配棉技術在紡紗管理系統的發展

　　當前質量好棉花難尋，為保證成紗質量滿足客戶要求，棉紡企業配棉在技術管理工作中非常重要。所謂配棉就是為滿足某一規格紗線的紡紗工藝與成紗質量要求，從庫存原棉中選擇最合適的棉批并規定各棉批的適當比例。在棉紡企業中原料占總成本的70%左右，直接影響企業的經濟效益，因此得力的配棉工作是非常重要的。我國原棉在性能上呈現出多樣性和差異性，使得配棉工作更加復雜和困難。棉紡過程具有工序多、周期長、生產連續等特點，在品種變化頻繁時，不能因原料的變化而使產品質量發生變化，所以必須考慮原棉選擇的連續性、穩定性以及各種特定的要求，使纖維性能物盡所用，減少剩余質量。

　　1棉紡織企業中配棉技術的發展

　　配棉工作已有一百多年的歷史，積累了豐富的經驗，隨著科學技術的發展，配棉技術也在不斷地向前發展。配棉技術的發展經歷了兩個時期，即人工配棉和計算機配棉。

　　1.1人工配棉

　　長期以來，配棉工作是通過人工計算完成的，而且是一種被動行為，既不明確原棉的情況，也不清楚紗線的目標，只是把各種原棉(事實上性能可能差異很大)混和在一起，以保證生產的連續進行，對配比不做嚴格的限制。隨著生產實踐經驗的積累，配棉已成為一種主動的有目的的技術環節，目的是保證質量、降低成本，人們甚至把經驗和實驗結果擬合成經驗公式或回歸方程，然后用回歸方程或經驗公式指導配棉。

　　1.2計算機配棉

　　人工制定配棉方案，其效果在很大程度上取決于人的經驗及處理問題的細致程度，常有片面性、偶然性。為了做好配棉工作，配棉技術人員要及時掌握生產情況，了解各種原棉的庫存情況及原棉的物理性能，分析過去成紗質量情況，全面綜合加以考慮，不僅計算量大(如接替棉計算每天只能計算兩張表)，而且難免有所疏漏。因此，人們渴望找出一種更有效、更方便的現代化方法，輔助或取代人工配棉。計算機配棉技術的初始思想就是在這樣的一種背景下產生的。

　　2國內外計算機配棉管理系統的發展

　　2.1國外情況

　　計算機應用于紡織工業已有30多年的歷史了，許多企業已經利用計算機訂購原棉并完成棉花的使用。印度的計算機配棉始于70年代、最早的一次計算機配棉實驗是由Indore公司完成的，在計算機專家的幫助下，該公司試圖降低4.9tex紗的混棉成本，其人工配棉成本為10.50盧比/kg。通過使用計算機配棉，使成本降低到9.95盧比/kg，節省了約5%,很多企業非常愿意采用這一成果，但在對計算機配棉做進一步推廣時，沒有獲得滿意的結果，這是由于不準確的歷史數據和各批棉花不可靠的實驗造成的。

　　較成功的配棉軟件有美國Spinl ab及FiberControls公司的棉包混棉管理系統。在80年代，歐美開始出現并應用EFS(Engineered Fiber Seleetion)計算機配棉管理系統，其特點是:棉花不再是僅僅被按唆頭來分類，而是根據儀器所測得的指標重新分類并用條形碼編號。棉花按性質被劃分得更加詳細，其性能被更加充分地利用。該系統用HVI測試的數據進行配棉。據報道由于測試數據準確度高，從而使配棉效果較好。90年代，Chent Belgium大學紡織系所研制的最優專家系統，據說有能夠確定原料的最佳配比功能。

　　2.2國內情況

　　早在70年代末，我國一些棉紡廠就開始嘗試用計算機配棉。配棉模型是基于線性規劃原理。采用此方法在計算機上可以挑選并規劃出使用棉花的比例，以達到最佳配比的目的。但由于這種方法是一期一期孤立進行的，不能解決連續性和穩定性問題。對一些特殊的要求無法用方程來表示，如配棉時對接批、爭批、零批、整包等特定的要求，對氣候、色澤、工藝狀態等問題不能一一解決。這種方法實際上只能是人工配棉的一種輔助，因此無法在生產中正式使用。

　　80年代計算機配棉技術有了較大的發展。利用近代應用數學的方法，開發出了一些計算機配棉系統。這種系統充分發揮了計算機運算速度快的特點，使配棉工作更加準確完善，既降低了成本，提高了生產效率，又保證了成紗質量。如開發的十分接近人工配棉實踐經驗的配棉管理系統，配棉模型采用Fuzzy聚類分析方法。該方法模擬人腦分析和綜合的過程，進行“比較打分”，建立隸屬度函數。由于Fuzzy聚類分析模擬人腦在多維空間進行觀察分析，并在等價關系下按最重的權重路徑實現分類，處理結果十分接近事物的本質。

　　80年代的計算機配棉管理系統功能較全面，但由于當時的開發工具及一些具體的測試儀器條件等情況所限，還存在些實際問題，在生產中也沒有被大規模推廣，有少數廠家在使用。近幾年開發出的紡織應用軟件有很多，大多集中在自動控制和紡織CAD方面，只有極少數人對計算機配棉管理系統進行了優化，在某些功能方面對過去的計算機配棉管理系統有所改進，但還存在不少實際問題有待解決，在生產實際中應用很成熟的計算機配棉管理系統，目前還沒有出現。

　　3早期計算機配棉管理系統的功能及存在的不足

　　3.1系統功能

　　實際上，配棉就是在多可控變量的約束條件下求最優解的定量計算，上述這些配棉管理系統借助計算機的功能，起到了以下三個方面的作用:

　　(1)使傳統的人工配棉向計算機自動配棉躍進了一大步;

　　(2)取得了明顯的經濟效益，使配棉成本有不同程度的降低，而且保證了質量。

　　例：河北某企業用計算機配棉，僅28tex一個品種降低成本0.02元/kg，全年節約14萬元，全部推廣后一年可節約50萬元。江蘇某企業用計算機配棉，降低成本0.015元/kg。湖北某企業用計算機優選純棉28tex配棉方案，品級由2.18級降為3.66級，長度由28.53mm降為26.63mm，配棉成本由3.738元/kg降為3.4502元/kg，成紗質量仍是上等一級，降低配棉成本大約是0.02元/kg-0.095元/kg；

　　(3)效率提高，一般20min-30min即可顯示最佳方案，而以往的人工配棉方法若要得到可行的方案需要花幾倍的時間。

　　3.2系統不足：

　　(1)系統大多用線性方法求解，配棉人員需事先規定若干批原棉，列出方程，然后由計算機進行計算，對使用者要求高。

　　(2)目標方程只有一個，不能滿足實際生產中多個目標的要求，系統沒有專門的原料需求預測模塊。

　　4新型計算機配棉管理系統的開發 新型計算機配棉管理系統具有如下特點:

　　1)能夠自動建立預測方程，對使用者要求低，且利用多元動態預測方程使系統具有較強的預測功能。

　　2)運用目標規劃進行配棉方案優選可以改進線性規劃配棉的不足。

　　3)應用模糊數學中的模糊聚類與模糊綜合評判進行接批棉的選擇，能夠找到真正合適的接替原棉。

　　4)增加了原料需求預測功能模塊，能夠指導原料采購工作。

　　5)該系統是在原配棉管理系統的基礎上開發并優化的，綜合考慮了目前我國棉紡生產的實際情況、設備、原料等各方面的因素，有較強的實用性。

　　5結語

　　計算機配棉可以利用計算機運算速度快的優勢來彌補人工配棉生產中人為誤差的缺陷，能穩定生產、保證產品質量、指導原料購買策略。在進入信息時代的今天，計算機在紡織工業中得到越來越廣泛的應用，采用計算機進行配棉是配棉技術發展的必然趨勢，也是棉紡產業向自動化、智能化、信息化方向發展的必要步驟。計算機配棉是棉紡織企業建立快速反應機制的必經之路，必須引起企業足夠的重視。

　　要使計算機配棉技術能夠順利地推廣，需解決以下幾個方面的問題:

　　1) 1可靠的數據基礎。配棉是否有效取決于實驗數據的科學性和客觀性，要有更可靠的數據基礎，才能使預測達到一定的精確度。

　　2)要有完善和符合實際的軟件體系。使配棉管理系統更具有實用性、可靠性，而目也符合生產實際的需要。

　　3)要有負責任的優秀管理和技術人員，使配棉管理系統得到正確的應用。