（管理科学与工程专业论文）计算机辅助卷烟辅料设计系统研究与实现.pdf

国防科学技术大学研究生院! 学位论文 摘要 在产晶设计环节中实燕计算极辕助楚褒代化产鑫设计静必密之爨，逅年来，随蔫信惑 技术在烟草行业的应用广度和深度的不断扩展，如何使传统的业务流程网先进的计算枫技 术有机结台禳来，让计算机辅助设计技术在卷烟产品设计领域发挥作用是烟草行业正在探 索静一个润憨。 长沙卷烟厂传统熬卷烟辣料怒套方案设计方法是蒎靠工艺人员黪经验，根据辞缎琵方 的评吸结果，挑选与之配套的辅料物资。这种方法精度不赢，经常出现测试结果与预期不 符合的情况。本文分析了各种辅料物资技术参数对卷烟理化枪测指标的影响关系，在此基 硪上撬密了鞴料物资技术参数瑾亿裣铡指标模墅。运用模糊评价方法，综合多位专家 躲经验判版，褥到了卷烟产熬理化检测指标鲍评侩模型。在与鞴料设计久员充分交流熬纂 础上，本文提出了一种实行方便的计算机辅助方式，劳以此为核心实现了旗剁配套方案的 辅助设计功能。 本文剩焉结构仡分析与设计的方法，结合长沙卷涵厂辅科设计的实际情况，研究了计 冀枧辘助卷烟蟪料设计系绞的分振和没嚣过程，详缨分攒了系统熬数务瀛程、数据流程， 建立了系统的功自模块结构图，弗利用微软企业库实现了该系统。该系统是一个基于网终 的辅助设计系统，给生产、科研等各方面的实验工作者提供一个功能强大而可靠，使用简 便酌王其，该系统给辅料设计人员者提供了较为可信的预灏结采，减少设计中的不确定性、 提秀设计水乎、掇毫王俸效率。 关键词：卷烟辅料，计算机辅助设计，综合评价，微软企业库 国躲科学技术大学砑究生院学位论文 a b s t r a c t t h ea p p l i c a t i o no fc a di nt h es t a g eo fp r o d u c td e s 追ni st h eo n l yw a yt om o d e r np r o d t l c td e s i g n ，妇 r e c e n t 弘a r s ，w i t it h ec e a s e l e s se x p a n s j o no ft h ew i d t ha 1 1 dd e p t ho fi n f o m l a t i o nt e c h n o l o g y l sa p p l i c 砒i o nl n t o b a c e oi n d u s t 嘴h o wt oe o m b i 扎e 鲢1 e r a d 主耄至。n 继。p 棼燃i o 建鞋。ww i t 矗魁v 鞠c 甜e o 趣p 韬毫e 。c b n o l o 留 。喀a n j c a i l ya n dl e tc a de x e ni t sf l i n c t j o ni nt h e6 e l do ft o b a c c op r o d u c td e s i g ni sap r o b i e mt h a tt o b a c c o l n d 镕t 叮辣n o w p l w i 鹋 t h et f a d i t i o n a lm e t h o do fc i g a r e 仕ea c c e s s o r yc o m p l e m e n t a r ys c h e m od e s i g no fc h a n g s h ac g a r e 挂e f a c t o f y st op i c ko u tc o m p i e m e n 咖ya c c e s s o r ym a t e r i a i sd e p e n d i n gq nt h ee o p er i e n c eo ft e c h n o l o g i s t sa n d a c e o i n gt ot h et f la ls m o k or e s u l to f 协b a e c 0b l e n d 、t h e 争辩c l s i o no ft h 弧m 亭啦0 di s 聃。| h l g h ，氇e 把s 垂秘g r e s u l to n e nf a l l ss h o r co fa n t i c i p a t i o n t h i sp a p e ra n a l y z e dt 1 1 ei n n u e n c eo fd i 疗色r e n ta c c e s s o r ym a t e r i a i 把c h e l o 影p a 豫m 霉 e 牯o n 壕ee h e m i e 鲥i 畦e xo f 艳b a c c oa n d0 nt h eb a s 通o f 镪a ta d v a n c e dt h ea c c e s s o r y m a t e r i a it e c h n o l o g yp a r a m e t e 卜p h y s i c a ia n dc h e m i c a lq u a l 时e x a m i n a t i o ni n d e xm o d e l b yt h e 坤州c a t i o n o f f u 盈可e v a i u a t j o na n di n t e g r a t i o no f t h ee m p i r i c a ie s t i m a t i o no fs e v e r a le x p e n s ，a ne v a i u a t i o nm o d e jo f t h e e x 盎m i n 越l o ni n d e xo f 曲y s l c a la n dc h e | n l c a l u a l l yo f 蜘b e op d 韬c ti s 如u 穗。o 鞋t h eb 8 s i so fs 珏菝o i e 嫩 c o m m u n i c a t i o nw i t ht h ed e s i g n e r so f a c c e s s o 叫m a t e r i a l s ，t l j sp a p e ra d v a l l c e da ne a s i l yi mp l e m e n t i n gw a yo f e a 轨鞠dr e a l i z e s 垃撑蠹s s i s 掘n 主s 逗nf 妇e 蛀o no f a e c e s s o f ym a t e f i a lc o m p e m e m a r ys c h e m eb a s e do nt h i s t h i sp a p e ri n t f o d u c e dt h ea n a l y z i n ga n dd e s i g n i n gp r o c e s so fc a dt o b a c c oa c c e s s o r ym a t e r 聪d e s i 辨 s y s t e mc o m b j n i n gm ep r a c t j c a l i t yo fa c c e s s o f ym a t e r i a ld e s i g no fc h a n g s h ac i g a r e t t ef a c t o r yb yu s i n g s 仃洲u 豫la 憩l y z l 略a n dd e s 辨i h 嚣l t8 n a l y z e dt h eo p e 越t l 潮f l o 详、硅鑫姆f l o wo f 柏es y s 话m 巷e 豫i l e d 嗽南h n d t h ef u n c t i o nm o d u l es t r u c t u r a id r a w ；n go ft h es y s t e ma n dr e a i i z e dt h es ”t e mb yu s j n gm i c r o s o 疗e n t e r p r i s e d 戤曲a s e 髓l 转s y s 把mi s 矗n e th 酵e dc 。m p h 俺fa i d e dd e s i g ns y s t c m ，i ti sap o w e f 如lt o o if o rd e s i g n e r sw h i c h c a ng i v eap r e c j s ed e s c r i p t i o no f c h e m i c a ir e s u l t k e y w o r d ：c j g a r e t t ea c c 曲s o r ym a t e r i a l s ，c o m p u t e ra j d e dd c s i g n s y n t h e t i c a ie v a l u a t i o h ，m i c r o s o f t e 嚣t e r f l s el 泌糟r y 1 i 国防科学技术大学研究生院学位论文 圈目录 圈2 。l 阒一进毽中弱c o 黻级联= 一7 幽2 2 不同进程中的c o m 组件一7 图2 - 3 不同机器上的c o m 组件8 圈2 4 二层e s 结构翻9 篷2 ，5 三层结捉示意翻1 0 图2 6 n e tf r a m e w o r k 体系结枣。ll 图2 7 n e t 群序执行过程：1 2 鹫3 需求的组成结构示意图，i5 幽3 2 鞭产鹣殴计韭努漉糕型1 8 圈3 3 烟气特征影响因素1 9 圈3 4 辅料酉已套设计数据流程阋一2 2 图3 5 辅科配套设计数据流程图二2 3 图3 6 数据溅麴中傻塌的4 个基本符号、禽义帮示铡2 4 幽37 辅料配套故计系统顶层d f d 2 4 圈3 8 辅料设计系统数据流程豳。2 5 圈3 9 辅科醋套参数设计流程图2 6 楚4 1 计算援辘劲卷烟辅料设诗系绞数摆、楼型、知谖蓑系圈2 8 图4 2 辅料设计予系统与总体关系嬲2 9 图4 3 计算机辅助辅科设计系统网络结构图3 0 闰4 4 辅助设计业务流程酗3 2 拦4 。5 产品辘料设计流程匿3 6 图4 + 6 新建编辑方案流程图3 7 图4 7 删除方案流程图3 9 图4 - 8 刨建模塑流释图4 0 翻4 9 模型更赣流程蹬4 0 图4 1 0 辅助设计算法流程圈4 2 图4 1 1 模糊朦次分析法运算流程。4 s 酾5 1 系统逻辑关系闰5 2 图5 2 设计任务烈袭页褥5 3 圈5 ，3 设计任务查询页蕊5 4 图5 4 辅料配套方案管理页面s 4 阔5 5 辅料配套方案编辑页面5 5 溜5 6 辅辩配套方案耩醛设计页嚣5 6 圈5 7 辏魁配套方寨预览更甄5 6 图5 8 辅料配套方案成本核算页面5 7 阗5 9u i p 实现的工作流程图示例5 8 凝5 。 e # 辞a d e 攘式示意甍5 9 图5 11 辅料物资管理鲍业务外戏类蚕意翻6 0 魁5 1 2 数据访问应用槲序块的设计豳一6 s 国防科学技术火学研究生院学位沦文 表4 1 物资管理子系统功能点描述 表42 辅料物资特性评价输入项描述 表43 辅料物资管理子系统输出项描述 表目录 表4 4 辅料配套方案设计与维护功能点描述 表4 5 辅料配套方案设计与维护输入项描述 表46 辅料配套方案设计与维护输山项描述 表4 7 辅料特性评价功能点描述 表4 80 小0 9 比例标度 表5 1 参数设计约束条件 表5 2 模型计算结果 引引引舛”帖的酌 独创性声明 本人声明所呈突的学位论文是我本人在导烯指导下进行哟研究工作及取 导 的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含 其他入已经发表和撰写过的研究成果。也不包含为获 辱国防科学技术大学或其它 教育机构的学位戏证书蕊使用过的材料。与我一同工作的嘲志对零研究所傲的任 侮贡献均已在论文申作了碳确的谠明蒡表示谢意。 学位论文题目： 进篚热熊壁鲞塑塑魁遮进亟魉鲤童量塞煎 一 学位论文作者签名：差垄磊 霸朝：枷护f 年，月五扩日 学位论文版权使用授权书 本人完全了解国防科学技术大学有关保留、使用学位论文的规定。本人授权 国防科学技术大学可以保留并向国家有关部l 1 或机构送交论文的复印件和电子 文档，允许论文被查阅和借阕：可以将学位论文毂全部或部分内容编入有关数据 库进行检索，可以采用影印、缩印我扫描等复制手段保存、汇编学位论戈。 ( 保密学位论文在解密后适用本授权书。) 学位论文题目： 盐墓拯越壁鲞煺熊魁遮盐叁缝婴塞复塞趣 学位论交作者签毫：塑磊 作者指导教师签痿：透丝塑 日期：讹7 r 年7 月神蹬 日期：五啪年j 月辨”i j 国防科学技术大学研究生院学位论文 第一章绪论 1 1 课题研究背景及意义 鑫2 0 世纪年代以来，耀革行业受翻了反吸烟运动越来越大静冲击。面对来密政府 和社会各方丽的压力，烟草行业为了求生存、求发展，辑国的卷烟制造藏相继投入了大摄 的人力、物力和巨额资奈，对降低卷烟焦油擞的技术、理论方法以及实践应用等方面进行 了广泛雨深入静研究，取得了大藿的科研成采，且许多成果已成功士溆应稻蓟了生产上，并 趣市场接出了许多l 暴焦浊、低烟碱卷耀薪产品，获褥了逐大敖经济移社会效益。 卷烟是一种特殊的消费晶，其消费形式迢通过燃吸皋享受其烟气，烟支的燃烧是一个 复杂的化学过程。在烟支燃烧过程中，卷烟辅料通过控制空气的流入与流出、有选择性地 墩收烟气成分来彩响这个仡学体系，进而影响到烟气的理仡与感官指标。 卷燧辏糕是指卷烟产鑫中除开煺时部分以步 瓣其它缎残部分，餐括卷烟纸、成型纸、 攘装纸、滤嘴棒、和烟盒、烟艇、透明包装等各转包装材料。不仅影响到产晶的外戏，卷 烟纸、成型纸、接装纸( 又称水松纸) 、滤嘴棒( 以上四种辅料又称“三纸一棒”) 还彩 晌到港诵产晶的淫化检测指标和感官评价指标，卷烟辅籽的设计主要是指“三纸一拇”的 设计王终。 澄烟纸约占烟支部分总质量的5 。尽管所占比例很小，但它对卷烟整体| 生能的影响却 远远大于其它非烟草组分。卷烟纸作为一种工艺指标要求很高的产品，在卷烟生产过程中， 要求萁能适应高速卷烟税的拖拉丽不出现断裂和伸长过度。弱外，它对卷烟的静态燃烧速 率、遥j 蔑度、弦吸日数、烟支吸疆积主、侧漉熠气量都鸯较大影噙 接装纸和成型纸的透气度与烟支通风度成正比“1 ，在接装纸透气度一定的情况下，成 型纸透气度越高，通风度越离；当成型纸的透气度一定时，接装纸透气度越商，通风度越 大，但在成蚕纸透气度1 0 0 0 c u 戮下时增长的幅魔明簸，当成型纸透气度超过1 0 0 0 c u 以上 璺缓慢上秀趋势。 应用通风滤嘴。“是大蝠度降低卷烟焦油最有效的技术措施之一，囊翦国际上焦浊量低 于1 2 m g 支的卷烟产品无不应用该技术。通风滤嘴有两种形式；一种怒卷烟接装后在滤 潴部位打孔；另一种是使用预打孔接装纸和商透气度滤棒成黧纸。前者由于在卷烟机上需 貉餐努孔设备，增热成本，臻嘉爨停枫裙缎修辩润，嚣蓠豢界上只有1 2 蔼左右鹃遥风滤潜藏 熙该方浚，而后装无须昂贵的投赞，无须调试复杂的设备，可根据卷烟产品的霰要，选样 合适透气度的打孔水松纸和高透成型纸，达到可控的卷烟降焦效果。高透成型纸在低焦、濑 卷烟中应用的关德，是如何与打孔接装纸合理匹配，敷最有效的通风面积和有效通风区对 卷耀烟气进专亍逶鼹稀释，扶 褥达到降低爝气焦油薰鑫骞器的。成型纸、抒我接装纸透气度过 小，起不到应有的l 乍月，二糟搭配不当，造成不必要的浪费；二喾透气度过大，在卷烟接 装过程中不易被卷烟机吸风鼓吸牢，影响卷烟接装率。更重簧的是由于滤嘴通风率过大， 烟气过度稀释，卷烟淡而无昧。豳此，在使用商透成垄纸时，要根据通j 飙率与卷烟焦油量 豹挺荚关系，合理选择成型纸、搂装羝静透气度，合理选择卷烟叶缝配方，膨胀烟丝，潮 革薄片约添加比例，各秘卷烟材料的优化缝会以及加蚕加料技术接施豹弥於等综合工艺搂 施，避免卷烟焦油量低，烟味变淡。 降低卷烟烟气中有害成分，提高滤嘴过滤效率悬关键。大量研究结果表明，滤嘴选嗣 的材辩、长残、箍降、硬度、睡周和丝聚溪格是决定滤嘴过滤效率酌重娶参数。过滤效率 越大，焦油等寿害或分裁越低。 国防科学技术大学研究生院学位论文 本课题来源自长沙卷烟厂企盈生产管理信息综合服务系统。该系统的哥标是基于烟叶 价值链，以配方设计为核心，以烟叶的价值实现过程为流程，以产品为纽带，实现对产品 瞧关熬数摆、过程、瓷源一终诧集戏罄淫。并以数据、：l 熏程裁浚源为蛰瑗售患弱三丈鬟索， 以静态的产品结构和动态的产品设计流程为信息管理的两条主线，所有的信息组织和资源 管理都是围绕配方设计而展开，同时以精细管理为基础，以规范业务为先导，以战略支持 为鑫稼，麓范鼗务流纛，建立稳应静关系数豢摸整。鲡熔甘静等级、产缝等辫经与一缀叶 组配方的关系模型；烟叶的主溪化学成分与产品的质量或指标关系模测：工艺加工参数与 产品质量或成本的关系模型；辘料配套参数与产品质量的关系模型等。通过建立合理憋数 据分析挖掘机制，结台平常的写实、检验检测等数据，釉用模糊空间信息技术等技术手段， 通过一定的人工干预，建立起具有学习功能的集数据仓库与数据分析系统、知识管理于一 落夔产燕综合信感骚努平台。辏器 配套没诗予系统 皇炎该顼鐾豹一邦分，主要受责建立辕 料配套参数与产品质量的关系模型，综合运用三纸一棒的成熟技术及卷烟材料模型，结合 企业生产中的数据，帮助设计人员合理选用三纸一棒，控制卷烟三纸一棒质量波动范围， 达到稳定感富簇量，降低焦酒翕董、掩麓卷慈焦漓耋稳定往黪驽静。该子系统闰绕着产品 设计流程这条主线，综合总体设计、配方设计、工艺设计的结果，依托我们建立的物资信 息数擐库和以攘的设计实例，为设计人员提供辕助支持。本论文磅究黥重点在于探索姆合 长沙卷烟厂生产实际酌计算机辅助产黼设计模式和方法，综合运用国内夕 关予卷烟辅料的 研究成果进行方案的设计、评价。 诗箨壤辏黢卷烟麓辩设诗在理代涵摹嚣鼗孛兵毒豢要懿鹫谂意义鞠广泛、遥甥戆蜜舔 需求。该系统的顺利实施不仅可以大大提高辅料设计效率和质缀，而且保证了设计的一致 性、规范化；更重要的是辅料配套设计数据是指导企业物资采购、生产计划调度、组织生 产、资源平衡、成本核算等重要静袄攥。 l 。2 阂蠹筹鹾究现状综述 国际上关予三纸一梅的研究兴起予鼬年代，各大跨国烟攀公司纷纷成立了专门的磷 究视构，发表了大量骈究成果。在研究中人们发现，狻装滤嘴、卷烟躐、成型纸、接装纸 的技术参数能够显著的影响到褥烟产品的焦油、一氧化碳等理化检测指标： 国多 懿簪 突王 睾大多菝援予耀孳公司懿登大财力，经过爱复多次实验霉爨大量懿数 据，在此基础上进行数据分析得到有关结论。例如在英阑b a t 集团1 9 8 7 年发表的文献“” 中，针对提高烟碱焦油比率遮一目标，从卷烟生产的各个方颟，包撼烟叶处理、工装改 迸、豢矮辅瓣簿备方鬻进行了研究，其中，在卷矮鞴辩方蟊，褥密了噍棒运蕊i 度对翅碱 焦油比率的公式，该公式在1 5 v 8 5 时适用。依据这个公式，我们可以根据设计要求 直接计簿出嘴掺蛉通熙i 度。 由于滤嘴w 以有效魄截留褥烟主流烟气中的总粒稠物，降低卷烟焦油量，因而在卷烟 上接装滤嘴就成为降低卷烟焦油量的第一种技术，也是世界各豳普遍采用的种方法。 剿造潮怒滤骧瓣耱辩主要寿酪羧驽维、甄矮李季瓣、聚嚣燎绎维( 毽括灵纺毒) 簿，贯矫在 滤嘴中还可以加入活性炭、海泡石、沸石、硅胶等吸附剂。根据需要还可以制戚二元戡多 元复合滤嘴和不同结构的异型滤嘴等。滤嘴对烟气焦油敝截露效率除因过滤材料不周瓤异 羚，在狠大程发上还取决于过滤耪科的物理洼矮、滤穗的结构艇与萁毯降和长菠的关系更 为密切。 国夕 硬竞o 表暖，袋震不弼戆滤骥攘装至l 卷烟上，霹减少卷耀焦濑基2 0 5 0 。正 是由于滤嘴其肖显著的降焦作踊，滤嘴卷烟目前已成为世界卷炯市场上的绝对主导产晶， 以1 9 9 3 年为例，在世界5 4 个主要的卷烟生产国家中，滤嘴卷烟比例禽于8 0 的有4 6 个， 闰防科学技术大学研究生院学位论文 高予9 0 蒜靛毒4 2 个， 有1 9 个国家戢魏区的滤嘴卷潮魄弼高予9 9 。另外，一些国家还 研究开发并推广了加省不同吸附特性的添加物的复合滤嘴，这姥特别设计的滤嘴可以选择 性地吸驸卷烟烟气中黪一些有害成分藤对卷烟憋蠢嚎鄂墩噱几乎不产生受嚣影响。“。逸提 醒设计入员在滋行辅料设计时应当特别注意到酱通滤嘴棒与复合滤嘴棒之间，以及不嗣复 台滤嘴棒之间的差异。 嚣舞誊蓬嚣上采妥鬣广泛耪簸有效懿降焦技零是滤骥逶风稀释按术“。滤辫逶溅稀释技 术的原理是通过在水松纸上打孔、使用高透气度滤棒成型纸或在滤棒上制成凹槽等方式， 从而在抽吸卷烟时使外部空气进入滤嘴内并对墨三流烟气进行稀释，使吸入人体的焦油爨相 对躐少。鼙蘸荑窝卷潮市场上宥9 蕊左右的卷簸和西欧市场上8 0 左右的卷潮都采臻了通 风滤嘴，另外亚洲的日本等国的通风滤嘴卷烟也占有相当大比例。采用通风滤嘴这一简单、 成熟且a 誊可嚣的降焦技术其鼯焦效鬃也 分鼹显，皴荚国“c a r i t o n ”簿卷嬷采用邋照 滤嘴瑶可降低卷烟焦油蠹7 0 以上，降低c o 高达8 0 阻上，且通过强化加香、加料措施， 使该卷烟的吸味品质保持了较高水平。 鏊予陛上静疆突或祭，e e l 箍n e s e 公司1 9 销年发京了软锌l o w 疆u s ，这款软 孛主簧角 于卷烟辅料的设计，在设计过程中它可以通过滤棒长度、圆周、甘油醋酸脂含鬣等查询条 件在c e l a n e s e 公司收集的滤棒数据库中进行选择需要的滤棒，输入相应的烟支的压降、 续装纸打孔方式，邵可推算凄针对焦漓、箍碱和静过滤效率。毽怒该软件只考虑了单 一类型的丝束对烟气的影响，且主要针对过滤嘴棒的设计，对熬个辅料配套设计应用指导 意义不怒缀大。 国内方面，在卷烟生产的实践过程中，为了适应卷烟产品健康仡、低焦油化的发展趋 势，中阑烟草总公司郑州烟草研究院对卷烟“三纸一棒”控焦、稳焦技术上做了大量研究 “1 ，缝铜渡集了矮有不疆参数静1 0 耱卷烟纸、1 0 秘成黧纸、7 耱接装纸驻及5 耱丝素，分 别搭配组合并选用同一批次的溅合型卷烟烟丝潜制成8 9 种试骏卷烟。然后对全部试骏港 烟进行烟气分析测试及感官质燮评吸，最终建立卷烟辅料参数与焦油量、烟气烟碱量、烟 气e 0 爨、季由蔽日数、过滤效率、总稀释率等潮气分轿指标的数学回弱方程，在试验澈围 内利用这些方程可直接计算出辅料参数的改变对烟气分析指标的影响。具体的方程包括卷 烟纸透气度、想臻释率、滤嘴长囊跌及滤捧吸瓣等分裂与焦洼爨、烟气烟碱爨、耀气 量、抽暇口数豹关系；滤棒吸黼及滤嘴长度与避滤效率的关系：卷烟纸自然透气度与自由 燃烧速度的关系等，并对丝束规格对烟气分析攒标的影响进行了研究。以上研究只停留在 摹嚣数怼擎指檬翡窳平上，浚鸯考虑多个嚣素强薅变纯对韵相互影响关系。著羹各个生产 厂家采用的辅料不一定相同，得出的结论不一定适用予所有的嫩产厂家。 安徽芜湖卷烟厂对该厂近年来的检溅数据遴童亍了大爨的统计分板，从中摸索出一些规 律，并建立了巢些牌号的焦油预测模型，通过实践，取得了一定的效果。缎该模型只 考虑了填充烟丝的化学成分，而没有考虑辅料工艺参数对降焦、控焦的影响，因此，得出 粒模型只能应躅予超应戆薅号分橱，不爨套普遍装。 为探讨卷烟纸自然透气度对卷烟物理性能及烟气量的影响情况。3 ，云南烟萆科学研究 院采用圈标方法检测了糕烟纸自然透气度矜别为4 0 、5 0 、6 0 、7 0 、8 0 c u 时烟支的质量、 强弱、卷翅稀释率、懑支毅稀释率、开式蔽隧、滔式壤瓣、潮气总粒穗秘、焦潼量、涵辘 量、一氧化碳量、烟支抽吸口数、静燃速率等1 2 个理化指标，并得到漆烟纸自然透气腹 与各指标的相关方程。其实验结果表明，卷烟纸自然透气度对卷烟的一些物理攒标如烟支 质量、灏周、开式吸阻鞠溺式敷阻影确不夫，倦对卷潮稀释率和烟支段稀释率脊影响，分 别与两糟成线性关系：卷烟的抽吸口数随卷烟纸自然透气度的增加而减少，但当卷烟纸自 然透气发超过? 0 c u 时，卷烟弱接吸墨数减少纛不明显：卷翅瓣羚爨速率蘧卷耀纸垂然透 气度的增加而呈上升趋势，但增加幅度随卷烟纸自然透气度的增加而减少；卷烟烟气中总 粒相物、焦油量、烟碱量、一氧化碳量随着卷烟纸自然透气度的增加逐渐减少，但当卷烟 国防科学技术大学研究生院学位论文 纸自然透气度超过7 0 c u 时，烟气中总粒相物、焦油量的减少已不明显，烟气中的烟碱量 和一氧化碳量随卷烟纸自然透气度增加基本上呈线性降低。 随着纳米技术的飞速发展，人们开始考虑能否通过该项技术达到减焦灭害效果。张悠 金以干法和湿法分别将纳米材料爿厶n 、s 慨、n d 加入到卷烟烟丝和滤嘴中“3 ，研究了 纳米材料的四种加入方式对卷烟烟气粒相中焦油、尼古丁生成量的影响。结果表明，纳米 材料干法添加效果好于湿法，尤以干法加到滤嘴中效果最好。这是因为纳米材料具有很大 的比表面积和很高的表面活性，具有很强的吸附性能。但当湿法加入时，由于纳米材料已 被水或三g 乙酸甘油酯吸附，使其吸附能力大大降低，从而导致其降焦减害效果明显下降。 由于加到烟丝中的纳米材料，随着烟支燃烧只有未燃部分的纳米材料才能吸附有害物质， 而加到滤嘴中的纳米材料自始至终均可i 殁附直至饱和，所以干法加到滤嘴中较加到烟丝中 效果更好。由于纳米材料爿f n 既有吸附性能，又有富氧助燃功能，燃烧越好烟气焦油、 尼古丁生成量越低，所以在干法加到烟丝的三种纳米材料，以彳 q 效果最好。另外，将 纳米材料应用于卷烟中，估计每大箱( 5 0 0 0 0 支) 卷烟，增加成本约2 0 元人民币，因而 该方法具有较大的应用前景。 范铁桢，倪克平，王涛通过对烟支内气流流动状态的研究0 1 ，建立了吸阻与烟支内气 流流量、烟支吸阻与烟支长度、烟支内气流流量与烟支长度的模型函数，得出了烟支吸阻、 气流流量之间及其与烟支长度等各参数因子的关系。该数学模型为合理设计烟支结构、适 当选择卷烟辅料、有效控制卷烟焦油释出量提供了理论依据。运用该模型，我们可估算出 烟支内任一截面的吸阻和气流流量值，还可预测出卷烟纸通风稀释度的大小，对选择适宜 的原辅材料有参考作用。 由于历史条件限制，国内外企业和相关研究机构虽然做了大量的研究，但这些研究成 果并没有与企业数据仓库、信息系统相结合用于计算机辅助卷烟辅料设计，使得卷烟产品 的辅料配套设计仍然以依靠工艺师的经验为主。另外，研究得到的结果大多为数学公式， 在没有计算机辅助的情况下充允利用其研究结果较为困难，迫切需要一个卷烟辅料辅助设 计平台，能够利用这些大量的研究成果，辅助员工进行卷烟辅料设计工作。遗憾的是，目 前并没有类似的系统面世。 1 3 主要研究内容及创新点 在一个产品开发平台下进行计算机辅助产品开发，能够有效的缩短设计时间，降低产 品设计成本，提高工作效率及卷烟产品的品质。本文利用同一系统内的实验设计与数据分 析子系统得到的辅料设计模型，为辅料设计过程提供计算机辅助支持，通过本文实现的辅 料设计子系统，给生产、科研等各方面的实验工作者提供一个功能强大而可靠，使用简便 的工具。利用模型预测功能，给辅料设计人员者提供一个可信的预测结果，减少设计中的 不确定性、提升设计水平、提高工作效率，由此可知研究内容包括如下几个方面： 对比分析并利用国内外关于辅料相关研究成果，建立辅料方案预测模型； 1 研究如何在产品设计过程中实现计算机辅助设计功能，为设计人员提供全方位的 信息支持，提高设计成功率： 2 产品设计是一个多目标决策过程，多个目标之间如何确定其权值并对设计结果进 行评价、排序； 3 研究如何学习设计人员的经验，将其与方案预测模型相结合，最终实现自动化的 国貔释学技术大学垂秀究生院学位论文 辅稀配套设诗功能； 4 学习与应用n e t 最先进的开发技术，充分分板长沙卷烟厂对实验设计臻髓系统匏 需求，l 丌发出适合于卷烟生产、科研实际且移植能力较强的的计算机辅助实验设 诗系绞。 本文在研究与对比了以往国内外关于卷烟辅料研究内容的基础上，采用b s 模式设计 并实现了计箨祝辅助纛烟辅料设计系统。该系统实现了计算机辅酾卷潮辅科设计系统从 c s 到b s 的转变，任何合法的用户可以在任侮地方通过网络接入，使月浏览器邀行卷烟 辅料辅助设计，实现了全球分散网络环境下的并行设计模式。 1 4 论文结构 本文共分为六章，基本结构如下： 第一章怒绪论，主耍研究分析论文的研究背景及国内外研究现状，明确了论文的主要 磅究工佟。 第二章烧对分布式多层应用相关技术的介绍。 第三章采甭绍构化分拼方法对长沙卷潮厂酌项目需求进行了详细分帮亍 第四章提出了系统的设计原则与爨标，在鬣求分聿斥的基础上，竣计了系统灼总体结拽 和详细功能设计 第五章主要磷究了一个其钵瓣幸 舞撬辕蘩辅瓣设计系统实现静耀关麓蘧，结合长沙卷 烟厂的生产与科研实际，从系统实现的角度对辅料配套辅助设计系统分层剖析，将系统分 为蠲户界面、韭务矫观、业务麓蒯、数据服务西个层次，详细讲解了各个层次的作厢与实 现方法。提出计算机辅助卷烟辘料设计的舆体模型算法 第六章总结了本文的主要研究内容，并提出了建设烟草彳亍业信息系统的一些心得体 会。 国防科学技术大学研究擞院学位论文 第二章相关技术知识余绍 2 。1 分布式系统 分布式系统。”是据由组具有基漕功能的独立计算机经互联阙连接麟成的计嚣褪系 统，这些计算机相甄济作，共同完成给定的任务。分布式系统的特点是强调资源、任务、 功能和控制的全面分布。资源中的资源、任务和控制通常分布于物理上分散的若干机器( 亦 稼节点) 上，瑟各个繁点经互联网滚接，铵筵逶售，褥或一个统一豹诗算橇系统。 分布式计算机系统的工作方式也是分布的，系统中各节点之间可根据两种原则进行分 工，一种是把一个任务分解成多个可并行执行的子任务，分布绘系统中各个节点协同完成， 这静方式稼为任务分布。舅一耱是藏系统静总功缝潮分戒若干子功熊，分醚铪各个节点分 别承担，这种方式称为功能分布。冤论是任务分布还是功能分布，分布方案均可依内容动 态地礁定。在分布式操作系统控制下，套个节点l 够魄较均匀地分懿控制功麓，独立遮发 挥自身的控制作用，但又熊相互配合，在彼此通信协调的基础上实现系统的全局管理。 分布式系统从某种意义上说，可以看成是一种多层的客户端服务器系统，但是如果 要嚣分其中瓣客户壤鬏务器靛数繁熬话，霹携稳当瓣庞大。令最霪要静不同之懿赣是， 分布式系统还可以掇供更多的服务，比如它提供允许各个模块之间相互定位的功能，还有 各个组件之阀可以相互监视、相互通信，并且可以协作起来，一起宽成工 乍。 鑫蓊在淘际上纛宥三大分布式缀徉瓣象标准：渊g ( 对象管理组织，o b j e e t 撬a n a g e m e n t g r o u p ) 组织推出的c o r b a ( 公麸请求代理结构，c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e r a r c h i t e c t u r e ) ；鹾i c r o s o f t 公司雄瞧蛉d c 雠( 分布式缀传对浆模型，d i s t r i b u t d e o m p o n e n to b j e c tm o d e l ) ；s u n 公司推出的用j a v a 语言歼发的分布对象模型r m i ( 远程 方法调用，r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ) 。 下瑟戳麓受铡来鬟鞫分毒式结棱赘主要往患秘 睾焉： m i c r o s o f t 的分布式c o m ( d c o m ) 扩展了组件对象模型披术( c o m ) ，使其能够支持在 局域网、广域网甚至i n t e r n e t 上不同计算机的对象之闻的邋讯。使用d c 例，你的廉用程 亭戴可敬奁像置上= 逡翻分布佳，献两满足你的客户帮应焉酌浠隶。 因为d c o m 是世界上领先的组件技术c o m 的无缝扩展，所以你可以将你现在对基于c o m 鲍应用、组l 拳、工具以及知识转移至i 标准优螅分布式计算镁域中来。当铱奁锻分毒式诗算 时，d c o m 处理网络协议的低层次的细节问题，从而後你能够集中精力解决用户所要求的问 题。 2 1 1 分布式应用的功能 将应震分毒讫劳不是游怒懿缍寨。分蠢裁痤建弓| 入了一个全瑟鹣设嚣耪扩震凝念，它 增加了软件产品的复杂性，但是带来了可观的回报。某些应用本身就带有分布性，例如多 人对战游戏、聊天稷序以及远程会议系统等等。因此，一种健壮的分枣式计舞框架所带来 的好处是不言自鹱的。狠多其它的成糟也是分布式静，即它至少有两个组件运行在不同的 计算机上，但是因为它不是为分布性应用而设计的，所以它们的规横和可扩展性就有很大 懿弱疆性。任羹鲍王俸滚或群l 孛癌瘸程彦，大多数的客户掇簸务爨应用稷寤，一些秦瑟 办公系统本质上都控制着它们的用户的通讯和协作。将这些系统作为分布式系统并能够在 正确的地方运行正确的组件会给用户带来好处，并且使人们对网络和计算机资源的运用更 国防科学技术大学研究生院学位论文 加充潢信心。设计应用彀序时考虑到分布性，能逶过在客户端运抒终 牛使应媛遥用予具鹰 不同性能的不同的客户。 设计应潲时考虑分布性能够使系统在扩展上其有很高的灵活性。 分蠢式盛臻与它髓静； 分布式舨本跷起来兵有更大静可扩震性。如聚整个复杂应用的 逻辑结构可以用一个簏单的模型张表示，那么仅仅只毒一弛方法来增热系统豹工作效率： 用更快的机器，而无需的应用本身进行调整。虽然现在的服务器和操作系统升级很快，但 怒买一个同样性能的机器还怒比将服务器的遮度升级为原来的两倍所花的钱少。有了个 设计遥当蕊分布式应羯系境，一台功麓不怎么强大静服务器就能够运行所有的组件。当负 载增加时，可以将一些缌l 牛扩展到馀掺便宣的毗加故枕器上。 2 1 2d g o m 的结构 d c o m 是组件对象模型( c o m ) 的进一步扩展。c o m 定义了组件和它们的客户之间互相 作用的方式。它使得缀件和客户端无需任何中介组件就能相互联系。客户进程直接调用组 件中瓣方法。圈l 说甥了缀臀对象模垄静表示法： 图2 1 同一进程中的c o m 组件 在现在的操作系统中，务进程之阐是楣耍屏蔽的n 当一个客户进程煮要趣曼一个进程 中的缎件通讯时，它不能赢接调用该进程，而需要遵循操作系统对进程间通讯所做的规定。 c 黼使得这种通讯能够阻秭完全透明的方式进行：它截取从客户进程来的调用并将其传 送到另一避程中熬组l 孛。霪2 表明了e 涮粥黼运行瘁是怎样提供客户遴程秘组件之闻韵 联系的。 图2 。2 苓露进程拳抟e 娜缀馋 娄客户遂程帮组 宰位于不同静橇器对，b 黼铰佼嚣是瘸爨络锛谈来代替本遣遗程之瀚 螅通讯。无论是客户还是组件郄不会知道连接宅 f l 的线路比以戆长了诲多。 图3 显示了d c o m 的整体结构；c o m 运行库向客户和组件提供了面向对象的服务，并且 使用r p e 和安全机制产生符合d c o m 线路协议标准的标准网络包。 莓秘瓣学技末大学掰究生院学霞论文 2 ， 。3 采躅蛰耩豢素熬盏懿 图23 不阐机器上的c 洲缛件 1 保护以诬软件投资：d c o m 能够宜接且透明地利用现存的c o m 组件和工具，以便减少 开发秘扩震时瓣苏及费用。 2 位爨独立蛙：d e 侧簸谴嚣独立链极大媳麓纯了将应怒缀佟分露纯静任务，使荚麓 够达到滚合逶麓执行效渠。 3 语富无关性：作为m 的扩展，眺具有薅蠢独立鼓。经憾逶富郝霹以蹋来截建 c o m 组件，并且这些组件可以使用耀多的语言和工具。j a v a ，m i c r o s o f tv i 8 u a lc 十十， 磋i e r o s o f 专￥i s u a ll h s i e ，e l p h i ，p o w e r 8 毽i l d e r 季籍鞴i e r of o e u se 0 b o l 者蠹嚣够 羁d c 滋缀磐建穗互 睾麓。 4 有效韵逶接管理：d g 蕊提供了个对应用完全逡明韵分布式垃圾收集机制。d e o m 是一个天生的对称憾网络按议和缡程模型。它不仅提供传绞戆肇囊熬客户撬一鼹 务器之间的褶互作用方式，还提供了客户机和服务器以及对等进程之间的丰富的 交谈式豁通迅方式。 5 。可扩麟缝：分瘫式殿雳麓一个黧要毽索是它黪处理戆力熊够隧凑惩声斡数量、数 据量所需性能的箍黼而增加。当需求比较小时，应用系统就比较小而遥廉快，并 且它簧熊够在不粳擞牲能和麓霞燃躲裁提下熊壤辫期瓣曩求。d c 罐掇镤了许多特 性来增强你的应用熬可扩展性。 6 对稼懿多进程楚蘧( s 甄p ) ：嚣铡透过镬焉髯i n d 游s 豁辩予对薮整雾逡程处理翡 高缴支持功能就能轻易地将虚甩从一个单处理机扩鼹到糍太韵多赴理枫系绞上 去。 7 配置灵活：使爆d e 淡，讶戥缀密爨逸改变客户滋程露缓 串淤及缀 学之瓣酌连接方 式。阉一癯穆无惹馋裁貔改动甚至秃器重薪壤译藏可眭毅魂态戆重瑟赘嚣。掰毒 登矮徽躲工捧廷慧瑟新登记、交 串系统豁及新涉及静缀讳掰在静数据律而丑。 营跨稿学技术夫学研究生院学谴论文 2 。2 + l = 屡续橡螅概念靼特点 2 2 多层体系结构应用 传统效应焉聚统模式是“主撬终糍”或“客户端照务器”，客户灞派务器系统 ( c 1 i e n t s e r v e rs y s t e m ) 的结构是指把一个大型的计算机应用系统变为多个能豆为独立 的子系统，弼服务器便是整个应用系统资源的存储与管理中心，多台客户端刚各自处理相 应的功能，共同实现竞整的应用。图2 。l 是二层e s 缝构墅。 雷2 4 = 馐c s 结稳潮 客户溃楚焉皋处璎应建程序、请求簸务静诗箅瓤，主要是运行经矮户产生其觳务请求 的程序，将数据库请求发送到服务器。服务器悬用来处理数据库的计算机，主要是用来接 受客户端的请求和传送结果的。 在传统的c s 二层结构中，褰户端提供用户爨瑟，运行逻辑处理应用；数握照务器接 受窖户端s q l 语句并对数据库进行查询，然后返回查询结果。由于业务的处理逻辑主要在 客户极端执行，因就这耱绪梅恣被豫为黯客户缭擒。该结秘最大豹优点在于冀结构、开发 及运行环境均较为简单，但也因此产生了一些原生性的问题。 ( i ) 系统的稻展饿问题 当憋其部f 1 级的成功应耀逐濒推广到企业级的关键任务时，这些小趣攫巧壤下运行嶷 好的应用，由于信息量的迅速增大使专用的客户端无法满足多功能的需求，一旦进入大规 模生产系统之螽，2 洼懿莹凡传级数下洚。 ( 2 ) 系统资源的浪费 随着客户端的规模越来越大，对客户机资源的要求也越来越高。 ( 3 ) 系绞缺乏灵渡性 ( 4 ) 系统的可靠性有所降低 ( 5 ) 安装维护靛闷题 整个系统的安装非常繁杂，在每一台客户枫上不但要安装威用程序，丽且必须安装相 应的数攒库述接程序，还要宪成大量酌系统配置工作。由予客户端需臻安装庞丈而复杂的 应熙程廖，当网络照户戆援模达到一定兹数量之廷，系绞煞维护量急剔增趣。因为黩用系 统的企业逻辑都编写在客户端的应用程序中，造成客户端非常臃肿，且当应用系统需求改 交辩，繇有奁客户浠酌应焉程序都必须改变，後维护成本太高。 传统的二层客户端服务器结构一般将应用系统的企业逻辑摭写在客户端的应用程序 中，如果用户数量多、分布广就会给维护带来相当大的困难。而且当企业逻辑改变时，客 户蝼的威用毽t 枣也必绥敬交，扩浆性不好：圈时，翅巢嗣一对瓣存取露一数据滚载爨户较 多，容易造成网络拥塞，降低效率。 国防零萼学技术大学骑究生睫学位谂文 2 2 。2 多层缝梅的概念靼特点 解决这问题的最好方法就是采魇多层分布式应晨系统结糖。在多层黪数摄痒应髑程 序中，客户端程序应用服务器和远程数据库服务器分布在不同的机器上。其中客户端程 序主要是提供用户界厦，并且向应用服务器提坦数攒请求。露应爝服务器又起远程毂黢务 器提交数据请求，两者之间用自己的