一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统，本发明专利技术涉及的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，包括：S11.获取与单料片烟相关的数据信息；S12.根据获取到的数据信息及计算所述单料片烟之间的互信息；S13.对计算得到的单料片烟之间的互信息进行排序，得到推荐单料片烟有序列表；S14.从所述得到的单料片烟有序列表中选取所需替换的单料片烟，并进行替换。本发明专利技术使用互信息来表示单料片烟之间的配伍性，将配伍性显式地表示在算法中，并用替换单料片烟与被替换单料片烟在配方中作用的相似性来生成推荐列表，保证了新形成配方的整体配伍性。

A method and system of cigarette formula maintenance based on mutual information

【技术实现步骤摘要】
一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统
本专利技术涉及信息技术及自动化
，尤其涉及一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统。
技术介绍
为了维护烟草配方的稳定，烟草企业需要定期对配方进行维护，即对配方中的单料片烟进行补充或替换。卷烟配方是由产品设计人员对不同部位，档次，产地等的单料片烟配比而成。在企业的实际生产过程中，会因为一些不可抗拒因素(如干旱，洪水等)造成供应链中一种或几种单料片烟的产能下降，从而导致卷烟配方质量方面的波动，就需要通过评吸人员的评吸工作来寻找替代单料片烟。基于人工的评吸工作时间长，成本高，并且容易受到客观环境和主观因素的影响。因此，研究更加快速，低成本且能反映烟草企业实际生产过程的卷烟配方维护方法成为企业的迫切需求。虽然已有工作对卷烟配方维护已经进行了一些研究和探索，但是现有方法中没有考虑单料片烟之间的配伍性问题，并且只能评估数量相等的单料片烟的替换过程，不能反映实际生产过程中大量数量不对等的维护情况。基于此，提出了一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统来解决上述存在的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种基于互信息的卷烟配方维护的方法及系统，使用互信息来表示单料片烟之间的配伍性，将配伍性显式地表示在算法中，并用替换单料片烟与被替换单料片烟在配方中作用的相似性来生成推荐列表，保证了新形成配方的整体配伍性。并且专利技术提出的效果度量指标可以解决了实际生产过程中出现频率最高的数量不对等替换的度量问题，更能反映现实的生产过程，可以辅助专业人员进行配方维护工作，减少评吸专家的工作量，为配方维护人员提供合理可行的配方维护方案。为了实现以上目的，本专利技术采用以下技术方案：一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，包括：S1.获取与单料片烟相关的数据信息；S2.根据获取到的数据信息及计算所述单料片烟之间的互信息；S3.对计算得到的单料片烟之间的互信息进行排序，得到推荐单料片烟有序列表；S4.从所述得到的单料片烟有序列表中选取所需替换的单料片烟，并进行替换。进一步的，所述步骤S1中还包括：将获取的数据转换为配方矩阵F(m×n)；其中，配方矩阵F(m×n)的行表示数个配方(m)，列表示数种单料片烟(n)，矩阵中的值表示配方i包含单料片烟j的数量。进一步的，所述步骤S2中根据配方矩阵F(m×n)，计算得出相对频率Fq，再通过相对频率算得贡献关系信息CR，最后根据CR得到单料片烟之间的互信息Mutual。进一步的，所述步骤S3中对所得到的单料片烟之间的互信息Mutual进行排序，从而得到推荐有序列表List。进一步的，所述步骤S2具体为：在数据集中，第j种单料片烟为Cigj，共现关系信息CR(Cigj)的计算公式为：CR(Cigj)＝(Fq(Cigj，Cig1)，Fq(Cigj，Cig2)，...，Fq(Cigj，Cign))(1)其中，n表示数据集中单料片烟的总种类个数；Fq(Cigj，Cigk)表示单料片烟j和单料片烟k在数据集中一起出现的相对频率，计算公式为：Fq(Cigj，Cigk)＝Q(Cigj，Cigk)/QAll(2)Q(Cigj，Cigk)为Cigj和Cigk同时出现在一个配方中的次数；QAll表示配方总数；所有单料片烟的共现关系集合CR可以表示为：CR＝{CR(Cig1)，CR(Cig2)，...，CR(Cign)}(3)第j个单料片烟和第k个单料片烟之间的互信息计算公式为：进一步的，所述步骤S3具体为：替换单料片烟的作用role(exi)表示为一个n维向量，由以下公式得到：其中，表示exi和之间的互信息值；第j个单料片烟和第k个单料片烟之间的互信息计算公式由公式(4)得到。单料片烟Cigj，role(Cigj)可以将公式(4)中exi替换为Cigj来表示；计算替换单料片烟作用role(exi)和被替换单料片烟作用role(Cigj)之间的汉明距离HD(exi，Cigj)，根据HD(exi，Cigj)排序，得到推荐单料片烟有序列表List。相应的，还提供一种基于互信息的卷烟配方维护的系统，包括：获取模块，用于获取与单料片烟相关的数据信息；计算模块，用于根据获取到的数据信息及计算所述单料片烟之间的互信息；排序模块，用于对计算得到的单料片烟之间的互信息进行排序，得到推荐单料片烟有序列表；替换模块，用于从所述得到的单料片烟有序列表中选取所需替换的单料片烟，并进行替换。进一步的，所述获取模块中还包括：转换模块，用于将获取的数据转换为配方矩阵F(m×n)；其中，配方矩阵F(m×n)的行表示数个配方(m)，列表示数种单料片烟(n)，矩阵中的值表示配方i包含单料片烟j的数量。进一步的，所述计算模块中根据配方矩阵F(m×n)，计算得出相对频率Fq，再通过相对频率算得贡献关系信息CR，最后根据CR得到单料片烟之间的互信息Mutual。进一步的，所述排序模块中对所得到的单料片烟之间的互信息Mutual进行排序，从而得到推荐有序列表List。与现有技术相比，本专利技术通过计算单料片烟之间的共现频率，从而计算出单料片烟之间的互信息，通过某一配方中候选单料片烟与剩余单料片烟之间的互信息来评估候选单料片烟与该配方中剩余单料片烟之间的配伍性，从而完成配方维护过程。该方法可以很好地还原实际生产过程中配方维护的过程，并且以配伍性作为考虑因素，可以在配方维护过程中保证新配方具有良好的配伍性。根据实验结果，本算法达到了很好的效果，且与实际生产过程中的配方维护过程相吻合。本专利技术提出的基于互信息的卷烟配方维护方法，可以辅助实际生产过程中的配方维护工作，减少维护过程中评吸专家的工作量，从传统的基于经验的配方维护转变为科学配方维护，对于企业保持卷烟质量的稳定、提高新产品开发能力、提升生产效率和提高企业综合竞争力具有重要意义。附图说明图1是实施例一提供的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法流程图；图2是实施例一提供的exi和Cigj的作用示意图；图3是实施例一提供配方矩阵转化示意图；图4是实施例一提供一次配方维护过程示意图；图5是实施例一提供avg计算方法示意图图6是实施例一提供实际替换单料片烟平均排名的分布示意图图7是实施例一提供实际替换单料片烟平均排名等级百分比的分布示意图；图8是实施例二提供一种基于互信息的卷烟配方维护的系统结构图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，包括：/nS1.获取与单料片烟相关的数据信息；/nS2.根据获取到的数据信息及计算所述单料片烟之间的互信息；/nS3.对计算得到的单料片烟之间的互信息进行排序，得到推荐单料片烟有序列表；/nS4.从所述得到的单料片烟有序列表中选取所需替换的单料片烟，并进行替换。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，包括：
S1.获取与单料片烟相关的数据信息；
S2.根据获取到的数据信息及计算所述单料片烟之间的互信息；
S3.对计算得到的单料片烟之间的互信息进行排序，得到推荐单料片烟有序列表；
S4.从所述得到的单料片烟有序列表中选取所需替换的单料片烟，并进行替换。


2.根据权利要求1所述的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，所述步骤S1中还包括：
将获取的数据转换为配方矩阵F(m×n)；其中，配方矩阵F(m×n)的行表示数个个配方(m)，列表示数种单料片烟(n)，矩阵中的值表示配方i包含单料片烟j的数量。


3.根据权利要求2所述的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，所述步骤S2中根据配方矩阵F(m×n)，计算得出相对频率Fq，再通过相对频率算得贡献关系信息CR，最后根据CR得到单料片烟之间的互信息Mutual。


4.根据权利要求3所述的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，所述步骤S3中对所得到的单料片烟之间的互信息Mutual进行排序，从而得到推荐有序列表List。


5.根据权利要求4所述的一种基于互信息的卷烟配方维护的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：
在数据集中，第j种单料片烟为Cigj，共现关系信息CR(Cigj)的计算公式为：
CR(Cigj)＝(Fq(Cigj，Cig1)，Fq(Cigj，Cig2)，...，Fq(Cigj，Cign))(1)
其中，n表示数据集中单料片烟的总种类个数；Fq(Cigj，Cigk)表示单料片烟j和单料片烟k在数据集中一起出现的相对频率，计算公式为：
Fq(Cigj，Cigk)＝Q(Cigj，Cigk)/QAll(2)
Q(Cigj，Cigk)为Cigj和Cigk同时出现在一个配方中的次数；QAll表示配方总数；
所有单料片烟的共现关系集合CR可以表示为：
CR＝{CR(Cig1)，CR(Cig2)，...，CR(Cign)...

【专利技术属性】
技术研发人员：雒兴刚，冯润泽，张忠良，蔡灵莎，苑嘉航，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33