除單支卷煙。系統的功能分為檢測、管控、告警、數據處理和遠程管理幾類。其中,檢測又分為缺陷檢測和系統全檢,缺陷檢測包含野墨、缺損、套色鋼印位置、鋼印重疊、鋼印深淺不一、油墨過濃過淡檢測,而系統全檢則是對每一支煙進行以上缺陷的檢測;管控功能并不僅僅局限于自動剔除這一項,當出現連續缺陷數目達到設定值時,主機將自動停機,并做出告警提示,同時,還具備一鍵換牌、自動換班和權限管理功能;告警功能也可分為預警功能、告警分類和自診斷告警;數據處理功能也相當多樣化,包含了數據統計、數據查詢及故障圖片查詢功能;遠程管理則屬于較為新穎的功能,通過這一功能,可以實現遠程數據、圖片查詢,以及遠程設備調試。
而在GDX2新型鋁箔紙檢測中,檢測功能主要分三個方面:針對鋁箔紙缺失、褶皺、破損、拉頭缺失等狀況的鋁箔紙檢測;針對內卡缺失、錯位等狀況的內卡缺陷檢測;針對盒皮紙缺失、殘缺、翹邊、反面等狀況的盒皮紙缺陷。其管控功能和數據管理功能均類似于鋼印檢測的相應功能。
這種在線視覺檢測系統可以杜絕質量事故和連續大量廢煙的產生,因此可有效減少物料損耗,大大提高生產效率,減少后續廢料煙回收的工作量。經過實際應用發現該系統可實現高精度全檢,正確率達到98%,有效提高了產品工藝檢測手段及生產管理水平。該系統可以完全杜絕鋼印連續性及偶發性質量印刷質量問題,不僅有效提高了產品質量水平,減少質量事故的發生,也為企業塑造了良好的品牌形象,提升了企業信譽度。各項數據即時動態化顯示有效解決了固有質量問題和生產使用過程中斷殘缺損等老化現象,有助于生產人員掌握其使用規律;同時,極大方便了設備維護和修理工作。高度自動化的檢測技術也可大大降低勞動強度,提高作業效率及設備綜合的使用率。
3 在線煙支圓周檢測系統
上文已經提及,氣流壓力法檢測煙支直徑、圓周很難獲得精確結果,而基于CCD激光傳感器的在線煙支圓周檢測系統則圓滿解決了這一問題。這套檢測系統由激光測頭、影響處理器、調整機構和人機界面幾個部分組成。這套檢測系統通過激光光源發出光束,光束經過煙支在接收器上投出陰影,傳感器則通過對陰影長度的測量和計算得出煙支直徑,并且通過步進電機帶動激光傳感器探頭圍繞煙支180°轉動,實現對煙支的全面檢測,從而得出其平均圓周和圓度。
這一檢測系統具有測量與顯示、伺服調整、剔除、聲光報警和停機這幾項功能。這些功能決定了其具有諸多優點—— 它不受煙支抖動、環境溫度變化影響,可以實現高速、高精度測量;可以同時得到圓周、圓度數據,檢測效率高;具有自清潔功能,可保證自身不受煙塵、乳膠等雜質影響;具有反饋控制功能,可自動調整直徑,將生產的煙支直徑控制在設定范圍內。這些優點就意味著這種檢測技術可以極大地降低成本,提高經濟效益。
4 相關拓展技術
上述檢測技術均具備剔除功能,而若被剔除的煙支無論好壞,均以廢煙處理,則會造成巨大的資源浪費及有效作業率的降低,這些不合格產品僅僅是部分不合格,而其中往往有大量完好的煙絲,以及嘴棒、水松紙、盤紙、膠水等輔材,即使是被剔除的煙支,其中也不乏因失誤錯被剔除的合格產品。因此,卷煙生產在具備完備的檢測技術的同時,應當輔以復選回收技術。
GDX2包裝機煙支復選回收系統是解決上述浪費現象的有力武器。在這套裝置中,煙支接收、阻擋裝置完成煙支的接收以及出現殘次煙支、包裝機低速時的阻擋任務;緊接著,煙庫緩存裝置中則儲存著待檢測煙支;煙支的輸送、檢測和剔除在單支煙 輸送裝置中完成;隨后,合格煙支將由層降裝盤裝置收集;相關數據會發送到煙支檢測模塊,并進行數據處理;中央處理系統負責信息處理和邏輯運算。當然裝置的構成不止于此,輸入輸出系統、觸摸屏顯示器、蜂鳴器和警示器以及氣動部分也都發揮著重要的作用。
這套復選回收系統主要有檢測、管控和數據處理三項功能。檢測功能即是對模盒剔除的煙支進行空頭和缺嘴檢測。管控功能這一環節中,系統先對煙支輸送模盒部位剔除的煙支進行接收,再對接收到的煙支進行識別和剔除,然后對分選出的好煙進行回收,并輔以根據現場班次時間自動換班及聲光報警功能。而所謂的數據管理則是分班次對已統計數據進行保存。
這套復選回收系統具有相當多的優點。首先,這套設備的所有動作都獨立于卷煙機組和包裝機組之外,不改變原有的工作流程,這就保證了在降低生產消耗的同時,不會對原有機組的運行帶來沖擊,有效防止了新的設備故障的出現;其次,在進行檢測時,所有煙支保持在同一直線運動,且運行速度適當降低,這就保證了檢測的可靠性;再者,這套裝置采用了“無動力”的接收方式,即接收煙支過程中煙支與接收裝置之間不會發生直接碰撞,這就很好地保護了煙支,有效防止了煙支的再次造末。另外,復選回收系統還具有運行穩定性高,安裝維修方便可靠,對煙廠現場整體布局影響小等特點。有效地利用和推廣這套裝置,可以極大地減少浪費,提高工作效率,具有極大的經濟效益和社會效益。
5 結語
隨著科學技術的發展,各種高新科技及新興材料將得到廣泛應用。卷煙制造業要想在市場中占有一席之地,就必須牢記科學技術是第一生產力,狠抓技術開發與創新。不僅僅是檢測技術的提升,生產銷售中每一環節的技術發展都將為整個企業的發展帶來不可估量的經濟效益,技術開發與改造也將作為卷煙制造業的重中之重而長期存在。
參考文獻
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