大數(shù)據(jù)在紗線實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

徐 東

(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司，陜西 寶雞 721013)

?科學(xué)管理

大數(shù)據(jù)在紗線實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用

徐 東

(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司，陜西 寶雞 721013)

為提高紡紗成品質(zhì)量，針對(duì)人工統(tǒng)計(jì)、分析數(shù)據(jù)產(chǎn)生的人為誤差造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等弊端，介紹大數(shù)據(jù)引入實(shí)驗(yàn)室分析的優(yōu)點(diǎn)；以紗線實(shí)驗(yàn)室為突破口，從大數(shù)據(jù)的應(yīng)用背景、應(yīng)用環(huán)境、大數(shù)據(jù)模型的建立和數(shù)據(jù)應(yīng)用幾個(gè)方面，挖掘紗線質(zhì)量檢測(cè)儀器的最大功效，并實(shí)現(xiàn)大數(shù)據(jù)在整個(gè)紗線生產(chǎn)中的應(yīng)用。指出：在實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用大數(shù)據(jù)分析，可以使紡紗工藝參數(shù)調(diào)整的效果在數(shù)據(jù)信息庫(kù)中得到量化；大數(shù)據(jù)平臺(tái)在紡織企業(yè)的應(yīng)用，可以長(zhǎng)期有效地對(duì)影響質(zhì)量的各環(huán)節(jié)、要素進(jìn)行掌握，避免因溝通原因造成生產(chǎn)質(zhì)量波動(dòng)，保證生產(chǎn)正常穩(wěn)定地進(jìn)行。

大數(shù)據(jù)；檢測(cè)儀器；紗線實(shí)驗(yàn)室；數(shù)據(jù)采集；質(zhì)量控制

0 引言

紡織行業(yè)是工信部正式列入智能制造重大工程計(jì)劃的重要行業(yè)之一，是工業(yè)4.0革命的重要組成部分。工業(yè)4.0主要體現(xiàn)在設(shè)備的智能化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化，實(shí)現(xiàn)實(shí)體世界與虛擬網(wǎng)絡(luò)融合互聯(lián)。而大數(shù)據(jù)技術(shù)，則是采用新處理模式從各種類型的數(shù)據(jù)中，快速獲取有價(jià)值的信息，從而實(shí)現(xiàn)深度理解、洞察發(fā)現(xiàn)與精準(zhǔn)決策，逐步成熟的大數(shù)據(jù)應(yīng)用已經(jīng)成為工業(yè)4.0的標(biāo)配技術(shù)之一。

1 紡織行業(yè)現(xiàn)狀

我國(guó)紡織行業(yè)在新一輪工業(yè)革命中面臨著機(jī)械設(shè)備復(fù)雜多樣、產(chǎn)品利潤(rùn)稀薄、產(chǎn)品質(zhì)量有待提高等顯著問(wèn)題[1]?，F(xiàn)階段，規(guī)模以上紡織企業(yè)基本步入工業(yè)2.0，即勞動(dòng)密集型的流水線工業(yè)生產(chǎn)模式；而相對(duì)較少的、具備先進(jìn)管理理念的紡織企業(yè)則走在通往或跨過(guò)工業(yè)3.0的道路上，因此紡織工業(yè)急需一個(gè)切實(shí)有效的變革突破點(diǎn)。紗線作為紡織行業(yè)的基礎(chǔ)物料，其質(zhì)量是紡織成品質(zhì)量的基礎(chǔ)。目前國(guó)內(nèi)大中型紡織廠都有紗線實(shí)驗(yàn)室，但僅僅配備完善的專項(xiàng)檢測(cè)儀器不足以系統(tǒng)全面地解決問(wèn)題，應(yīng)該挖掘質(zhì)量檢測(cè)儀器的最大功效，建立大數(shù)據(jù)紗線實(shí)驗(yàn)室則是一個(gè)非常有效的技術(shù)手段。

2 應(yīng)用環(huán)境的建立

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，信息自動(dòng)化已成為衡量紡織企業(yè)現(xiàn)代化管理水平的重要指標(biāo)[2]。其意義在于通過(guò)一系列的通信技術(shù)，快速全面地收集、整理、加工、存儲(chǔ)和使用信息，使內(nèi)部人員高效地協(xié)同工作，改變以往復(fù)雜、低效的手工方式，以數(shù)據(jù)為可行性依據(jù)，為科學(xué)管理和決策服務(wù)，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。如圖1所示，利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)通過(guò)硬件和軟件的配合，實(shí)現(xiàn)紗線實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)的平臺(tái)搭建?；谕瑯釉磉€能將其作為紡織企業(yè)大數(shù)據(jù)平臺(tái)建設(shè)的一個(gè)樣本進(jìn)行推廣。

硬件方面，紗線實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)平臺(tái)可以包含單紗強(qiáng)力測(cè)試儀、毛羽儀、紗疵分級(jí)儀、條干均勻度測(cè)試儀等。這些紡織檢測(cè)儀器基本都采用主流的計(jì)算機(jī)控制硬件，可以很方便地使用其標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)口，企業(yè)只需要添加路由器、數(shù)據(jù)服務(wù)器等網(wǎng)路設(shè)備，以無(wú)線或有線的方式通過(guò)路由裝置交換數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)服務(wù)器為中心，以實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器為底層數(shù)據(jù)源，以辦公PC為信息輸出窗口，完成紗線實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)平臺(tái)硬件的搭建。其中，數(shù)據(jù)服務(wù)器管理控制計(jì)算機(jī)資源共享及信息傳輸；實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)儀器與辦公室PC位于數(shù)據(jù)服務(wù)器兩端，所有的內(nèi)部信息統(tǒng)一經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)服務(wù)器進(jìn)行管理流通。

軟件方面，目前較為規(guī)范的紡織企業(yè)均建立了自身的質(zhì)量報(bào)表和匯總臺(tái)賬，這是開(kāi)展大數(shù)據(jù)平臺(tái)應(yīng)用最有利的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在只需要通過(guò)搭建好的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，將人工數(shù)據(jù)填寫(xiě)改由計(jì)算機(jī)采集，無(wú)需重建工作流程，無(wú)需擔(dān)心人為造成的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。將數(shù)據(jù)分析交由計(jì)算機(jī)快速處理，將大幅提高管理效率。在信息化迅速發(fā)展的今天，已經(jīng)有相當(dāng)多的相關(guān)管理軟件可以迅速實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)和分析，包括很多檢測(cè)儀器的供應(yīng)商也都開(kāi)發(fā)有對(duì)應(yīng)的軟件系統(tǒng)；紡織企業(yè)還可以提出更符合企業(yè)自身生產(chǎn)狀況的需求，再經(jīng)由檢測(cè)儀器的供應(yīng)商來(lái)實(shí)現(xiàn)，既便捷又實(shí)用。軟件的應(yīng)用是需要逐步開(kāi)發(fā)和完善的，但數(shù)據(jù)的收集工作是長(zhǎng)期的，若現(xiàn)在就開(kāi)始這項(xiàng)工作，企業(yè)可隨時(shí)應(yīng)用收集的數(shù)據(jù)。

除以上兩個(gè)方面，如果要將紗線實(shí)驗(yàn)室的檢測(cè)儀器及其數(shù)據(jù)應(yīng)用發(fā)揮到極致，還應(yīng)考慮進(jìn)行質(zhì)量全覆蓋，即盡可能的將測(cè)試樣本進(jìn)行產(chǎn)品全覆蓋，按車間或工藝流程，甚至具體到每臺(tái)紡紗機(jī)器進(jìn)行抽樣檢測(cè)。

3 大數(shù)據(jù)模型的建立

紗線實(shí)驗(yàn)室涉及紗線質(zhì)量的各個(gè)要素，如紗線強(qiáng)度、條干水平、毛羽分布、疵點(diǎn)分級(jí)等。這些測(cè)試結(jié)果之前大多采用的處理方式是：數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)不同測(cè)試儀器的打印，匯總到相應(yīng)人員手中，再由人工進(jìn)行相應(yīng)的分析、對(duì)比[3]，指導(dǎo)前端配棉以及后續(xù)織造工序的進(jìn)行——在這個(gè)過(guò)程中難免出現(xiàn)人工誤差等問(wèn)題。而在大數(shù)據(jù)平臺(tái)環(huán)境下，服務(wù)器自動(dòng)從各測(cè)試儀器提取數(shù)據(jù)，按照既定規(guī)則結(jié)合紡織企業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)狀態(tài)建立數(shù)據(jù)模型。

長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司紗線實(shí)驗(yàn)室儀器的數(shù)據(jù)模型，可依據(jù)車間、儀器、用戶需求等來(lái)建立、完善并顯示指標(biāo)；數(shù)據(jù)模型內(nèi)部的分析標(biāo)準(zhǔn)，如門(mén)限值、閾值等可隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

4 數(shù)據(jù)的應(yīng)用

建立數(shù)據(jù)模型后，首先需要關(guān)注的問(wèn)題就是，在這樣的環(huán)境中需要收集哪些數(shù)據(jù)信息并加以利用。

4.1 管理應(yīng)用

管理層面可以將此平臺(tái)應(yīng)用到人員和測(cè)試儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)效率考核中。首先，計(jì)算每臺(tái)測(cè)試儀器每天的理論運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，即實(shí)驗(yàn)室人員規(guī)定的上班時(shí)間或者儀器通電時(shí)間；然后，采集儀器每次測(cè)試開(kāi)始時(shí)間和結(jié)束時(shí)間，計(jì)算每臺(tái)測(cè)試儀器的實(shí)際使用效率。一方面可以考核實(shí)驗(yàn)室人員的工作強(qiáng)度，判斷是否需要增加人員；另一方面可以反映儀器的工作負(fù)荷，判斷是否需要增加儀器，相信大數(shù)據(jù)模式下的紗線實(shí)驗(yàn)室在管理決策中將會(huì)發(fā)揮重大作用。

4.2 紗線數(shù)據(jù)分析

紡紗是一個(gè)多工序、多流程、流水式作業(yè)過(guò)程，每個(gè)環(huán)節(jié)的問(wèn)題都將在最終的產(chǎn)品質(zhì)量中得到反映[4]。一般而言，紡織廠的質(zhì)量波動(dòng)多數(shù)與設(shè)備的維護(hù)和管理不到位有關(guān)。作為擁有先進(jìn)檢測(cè)儀器的實(shí)驗(yàn)室，應(yīng)當(dāng)且有能力發(fā)現(xiàn)并預(yù)警這些故障，從而及時(shí)掌握每個(gè)工序環(huán)節(jié)的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，形成良性循環(huán)。如紗線條干檢測(cè)時(shí)繪制的波譜圖形，可通過(guò)計(jì)算機(jī)分析是否存在機(jī)械波以及導(dǎo)致其產(chǎn)生的傳動(dòng)齒輪位置。再如，無(wú)論工藝改進(jìn)[5]或是配棉方案的優(yōu)化，甚至紡織專件的應(yīng)用，通過(guò)一段時(shí)間對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)收集，完全能在計(jì)算機(jī)中繪制出質(zhì)量趨勢(shì)圖，從而判斷改進(jìn)方案的效果。表1是紗線強(qiáng)力、條干等檢測(cè)指標(biāo)在紗線實(shí)驗(yàn)室大數(shù)據(jù)平臺(tái)下的數(shù)據(jù)收集，用戶可以此為依據(jù)訂制分析。

表1 單紗強(qiáng)力儀、條干儀測(cè)試數(shù)據(jù)

測(cè)試日期紗線品種/tex平均強(qiáng)力/cN強(qiáng)力CV/%平均伸長(zhǎng)/%CV/%毛羽指數(shù)H細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)個(gè)·km?101?09CJ11．7(50S)筒紗TS2557．55．111．813．392265701?0914．6(40S)筒紗2518．84．711．993．370225101?1014．6(40S)管紗TS2617．14．511．894．080112701?10CJ9．7(60S)管紗2319．55．012．293．420255001?10CJ9．7(60S)管紗2369．35．111．582．670143301?11CJ9．7(60S)管紗2319．85．211．964．220122901?11CJ9．7(60S)管紗2378．15．312．004．020123401?11CJ9．7(60S)管紗2369．15．513．143．092556001?11CJ9．7(60S)管紗2298．64．811．652．63282801?1214．6(40S)管紗TS2607．94．611．812．381184401?12CJ14．6(40S)管紗2398．04．412．673．8052720301?13CJ9．7(60S)管紗23110．05．012．603．881288901?13CJ9．7(60S)管紗2348．24．812．473．850227801?14CJ9．7(60S)管紗2348．54．912．313．8602389

4.3 質(zhì)量控制

在以往的工作流程中，工藝員需要熟知檢測(cè)儀器基本情況，并經(jīng)常觀察各類數(shù)據(jù)指標(biāo)的變化，再配以數(shù)理統(tǒng)計(jì)手段進(jìn)行質(zhì)量波動(dòng)分析，尋找可能存在的質(zhì)量隱患。而基于大數(shù)據(jù)的平臺(tái)，計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)限定的報(bào)警閥值(如表2所示)，實(shí)時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，第一時(shí)間提醒相關(guān)人員進(jìn)行處理，避免問(wèn)題擴(kuò)大或持續(xù)。

質(zhì)量監(jiān)控是一項(xiàng)長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程，隨著紡紗品種增加和生產(chǎn)數(shù)據(jù)不斷積累，加之客戶需求的日趨個(gè)性化，紡織企業(yè)必然需要多樣的質(zhì)量分析格式。如果繼續(xù)以人工方法進(jìn)行，勢(shì)必會(huì)逐漸觸及瓶頸——應(yīng)用大數(shù)據(jù)技術(shù)，一切將迎刃而解。只需長(zhǎng)期自動(dòng)收集數(shù)據(jù)信息，任何統(tǒng)計(jì)分析方法均可以在軟件中定制實(shí)現(xiàn)。一定規(guī)模的紡紗企業(yè)，都有生產(chǎn)流水線，計(jì)算機(jī)通過(guò)長(zhǎng)期的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)收集，不但可以分析每個(gè)車間的質(zhì)量變化趨勢(shì)，還可以對(duì)比不同車間的指標(biāo)數(shù)據(jù)，檢查同種配棉方案在不同生產(chǎn)線中的表現(xiàn)，從而反映不同車間生產(chǎn)設(shè)備或者工藝管理的差異，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

5 結(jié)語(yǔ)

紡紗企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力與其產(chǎn)品質(zhì)量密切相關(guān)，要不斷提高或穩(wěn)定成紗質(zhì)量，其工藝參數(shù)應(yīng)當(dāng)根據(jù)原

表2 某車間細(xì)紗質(zhì)量臺(tái)賬

項(xiàng)目條干CV/%CVb/%細(xì)節(jié)粗節(jié)棉結(jié)(+140%)棉結(jié)(+200%)個(gè)·km?1單強(qiáng)CV/%斷裂伸長(zhǎng)率E/%強(qiáng)度/(cN·tex?1)單強(qiáng)/cN最小強(qiáng)力/cN回潮率/%標(biāo)準(zhǔn)≤15．0≤2．5≤55≤60≤550≤110≤10．5≥120≥961014．741．59576242310811．64．024．6120．595．05．81114．711．2280543709811．04．925．8126．393．15．61214．531．8767513891099．44．324．5120．294．95．91314．832．97576040510210．64．324．3119．398．25．81414．950．99957639710810．44．023．1113．085．36．01514．921．94737334510412．34．824．2118．482．66．01614．841．79606141410312．34．824．2118．482．66．31714．981．70847333710511．04．324．0117．592．86．3…月平均14．811．76726438510511．14．424．3119．290．66．0 注：斜體數(shù)字屏幕顯示為紅色，是計(jì)算機(jī)限定的報(bào)警閥值。

料、品種和外部條件的變化隨時(shí)進(jìn)行調(diào)整。引入大數(shù)據(jù)應(yīng)用，使調(diào)整的依據(jù)在實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)信息庫(kù)中得到量化；可以長(zhǎng)期、有效地對(duì)影響質(zhì)量的各個(gè)環(huán)節(jié)、要素進(jìn)行系統(tǒng)地掌握，避免各部門(mén)、崗位因溝通原因造成生產(chǎn)質(zhì)量波動(dòng)，保證連續(xù)生產(chǎn)正常穩(wěn)定。

紡紗質(zhì)量管理是系統(tǒng)工作，抓住其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，建立長(zhǎng)效的數(shù)據(jù)收集和分析機(jī)制，并進(jìn)一步拓展，使之成為紡織工業(yè)變革的突破口，將大數(shù)據(jù)的概念逐步、有序地推廣到紡織工業(yè)的各個(gè)環(huán)節(jié)，逐步實(shí)現(xiàn)信息共享，最終產(chǎn)品質(zhì)量一定會(huì)得到明顯提高。

[1] 姚穆.中國(guó)棉紡織產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)[J].棉紡織技術(shù)，2011，39(2):35-37.

[2] 黃斌.棉紡織企業(yè)信息化應(yīng)用整體架構(gòu)探討[J].棉紡織技術(shù)，2012，40(10):1-4.

[3] 郭鵬輝，馮曉峰.單紗強(qiáng)力儀測(cè)試速度對(duì)紗線強(qiáng)力指標(biāo)的影響[J].紡織器材，2011，38(5):51-53.

[4] 姚穆，周錦芳，黃淑珍，等.紡織材料學(xué)[M].北京：中國(guó)紡織出版社，1990：293-320.

[5] 王嬋娟,曹小華,卜杰.采用高效工藝生產(chǎn)細(xì)號(hào)紗[J].紡織器材，2013，40(3):33-34.

The Application of Mega Data in Yarn Laboratory

XU Dong

(Shaanxi Changling Textile Electromechanical Technology Co.,Ltd.,Baoji 721013,China)

To improve the quality of the finished spun product,considering human error in data statistics and analysis resulting in instability of product quality,introduction is made to the advantages of mega data analysis in laboratory work.Sampling laboratory yarn as a breakthrough,the most potentials of the yarn quality testing instrument are found from the application background,environment,data model and data application and the application of mega data in the production of yarn is gained.It is pointed out that the application of mega data analysis in the laboratory makes the adjustment of spinning process parameters in quantitative mode in the database. Application of the data platform in textile industry controls processes and factors effectively in the long run,which are closely invovled with yarn quality,consequently avoiding quality fluctuation due to poor conmmunication and ensuring normal and stable production.

mega data;testing instrument;yarn laboratory;data collection;quality control

2016-05-25

徐 東(1981—)，男，四川樂(lè)山人，工程師，主要從事信息化技術(shù)在紡織企業(yè)的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用研究。

TS101.91+2

C

1001-9634(2016)06-0058-04