基于检验因素的棉花公定重量变化原因分析报告（一）

文/丁时永

1 引言

棉花是大宗商品，在我国国民经济中占有重要地位，GB 1103—1999《棉花 细绒棉》国家标准实施后，公定重量取代准重成为我国棉花交易的重要指标，后逐步得到涉棉单位的认可，在我国各类政策性棉花交易中更是得到了广泛运用，棉花公定重量涉及到棉花交易各方的经济利益，其检验数据因此得到各方的重视。

近年来，受国家政策和棉花经营形势的影响，公证检验逐渐成为我国棉花质量、重量评定的主要形式，棉花公证检验在我国棉花加工、储备、市场交易、期货交割、监管以及经营环节的推行和实施，极大程度上遏制了以往频发的棉花质量问题，棉花质量纠纷和争议日趋减少，而受检验方法、仪器设备和环境等诸多因素影响的棉花公定重量却日渐引起人们的关注，公定重量问题（主要表现为亏重）几乎取代质量问题成为交易纠纷的主角。

长期以来，我国对于棉花重量允差莫衷一是。计划经济时期，棉花经营主管部门常以5‰来界定棉花的重量允差，后一定程度上成为行业惯例，如《中棉协—国产棉条款（试行）》规定，采用公定重量结算的，其交货的公定重量与合同规定的公定重量差异在5‰及以内的，按原公定重量结算；差异超过5‰的，按重新检验后的公定重量结算[1]。而实际上，各类棉花检验结果证明，上述允差在现有检验条件下极易超出，可行性、合理性值得商榷。当前棉花交易的重要方式期货交易以及2011年度至2013年度连续3年国家千万余吨棉花临时收储活动，对于棉花重量的差异，棉花公证检验主管部门不仅始终没有规定允差，并且还将棉花公定重量作为不予复检项目。2014棉花年度起，国家在新疆实行棉花目标价格制度，对监管棉花实施公证检验。当年度规定棉花公定重量复检允差5‰，此后的2015、2016棉花年度则将上述允差扩展至1%，全国棉花交易市场也在2015年4月对于交易商品棉做了类似变化和规定。2016年5月始，国家大规模轮出国储棉，规定公定重量允差为1%，而同时却用1.3%的允差考核出、入库公定重量检验结果的符合程度。

综上，公定重量这一个指标在不同的棉花交易方式允差数值存在较大的差异，高低之间甚至悬殊一倍多，而其更迭和设定，相关单位却并无说明和依据公开。棉花公定重量差异，数据提供方往往将其归咎于环境、检验方法和仪器设备等诸多客观因素，加之缺乏科学的判定依据，责任往往无法合理认定，纠纷得不到妥善解决，因此纵容了投机者，一定程度上影响了公证检验的信誉，也不利于棉花经营环境的规范。

本文通过研究，重点探讨现行检验条件下，棉花公定重量的合理变化幅度以及提高检验准确度的途径，供公证检验决策部门、检验机构以及棉花交易方参考，有助于管理部门合理制定规范、公证检验机构提高检验数据的准确性，同时也有利于解决棉花重量纠纷，树立经营者诚信意识，改善棉花经营环境。

2 试验与结果

棉花公定重量的获得相对较为复杂，既需要对棉花净重（毛重减去包装物重量）进行检测，还要检验棉花的回潮率和含杂率，其相互关系见公式（1）。

式中：W——公定重量，kg；R——平均回潮率，%；—平均含杂率，%；Z——标准含杂率，%；Z0——公定回潮率(8.5)，%；R0——净重，kg。

回潮率是公定重量非常重要的组成参数，是指规定条件下测得的原棉水分含量，以试样的湿重与干重的差值对干重的百分率表示，其定义公式见（2）。

式中：R——回潮率，%；W1——棉花干重，kg。结合公式（2），可以对公式（1）推算，得到公式（3）。

由公式（3）不难得出以下结论：一批棉花公定重量的多少和其回潮率大小并无直接的关系，而是取决于该批棉花的干重和含杂率。一般认为，确定批次的棉花干重是恒定的，所含杂质也固定不变，所以说，从理论上讲，一批棉花的公定重量是一个固定的值，棉花回潮率发生变化，其公定重量并不会随之而变[2]，但在实际检测过程中，棉花公定重量结果难免受环境、检验仪器、检验方法以及棉包状态等多方因素影响，上述因素导致在重复性和复现性条件下，棉花的公定重量检验结果之间存在差异，其差异的大小，抛开主观因素，客观方面很大程度上取决于其组成参数即净重、回潮率和含杂率在重复性和复现性条件下检验结果之间的差异，而这些差异大小则受现行标准和有关技术规范规定方法下检验条件的制约。基于上述认识，研究现行检验条件下净重、回潮率和含杂率等参数测量数据的分散性，可以形成一定概率水平下公定重量变化幅度的判断。测得量值的分散性，可以用测量不确定度来描述。

2.1 棉花净重不确定度的评定

棉花的净重就是棉花毛重减去包装物重量后的重量，现行标准GB 1103.1—2012《棉花 第1部分：锯齿加工细绒棉》规定，净重的获得主要有两种方式，即逐包或多包称量，其根本差别在于对于一批棉花同时过磅称量的棉包数量不同，实际检验中，整车称量的方式更较为常用，如国储棉、监管棉以及期货棉等入库时的重量检验。整车称量同时称量多包，具备多包称量方式的特征，因此可以视为多包称量的特殊形式。在各类棉花公证检验证书和棉花加工企业提供的公定重量数据上，基本不体现净重以何种测量方式获得，鉴于上述事实，本研究对净重常为使用的3种获得方式即逐包、多包和整车方式分别进行分析，并予以比较。

2.1.1 逐包称量

相对于多包称量，逐包称量效率偏低，主要用于棉花加工企业生产环节成包皮棉的重量检验，棉花流通环节很少使用。净重逐包称量法就是用衡器（多用电子秤）逐包称取棉包毛重相加后减去棉花包装物重量的测量方法。其测量数学模型为公式（4）。

式中：W21——批棉花净重，kg；Wi——批棉花第i包棉花毛重，kg；N——批棉花棉包数量；M——单个棉花包装物平均重量，kg。

取186包皮棉进行逐包称量，棉包称量使用衡器为目前棉花加工厂主配的600型电子磅，分辨力为200g，所用量程最大允许误差为±200g，为增强评定结果的可靠性，包装物称量使用仅满足标准规定精度要求的AGT-10案秤，分度值5g，最大允许误差为±2.5g。据此，逐包称量结果的不确定度来源主要分别有皮棉毛重和单包棉花包装物平均重量测试过程中的下列因素：1.测量重复性；2.电子磅和案秤的分辨力；3.电子磅和案秤的最大允许误差。

（1）皮棉毛重测量的不确定度

a）测量重复性引入的标准不确定度

在重复性条件下，对一包棉花测量10次，测量结果见表1。

表1 对一包棉花进行10次独立重复测量的测量值

其中试验标准差利用贝塞尔公式（公式5）求出(以下同)，实际检验中，每包棉花毛重取一次测量结果，对于单次测量，其标准不确定度等于一倍单次测量的标准偏差，故测量重复性引入的标准不确定度μza=sza=0.097。

其中：S(xi)——试验标准差；xi——第i次测量结果；——n次测量结果的平均值。

b）电子磅分辨力引入的标准不确定度

数字式测量仪器对示值量化导致的不确定度服从均匀分布，电子磅的分辨力为0.2kg，区间半宽度为αz1=0.1，包含因子其标准不确定度μz1为：μz1=αz1/kz1=0.1/

c）电子磅引入的标准不确定度

600型电子磅为三级计量器具，所用量程最大允许误差为Δ=±0.20kg，区间半宽度为αz2=0.25，测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子kz2= 3，其标准不确定度μz2为：

d）皮棉毛重测量的合成不确定度

分析考察不确定度分量μza、μz1和μz2可知，三者相互独立，互不相关，因此，皮棉毛重Wzm的合成不确定度μc(zm)可以采用方和根的方法合成：

（2）棉花包装物重量Wb测量的不确定度

a）测量重复性引入的标准不确定度

在重复性条件下，对一包棉花包装物测量10次，测量结果见表2。

表2 对1包棉花包装物进行10次独立重复测量的测量值

GB 1103.1—2012规定，根据批量大小，从批中抽取有代表性的棉包2～5包，开包称取包装物重量，计算单个包装物的平均重量，修约至0.01kg。实际检验中，特别是在棉花交易的中间环节，包括国储棉、期货棉和监管棉等棉花公证检验环节，限于现场检验条件和棉花进一步保存的需要，往往很难做到将棉包破坏抽取2到5包包装物进行检验，加之棉花包装物对于整批棉花重量的影响相对较小，其检验数值并不为棉花交易各方所过于重视，因此，实际工作中，考虑到可操作性，中国纤维检验局的相关棉花公检工作规程多规定以以下两种方式来获取棉花包装物的重量数值：第一，称取棉花加工单位提供的一套同质包装物；第二，回皮，回皮棉包数量为一包。上述做法在各类棉花公证检验中得以广泛执行，因此，基于棉花包装物重量取一次测量结果，对于单次测量，其标准不确定度等于一倍单次测量的标准偏差，故棉花包装物测量重复性引入的标准不确定度μba等于sba，即0.0009kg。

b）案秤分辨力引入的标准不确定度

案秤分辨力导致的不确定度服从均匀分布，案秤分辨力5g，区间半宽度为αb1=0.0025，包含因子其标准不确定度μb1为：

c）案秤引入的标准不确定度

AGT-10案秤为三级计量器具，所用量程最大允许误差为Δ=±0.0025kg，区间半宽度为αb2=0.0025，测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子kb2= 3，其标准不确定度μb2为：

d）皮棉包装物重量测量的合成不确定度

分析考察不确定度分量μba、μb1和μb2可知，三者相互独立，互不相关，因此，单件皮棉包装物毛重Wb的合成不确定度μc(b)可以采用方和根的方法合成：

（3）皮棉净重W21测量的合成不确定度

逐包称量，每包毛重的标准不确定度的评定方法相同，取同一数值，同时，在一批棉花的检验过程中，逐包称量，一般所用同一台电子磅，每包称量数据之间存在强相关关系，相关系数为1，批皮棉n=186包，按照不确定度的合成规则，根据公式(4)，皮棉净重W21的合成不确定度μc(W21)可进行下列计算：

2.1.2 多包称量

在国储棉轮出实行包包检验后，多包称量因其实现方式比较简单，同时还一定程度上兼顾了检验效率，降低了搬倒成本，得到了广泛使用。此外，不少棉花使用单位还将其常用于采购棉花重量的复核。净重多包称量法就是用小型电子磅对成批棉花多次多包（如每次6包或8包等）称取棉包毛重相加后减去包装物重量的方法。其测量数学模型为公式（6）：

式中：W21——批棉花净重，kg；Wi——批棉花第i组棉花毛重，kg；k——每次（组）过磅棉包包数。

对186包皮棉进行多包称量，在不影响最终评定的原则下，为方便计算，结合多包测量的实际，试验每次称取6包，共31次完成批次棉花测量。棉包毛重称量使用衡器为SCS-3电子秤，秤最大称量3000 kg，分辨力为0.5kg，所使用量程最大允许误差为±0.75kg，棉花包装物的测量同逐包称量。据此，多包称量结果的皮棉毛重不确定度来源主要分别有毛重测试过程中的下列因素：1.测量的重复性；2.电子秤的分辨力；3.电子秤的最大允许误差。

表3 对6包棉花进行10次独立重复测量的测量值

（1）皮棉毛重测量的不确定度

a）测量重复性引入的标准不确定度

在重复性条件下，对6包棉花测量10次，测量结果见表3。

实际检验中，每6包棉花毛重取一次测量结果，对于单次测量，其标准不确定度等于一倍单次测量的标准偏差，故测量重复性引入的标准不确定度μda=sda=0.338。

b）电子秤分辨力引入的标准不确定度

数字式测量仪器对示值量化导致的不确定度服从均匀分布，电子磅的分辨力为0.5kg，区间半宽度为αd1=0.25，包含因子其标准不确定度μd1为：

c）电子秤引入的标准不确定度

SCS-3型电子秤为3级计量器具，所用量程最大允许误差为Δ=±0.75kg，区间半宽度为αd2=0.75，测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子kd2= 3，其标准不确定度μd2为：

d）皮棉毛重测量不确定度的合成

分析考察不确定度分量μda、μd1和μd2可知，三者相互独立，互不相关，因此，皮棉毛重Wdm的合成不确定度μc(dm)可以采用方和根的方法合成：

（2）单包棉花包装物重量

棉花包装物测量不确度结果同前，皮棉净重的测量合成不确定度。

多包称量，每磅6包毛重的标准不确定度的评定方法相同，取同一数值，批皮棉n=186包，共计过磅31次，一般每次称量均用同一台电子秤，称量结果之间存在强正相关的关系，相关系数为1，按照不确定度的合成规则，根据公式（6），皮棉净重W22的合成不确定度μc(W22)可按照下列公式计算：

2.1.3 整车称量

较之前两种方式，一般情况下，整车称量效率最高，是目前在国储棉、监管棉、期货棉和电子撮合棉入库环节和棉花交易中大量采用的棉花重量称量方法。其测量数学模型为公式（7）：

3）电子汽车衡引入的标准不确定度

SCS-100型电子汽车衡为3级计量器具，总毛重所用量程（＞2000e）最大允许误差为Δ=±1.5e，即±30kg，区间半宽度为αz2=30，测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子其标准不确定度μz2为：

式中：W23——批棉花净重，kg；Wzz——批棉花总毛重（含车），kg；Wc-n——车重量，kg。

对186包皮棉进行整车称量，试验使用衡器为SCS-100吨电子汽车衡，其技术指标符合3级要求，也是各类棉花称量中普遍使用的基础衡器，最大称量100吨，分度值d为20kg。据此，整车称量结果的不确定度来源主要分别有皮棉毛重测试过程中的下列因素：1.测量重复性；2.电子汽车衡的分辨力；3.电子汽车衡的最大允许误差。

（1）皮棉毛重测量

1）测量重复性引入的标准不确定度

重复性条件下，对186包棉花和所用运输车辆独立测量10次，考虑到整车称量实现的可操作性和实际检验中的做法，测试中忽略车辆在上下磅所耗油料的重量变化。测量结果见表4。

其中总毛重为装载有186包棉花的车辆重量，车重量为用于装载棉花的车辆重量，棉花毛重为总毛重减去车重量。实际检验中，总毛重和车重量均取一次测量结果，对于单次测量，其标准不确定度等于一倍单次测量的标准偏差，故总毛重和车辆重量测量重复性引入的标准不确定度μzza和μca分别为16.47和11.36。

2）电子汽车衡分辨力引入的标准不确定度

数字式测量仪器对示值量化导致的不确定度服从均匀分布，电子汽车衡的分辨力为20kg，区间半宽度为αz1=10，包含因子其标准不确定度μz1为：

车重量所用量程（＞500e～2000e）最大允许误差为Δ=±1.0e，即±20kg，区间半宽度为αc2=20，测量值落在该区间的概率分布为均匀分布，包含因子其标准不确定度μc2为：

4）总毛重测量不确定度的合成

分析考察不确定度分量μzza、μz1和μz2可知，三者相互独立，互不相关，因此，总毛重Wzz的合成不确定度μc(zz)可以采用方和根的方法合成：

同样，分析考察不确定度分量μca、μz1和μc2可知，三者相互独立，互不相关，因此，车重Wc的合成不确定度μc(c)可以采用方和根的方法合成：

（2）单包棉花包装物重量

棉花包装物测量不确度结果同上。

（3）皮棉净重W23的测量

（未完待续）

表4 对186包棉花和运输车辆进行10次独立重复测量的测量值kg