研究背景
造纸产业作为我国可持续发展的重要产业之一，产品被广泛应用于人们生活、文化传播等各个领域，推动了国民经济的快速增长[[1]]。随着人们对纸张质量要求不断提高，“轻型纸”正逐步被重视，并得到了广泛的应用。
“轻型纸”的性能比一般书版纸性能强，具有很好的印刷适性。为此，行业中对“轻型纸”的定量，厚度，平滑度，白度，不透明度等性能指标进行了测试。如果企业生产过程参数严重依赖操作人员的生产经验，那么必将导致产品质量的波动较大。而国内大部分生活用纸制造企业以单质量指标范围来判断纸的质量合格与否，未考虑到各质量指标之间存在一定的相关性，例如柔软度和抗张强度之间存在强相关性。单指标判断方法的缺陷是：虽然合格产品的每个指标均处在标准范围内，但是指标之间的相关性打破，还是存在潜在的质量问题[[2]]。
本此研究通过获取A企业同一时间段内所有检测合格的成纸质量数据，共459组，以这些数据为支撑，将多元统计分析（MSA）运用在轻型纸质量异常分析中，并计算综合变量贡献率来分析异常原因。同时，还要借鉴一些发达国家的造纸控制技术，提高监测质量，为实现我国造纸业循环低碳、绿色经济的战略性发展目标[[3]]。
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- 研究目的
轻型纸由如下一些特点：
- “轻型纸”表面强度大，纸面比较挺。因此，“轻型纸”可以顺利通过印刷机，不易出现荷叶边、走纸赶褶等故障。在对使用“轻型纸”印制的图书检测来看，整体上不但褶子少，而且成型工艺很到位，图书质量比较好；
- “轻型纸”的含水量及伸缩性比较稳定，适于印刷各种彩色或黑白画刊及图书等；
- “轻型纸”有一定的松厚度，油墨吸收性好。因此，在“轻型纸”上印出的各种文字着墨效果好，印迹均匀一致奠定了基础；
- “轻型纸”具有很好的着墨渗透干燥性，减少了印刷过程中页面粘脏、蹭脏，可保持印品表面洁净；
- 由于“轻型纸”改善了拉毛、掉粉等缺陷，因此用“轻型纸”印出产品图文清晰、秀丽，其页面也非常洁净，成品质量稳定[[4]]。
鉴于“轻型纸”有如上等特点，且造纸过程成纸质量的监控对于造纸过程的正常运行和质量保证具有重要意义，所以本次研究主题为“轻型纸”成纸质量监测。通过毕业论文设计的训练，可以使学生深入了解造纸企业实际的成纸质量指标体系以及统计过程监测基本理论方法。具体如下：
- 掌握工艺设计的基本步骤和方法；
- 了解“轻型纸”成纸质量指标体系，各指标间关系；
- 熟练掌握Endnote文献管理应用和Python等编程软件；
- 增强沟通能力以及团队合作意识；
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将理论知识与实践结合起来，设计好“轻型纸”成纸质量的多元统计过程监测系统。
- 国内外造纸过程成纸质量监测的研究进展
1998年A.L.Guillory[[5]]首次提出可将统计过程控制（Statistical Process Control,简称SPC）用于造纸企业产品质量管理中，根据正负3西格玛原则的简单公式计算出控制图上下限，异常识别率可达到99.7%，但其只是提出了一种概念，并没有在实际生产中应用；到了1994年Ho T和Henriksson C[[6]]将SPC用于漂白化学热磨机械浆厂质量管理中，减少了产品质量的异常波动，将白度和游离度的分布均匀性分别提高了60%和26%，虽然其将SPC应用于实际生产中，但是其人工采集数据的方式，对于造纸这个流程工业来说比较耗时费力，所以还不能在实际生产中推广；到了1996年Mayeaux H[[7]]提出了使用在线SPC技术对造纸企业产品质量进行监测，通过与计算机技术的结合，创建正确的阈值和操作参数，就可以充分利用统计过程控制系统的能力对生产过程进行监测，但是受制于当年额技术弱后，制造业信息集成还不够成熟。到了2002年制造业信息集成已逐渐成熟，Ho T和Henriksson C[[8]]将SPC模型与工厂计算机信息系统（MOPS）结合，可实时反馈提醒操作人员异常的数据点；到2005年MSPC(Multivariate Statistical Process Control多元统计过程控制)开始流行，MSPC最早由Macgregor J F和Kourti T[[9]]于1995年提出，随后MSPC在化工和生物等工业界领域得到广泛应用[[10]][[11]][[12]]，但是未出现在造纸领域的应用。
国内方面，最早1982年章渭基[[13]]等学者才开始普及SPC质量管理技术，1996年高蔚[[14]]等学者将统计过程控制应用在压铸纸厂中，提高了压铸纸的光泽度与剥离度，由于不能信息化，所以难以在实际生产中得到推广。2001年罗晓[[15]]等学者将SPC与PLS（偏最小二乘法）结合，采用统计回归的方式创建了造纸过程的水分软测量模型，并对水分进行监测。此时SPC已成为主流的生产管理方法，但是有些生产过程是多变量协同的，需要对整体进行管理；到了2004年浙江大学单鸿亮[[16]]提出利用多变量统计过程控制方法监测纸浆造纸生产过程的间歇蒸煮，达到保质、高产、节能的目标，这是国内首次将MSPC 用于造纸过程中；随后南京林业大学的朱英[[17]]、江苏大学的席竟汇[[18]]和华南理工大学的张翔宇[[19]]分别利用SPC研究了不同的造纸对象，解决了相应的实际问题，到时未考虑到变量之间的整体性，只是对单变量进行监测；2014年华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室的陶二盼[[20]]将MSPC用于造纸污水处理故障检测中，这是在造纸领域的首次应用。
所以综上，国内外大多数造纸企业都是以单一质量指标范围来判断产品质量合格与否，并未考虑到各指标之间的相关性。
