USTER 專家系統(tǒng)在紡紗生產(chǎn)中的應(yīng)用實(shí)踐

袁恒民 楊康康 趙凱麗 徐 旻

（1.無(wú)錫經(jīng)緯紡織科技試驗(yàn)有限公司，江蘇無(wú)錫，214000；2.中國(guó)紡織工程學(xué)會(huì)，北京，100025）

不斷提高紡織產(chǎn)業(yè)裝備的數(shù)字化和智能化能力，是實(shí)現(xiàn)紡織行業(yè)智能制造的重要環(huán)節(jié)。在國(guó)產(chǎn)SMARO-E 型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上配置USTER Quantum3 型清紗裝置，并采用USTER Quantum Experts3 型專家系統(tǒng)，通過(guò)采集在線生產(chǎn)數(shù)據(jù)自動(dòng)生成清紗曲線圖，分析生產(chǎn)質(zhì)量數(shù)據(jù)，提醒生產(chǎn)異常，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集與工藝設(shè)定的集成優(yōu)化，對(duì)紗線質(zhì)量進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)全面質(zhì)量管理，提升紡紗工廠生產(chǎn)管理和生產(chǎn)效率水平［1-3］。

1 統(tǒng)計(jì)報(bào)表定制

專家系統(tǒng)的報(bào)表系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)用戶私人定制化，按照用戶需求，選擇需要的數(shù)據(jù)類型，整合個(gè)性化所需要的表格，大大提高數(shù)據(jù)的利用率和工作效率。在進(jìn)行報(bào)表編輯中，索引一欄可以自由設(shè)計(jì)所需的表頭信息；數(shù)據(jù)一欄可以根據(jù)需要，選擇生產(chǎn)數(shù)據(jù)、切割數(shù)據(jù)、警告數(shù)據(jù)、特?cái)?shù)切割數(shù)據(jù)中的一項(xiàng)或者幾項(xiàng)數(shù)據(jù)并自由組合顯示；過(guò)濾器則是根據(jù)需要選擇性顯示數(shù)據(jù)，可以從多個(gè)品種中選擇性地顯示幾個(gè)品種，也可以選擇顯示個(gè)別機(jī)臺(tái)的數(shù)據(jù)。

2 異常單錠顯示分析

USTER 專家系統(tǒng)可以分品種、分機(jī)臺(tái)、分班組統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)采集電子清紗器的數(shù)據(jù)，包括NSLT、FD、YF、YB、YJ、C、CC 等所有的切割類型數(shù)據(jù)，并將異常數(shù)據(jù)標(biāo)紅顯示，方便管理人員查看與分析。例如在錠位切割異常顯示圖上顯示FD 切割次數(shù)過(guò)高，一般會(huì)認(rèn)定為電子清紗器檢測(cè)頭故障，需要更換，以有效精準(zhǔn)地指導(dǎo)生產(chǎn)維護(hù)和修理。

專家系統(tǒng)還可以篩選出效率較低的單錠，按照班次分機(jī)臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)顯示，以方便檢查考核。通過(guò)相關(guān)因素自定義表格，對(duì)效率過(guò)低的原因進(jìn)行分析，如在USTER 專家系統(tǒng)錠位生產(chǎn)圖中，進(jìn)行了以下生產(chǎn)管理分析。

YJ 切割。專家系統(tǒng)錠位生產(chǎn)圖顯示JW01 序號(hào)自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)第50 錠，兩個(gè)班次YJ 過(guò)高。分析原因：一是空氣捻接器故障，導(dǎo)致接頭不良；二是自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)部分錠接頭成功后存在辮子紗，造成YJ 切割。

鎖定時(shí)間。錠位生產(chǎn)圖顯示JW01 序號(hào)自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)第50 錠有一個(gè)班次鎖定時(shí)間0.7 h。當(dāng)紗線指標(biāo)超限后，系統(tǒng)會(huì)將單錠鎖定，此時(shí)需要操作工剔除鎖定的管紗，并復(fù)位電子清紗器。從鎖定0.7 h 這項(xiàng)數(shù)據(jù)分析，可以判定操作工巡回不及時(shí)或者巡回不認(rèn)真，從而發(fā)現(xiàn)管理中的問(wèn)題。

捻接時(shí)間。錠位生產(chǎn)圖中顯示JW01 序號(hào)自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)第06 錠、第59 錠、第60 錠都存在捻接時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的問(wèn)題，而相應(yīng)的YJ 切割并不高；由此可以分析判斷，捻接時(shí)間長(zhǎng)并非是結(jié)頭不良，而是缺管紗導(dǎo)致接頭動(dòng)作不能完成，進(jìn)一步分析捻接時(shí)間長(zhǎng)的單錠位于設(shè)備頭尾兩端，因此分析判斷應(yīng)為自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)托盤行走通道不順暢或者管紗處理機(jī)構(gòu)擁堵，造成供應(yīng)不足。

3 紗疵分級(jí)

十萬(wàn)米紗疵數(shù)量是紗線的重要指標(biāo)之一，直接影響后道布面效果。通過(guò)USTER 專家系統(tǒng)的采集與統(tǒng)計(jì)功能，能夠查看紗線的紗疵分布情況，具有離線十萬(wàn)米紗疵儀的主要功能和作用。USTER 專家系統(tǒng)可以做到實(shí)時(shí)采集，采集的紗疵數(shù)據(jù)量大，能在線反映紗線的實(shí)際質(zhì)量情況?？梢酝瓿赏瑱C(jī)臺(tái)、同品種長(zhǎng)時(shí)間的對(duì)比，也可以實(shí)現(xiàn)機(jī)臺(tái)與機(jī)臺(tái)之間數(shù)據(jù)的對(duì)比。

尤其針對(duì)細(xì)絡(luò)聯(lián)設(shè)備，利用細(xì)紗機(jī)與自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)一一對(duì)應(yīng)的特性，可以根據(jù)紗疵數(shù)量的變化情況分析細(xì)紗設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，跟蹤細(xì)紗專件器材的使用情況，更合理地確定膠輥膠圈、鋼領(lǐng)鋼絲圈等細(xì)紗專件器材的運(yùn)行狀態(tài)及管理情況。如通過(guò)數(shù)據(jù)項(xiàng)目欄，選取顯示JC/T 60/40 14.6 tex 混紡集聚紗的A0、A1、A2、B1 等小紗疵，觀察各紗疵在選定時(shí)間段的變化情況，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行進(jìn)一步分析。

4 工藝優(yōu)化效果跟蹤

生產(chǎn)過(guò)程中的工藝優(yōu)化、成紗質(zhì)量改善并非只有通過(guò)條干等指標(biāo)才能直觀地反映出來(lái)，尤其小樣跟蹤試驗(yàn)的結(jié)果不同于全面生產(chǎn)的質(zhì)量。利用USTER 電子清紗器，通過(guò)專家系統(tǒng)可以更方便地跟蹤工藝優(yōu)化效果。以JC/T 60/40 14.6 tex混紡集聚紗在并條工序進(jìn)行的工藝優(yōu)化進(jìn)行介紹。

4.1 原棉指標(biāo)與工藝流程

HVI 和AFIS 儀器檢測(cè)的原棉指標(biāo)：主體長(zhǎng)度28.57 mm，馬克隆值4.32，AFIS 短絨率5.9%，AFIS 棉 結(jié)286.6 粒/g，強(qiáng) 度2.86 cN/dtex，含 雜率1.45%。工藝流程如下。

棉：JWF1012 型往復(fù)抓棉機(jī)→TF27 型橋式磁鐵→JWF0001 型多功能分離器→FA103B 型雙軸流開棉機(jī)→JWF1026-160（10）型多倉(cāng)混棉機(jī)+JWF1124C-160 型開棉機(jī)→JWF0016C 型異纖分檢機(jī)→JWF1054 型除微塵機(jī)→119A 型火星探除器→TF2201 型三通配棉器→JWF1204B-120 型梳棉機(jī)+TF2513 型圈條器→JWF1310 型并條機(jī)→JWF1383 型條并卷聯(lián)合機(jī)→JWF1278 型精梳機(jī)

滌：JWF1009-230 型往復(fù)抓棉機(jī)→FT225A型強(qiáng)力磁鐵→FT245F 型輸棉風(fēng)機(jī)→AMP3000v5-p 型金屬火星重物三合一探除器→AFT222F+JWF1031-160 型六倉(cāng)混棉機(jī)→FA055-160 型凝棉器→JWF1115-160 型清棉機(jī)→FT240F 型輸棉風(fēng)機(jī)→119AⅡ-P 型金火探除器→FT221B 型雙陸分配器→JWF1173 型棉箱+FT028 型自調(diào)勻整器+JWF1211 型梳棉機(jī)+FT209A 型圈條器→JWF1310 型并條機(jī)

棉精梳條+滌預(yù)并條：JWF1312B 型并條機(jī)（三道）→JWF1418A 型自動(dòng)落紗粗紗機(jī)→JWF9562A 型粗細(xì)聯(lián)輸送系統(tǒng)→JWF1562E 型細(xì)紗機(jī)→JWG1005 SMARO-E 型自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)

4.2 質(zhì)量分析

通過(guò)USTER 專家系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看電子清紗器切割數(shù)據(jù)，并條工序工藝優(yōu)化前的切割數(shù)據(jù)及Q數(shù)據(jù)如圖1 和圖2 所示。

圖1 并條工序工藝優(yōu)化前紗體圖

圖2 并條工序工藝優(yōu)化前Q 數(shù)據(jù)圖

圖1 顯示了并條工序工藝優(yōu)化前的紗體圖，十萬(wàn)米疵點(diǎn)切割數(shù)為26 次。圖2 為Q 數(shù)據(jù)，十萬(wàn)米疵點(diǎn)數(shù)A1+A2+B1+B2+C1+C2+D1 為197.8 個(gè)，經(jīng)清紗后以上疵點(diǎn)保留數(shù)為186.1 個(gè)。十萬(wàn)米有害紗疵A3+A4+B3+B4+C3+C4+D2+D3+D4 為14.4 個(gè)，對(duì)照GB/T 5324—2009《精梳滌棉混紡本色紗線》（以下簡(jiǎn)稱GB/T 5324—2009）優(yōu)等紗指標(biāo)十萬(wàn)米疵點(diǎn)10 個(gè)還存在一定差距。分析后我們認(rèn)為并條工序工藝特別是出條速度對(duì)紗疵的影響較大，需進(jìn)一步優(yōu)化并條工藝。

4.3 工藝優(yōu)化

并條工序中，作為最末道的混三并并條定量由23 g/5 m 增加到29 g/5 m，出條速度由400 m/min 降到320 m/min，在并條產(chǎn)能和供應(yīng)量基本保持不變的條件下，通過(guò)降低末道混三并并條出條速度，增加并條定量，優(yōu)化紡紗并、粗、細(xì)工序牽伸能力分配，以觀察工藝優(yōu)化效果，特別是條干、紗疵等質(zhì)量及生產(chǎn)效率的實(shí)際效果。

4.4 質(zhì)量跟蹤效果

并條工序工藝優(yōu)化后的切割數(shù)據(jù)及Q 數(shù)據(jù)如圖3 和圖4 所示。

圖3 并條工序工藝優(yōu)化后紗體圖

圖4 并條工序工藝優(yōu)化后Q 數(shù)據(jù)圖

圖3 顯示十萬(wàn)米疵點(diǎn)切割數(shù)為24 次。圖4 顯示十萬(wàn)米疵點(diǎn)數(shù)A1+A2+B1+B2+C1 為188.2個(gè)，經(jīng)清紗后以上十萬(wàn)米疵點(diǎn)保留數(shù)為176.5 個(gè)。十萬(wàn)米有害紗疵A3+A4+B3+B4+C3+C4+D2+D3+D4 為10.3 個(gè)，基本達(dá)到GB/T 5324—2009 優(yōu)等紗指標(biāo)十萬(wàn)米疵點(diǎn)10 個(gè)指標(biāo)。

管紗各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)也達(dá)到較好水平：條干CV值11.73%，條干CVb 2.0%，毛羽H值2.77，-40% 細(xì) 節(jié)39.8 個(gè)/km，+35% 粗 節(jié)121.5 個(gè)/km，+140%棉結(jié)62.3個(gè)/km，-50%細(xì)節(jié)0 個(gè)/km，+50%粗節(jié)5.3 個(gè)/km，+200%棉結(jié)10.8個(gè)/km。

并條工序主要工藝參數(shù)經(jīng)過(guò)工藝優(yōu)化后，小疵點(diǎn)總量減少4.85%，在清紗曲線不做調(diào)整的前提下，十萬(wàn)米切疵數(shù)減少2 次，減少了筒紗結(jié)頭數(shù)量，提高了生產(chǎn)效率。經(jīng)清紗后保留的小疵點(diǎn)數(shù)量減少5.16%，十萬(wàn)米九級(jí)有害紗疵減少28.47%，并達(dá)到GB/T 5324—2009 優(yōu)等紗指標(biāo)，有效提高了筒紗質(zhì)量，有利于改善布面效果。

并條工序中，并條定量和出條速度是影響產(chǎn)量、質(zhì)量的兩大重要工藝參數(shù)。從本案例工藝優(yōu)化實(shí)踐分析，在確保并條產(chǎn)能和供應(yīng)量基本保持不變的前提下，在JC/T 60/40 14.6 tex 混紡集聚紗品種上，出條速度較并條定量對(duì)最終成紗質(zhì)量的影響更大。通過(guò)適當(dāng)降低出條速度，適量增加并條定量，在維系并條產(chǎn)能和供應(yīng)量基本保持不變的情況下，收到了良好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。

5 生產(chǎn)系統(tǒng)原料變化的質(zhì)量趨勢(shì)分析

通過(guò)USTER 專家系統(tǒng)，能有效評(píng)判及分析紡紗生產(chǎn)中原料變化與成紗質(zhì)量的變化趨勢(shì)，以有效把握產(chǎn)品質(zhì)量趨勢(shì)，同時(shí)也能進(jìn)一步優(yōu)化原料選配及指導(dǎo)原料采購(gòu)。表1 為JC/T 60/40 14.6 tex 混紡集聚紗品種原棉主要質(zhì)量指標(biāo)的月平均匯總表，其中棉結(jié)和短絨率均為AFIS 檢測(cè)，其余為HVI 檢測(cè)。圖5～圖7 分別為相應(yīng)時(shí)間段通過(guò)USTER 專家系統(tǒng)顯示出的成紗主要質(zhì)量指標(biāo)的變化情況。

圖6 成紗IP 變化趨勢(shì)圖

圖7 成紗NSL 變化趨勢(shì)圖

從USTER 專家系統(tǒng)成紗條干CV、IP、NSL質(zhì)量指標(biāo)的變化趨勢(shì)圖分析，在2019 年1 月～6月生產(chǎn)階段中，1 月份、2 月份及6 月份成紗條干CV、IP、NSL 質(zhì)量指標(biāo)的波動(dòng)變化相對(duì)較大，成紗條干CV、IP、NSL 各質(zhì)量指標(biāo)的絕對(duì)數(shù)值也偏高，體現(xiàn)出產(chǎn)品質(zhì)量差異性與波動(dòng)性較大。從生產(chǎn)體系追溯及分析原料配棉質(zhì)量指標(biāo)，可以看出1 月份、2 月份原料配棉中原棉平均短絨率偏高，2月份原棉平均馬克隆值偏高，6 月份原棉平均AFIS 棉結(jié)偏高，因而對(duì)生產(chǎn)體系產(chǎn)生影響。圖5～圖7 中顯示，成紗條干CV數(shù)值上升，IP、NSL 紗疵總數(shù)增多，體現(xiàn)為質(zhì)量指標(biāo)的絕對(duì)數(shù)值和波動(dòng)變化有所增加。

通過(guò)USTER 專家系統(tǒng)與原料相關(guān)主要質(zhì)量比較，進(jìn)行長(zhǎng)期質(zhì)量趨勢(shì)分析，可找出批次之間的質(zhì)量差異與波動(dòng)。對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中的配棉變化、工藝變化等結(jié)果可以很直觀地在報(bào)告中顯示，利于總結(jié)、優(yōu)化生產(chǎn)工藝。對(duì)用戶反饋的批次品種有異議時(shí)，還可以進(jìn)行有效質(zhì)量追溯。同時(shí)，成紗條干CV、IP、NSL 質(zhì)量指標(biāo)的變化趨勢(shì)圖可為原料配棉、選配和原料采購(gòu)提供參考。

6 結(jié)語(yǔ)

在國(guó)產(chǎn)自動(dòng)絡(luò)筒機(jī)上采用USTER Quantum Experts3 型專家系統(tǒng)是一項(xiàng)重要的智能化管理手段，實(shí)現(xiàn)了絡(luò)筒生產(chǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、大數(shù)據(jù)采集與分析、質(zhì)量的追蹤與指導(dǎo)、推送生產(chǎn)異常信息并指導(dǎo)質(zhì)量控制，能夠完成繁雜的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析工作，有效提高紡紗企業(yè)的生產(chǎn)管理及生產(chǎn)效率，穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，利于進(jìn)一步提升智能紡紗工廠數(shù)字化和智能化能力。