傳統(tǒng)棉紡企業(yè)的智能化改造建議

張?zhí)K道 薛文良

（1.東華大學(xué)，上海，201620；2.紡織面料技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海，201620）

1 智能紡紗的發(fā)展

回顧紡紗技術(shù)的發(fā)展史，環(huán)錠紡作為工藝流程最成熟、使用最多的紡紗技術(shù)，自1828年誕生以來(lái)，不斷進(jìn)行著技術(shù)變革，直至20世紀(jì)末紡紗成紗機(jī)理的革命進(jìn)入了一個(gè)停滯的時(shí)期。進(jìn)入21世紀(jì)，部分制造業(yè)已經(jīng)隨著世界工業(yè)技術(shù)發(fā)展帶來(lái)的革命技術(shù)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)方式的自動(dòng)化，并逐漸跨入智能工廠時(shí)代。紡織產(chǎn)業(yè)需要汲取其他工業(yè)新技術(shù)的靈感，實(shí)現(xiàn)新的突破，紡紗技術(shù)正朝著連續(xù)化、信息化、生產(chǎn)過(guò)程數(shù)字化的方向不斷探索、普及、發(fā)展。

從棉紡行業(yè)變化的角度看智能紡紗的發(fā)展，應(yīng)用數(shù)字化技術(shù)已成為紡紗行業(yè)發(fā)展的方向。目前總體上我國(guó)棉紡行業(yè)依舊屬于勞動(dòng)密集型的傳統(tǒng)制造業(yè)，面臨著與其他發(fā)展中國(guó)家相比人口紅利逐漸消失、生產(chǎn)要素成本不斷提高，與技術(shù)實(shí)力更高一籌的發(fā)達(dá)國(guó)家再工業(yè)化同臺(tái)競(jìng)技的雙重壓力。第七次全國(guó)人口普查數(shù)據(jù)顯示，2020年我國(guó)16歲～59歲勞動(dòng)年齡人口總規(guī)模比2010年減少了4 000多萬(wàn)人，勞動(dòng)年齡人口數(shù)量和比例雙雙下降，人口老齡化逐步加速。同時(shí)，勞動(dòng)年齡人口素質(zhì)顯著提高。勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)的變化表明棉紡行業(yè)車間智能化、無(wú)人化將是亟待實(shí)現(xiàn)的場(chǎng)景。在《中國(guó)制造2025》中，紡織業(yè)作為被重點(diǎn)推進(jìn)智能化改造的傳統(tǒng)行業(yè)，企業(yè)間紡紗設(shè)備自動(dòng)化、連續(xù)化、信息化程度參差不齊，實(shí)現(xiàn)智能化的基礎(chǔ)薄弱，企業(yè)需要切實(shí)可行的智能化路徑指導(dǎo)性建議。

2 智能紡紗的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

2.1 紡紗裝備的智能化現(xiàn)狀及趨勢(shì)

紡紗行業(yè)完整成熟的產(chǎn)品體系，使得數(shù)字技術(shù)的應(yīng)用落地更容易被激發(fā)出增長(zhǎng)潛力。紡紗工序具有多工序、長(zhǎng)流程的特點(diǎn)，為了實(shí)現(xiàn)紡紗裝備的智能化必須先完成紡紗流程的連續(xù)化，這種連續(xù)化包含兩個(gè)部分，一是單工序的內(nèi)部連續(xù)化，二是多工序間的物流運(yùn)輸連續(xù)化。

對(duì)于單工序的內(nèi)部連續(xù)化，比如精梳系統(tǒng)，精梳自動(dòng)輸送和換卷系統(tǒng)重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了精梳工序的內(nèi)部連續(xù)化［1］，緩解了精梳生產(chǎn)的壓力；粗紗、細(xì)紗和絡(luò)筒是紡紗工序中用工占比最多、勞動(dòng)強(qiáng)度最大的工序，自動(dòng)落紗技術(shù)能夠減少一半用工，但由于不同企業(yè)的裝備和工序特點(diǎn)不同，自動(dòng)落紗系統(tǒng)的改造進(jìn)度存在差異，粗紗機(jī)自動(dòng)落紗的配套改造遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于細(xì)紗工序；對(duì)于細(xì)紗單工序內(nèi)的斷頭問(wèn)題，品特裕華紡織科技有限公司和經(jīng)緯紡織機(jī)械股份有限公司聯(lián)合展出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)細(xì)紗自動(dòng)接頭機(jī)，不過(guò)該技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性問(wèn)題有待實(shí)操驗(yàn)證，同時(shí)也面臨著市場(chǎng)化的難題。

對(duì)于多工序間的物流運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化［2］，前紡已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了清梳工序生產(chǎn)連續(xù)化；后紡粗細(xì)聯(lián)、細(xì)絡(luò)聯(lián)、絡(luò)筒與打包，通過(guò)軌道連接、電子系統(tǒng)控制的方式實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)連續(xù)化；由于梳棉和并條產(chǎn)量不匹配、喂入方式差異，梳棉、并條和粗紗工序間物料運(yùn)輸連續(xù)化依然存在斷點(diǎn)，使得紡紗全流程還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)完全的物料運(yùn)輸一體化。影響連續(xù)化的關(guān)鍵工序自動(dòng)化研究還處在“卡脖子”困境，需新技術(shù)打開(kāi)局面。

2.2 紡紗工藝及供需管理的智能化現(xiàn)狀及趨勢(shì)

相對(duì)于紡紗裝備的硬件系統(tǒng)，紡紗工藝及供應(yīng)鏈管理屬于有序高效的軟件系統(tǒng)，二者在智能紡紗上相輔相成。針對(duì)梳并工序的連續(xù)問(wèn)題，目前可以做到采用AGV小車自動(dòng)運(yùn)輸，基于多重信息的組合已實(shí)現(xiàn)條筒倉(cāng)儲(chǔ)的優(yōu)化管理［3］；對(duì)于成品筒紗，基于多重機(jī)械手已實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)輸送、包裝和存儲(chǔ)，青島雙清智能科技公司的系列包裝機(jī)已實(shí)現(xiàn)每小時(shí)1.2 t～1.8 t的打包產(chǎn)量，用工僅1人；通過(guò)在線檢測(cè)可以實(shí)現(xiàn)筒紗按質(zhì)量分類，可根據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的由于設(shè)備狀況、原料批次等導(dǎo)致的質(zhì)量參差情況，分等級(jí)處理筒紗，很好地實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品的精細(xì)化管理［4］；智能立體倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)，在生產(chǎn)信息基礎(chǔ)上融入了客戶信息、訂單信息，在按質(zhì)量倉(cāng)儲(chǔ)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了按需出庫(kù)，逐漸超越連續(xù)化，邁向數(shù)字化。

紗線質(zhì)量是評(píng)判生產(chǎn)的首要標(biāo)準(zhǔn)，紡紗生產(chǎn)線的品控壓力巨大。傳統(tǒng)棉紡車間依靠實(shí)驗(yàn)室的離線檢測(cè)保證半制品、成品紗質(zhì)量的穩(wěn)定性，現(xiàn)在一些監(jiān)測(cè)裝置，比如并條自調(diào)勻整系統(tǒng)、細(xì)紗單錠檢測(cè)裝置、絡(luò)筒電子清紗器，這些智能化設(shè)備不僅能夠控制質(zhì)量，還能輔助更快發(fā)現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，及時(shí)止損。目前監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還沒(méi)有完全覆蓋紡紗全流程的質(zhì)量控制，而智能化的工藝管理需要實(shí)現(xiàn)全流程的質(zhì)量實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)環(huán)境溫濕度、設(shè)備電流脈沖變化、回轉(zhuǎn)部件速度、須條直徑變化、環(huán)錠紡紗段氣圈形態(tài)變化等，采用多傳感器多維監(jiān)測(cè)和控制，以實(shí)現(xiàn)全流程質(zhì)量控制的目標(biāo)。目前存在監(jiān)測(cè)裝置從發(fā)現(xiàn)異常到處理故障有一定時(shí)間滯后的問(wèn)題，因此在智能化的工藝管理過(guò)程中，需要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制和預(yù)測(cè)性維護(hù)，這就需要對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析，通過(guò)積累大量數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)，訓(xùn)練數(shù)據(jù)分析模型，必要時(shí)結(jié)合理論模型對(duì)訓(xùn)練結(jié)果進(jìn)行修正，追溯生產(chǎn)過(guò)程中的工藝故障、設(shè)備故障、原料缺陷，進(jìn)一步監(jiān)測(cè)紡紗狀態(tài)的變化，預(yù)測(cè)各類故障、優(yōu)化工藝、控制質(zhì)量，建立無(wú)斷點(diǎn)紡紗工藝過(guò)程控制系統(tǒng)。

個(gè)性化定制服務(wù)、精準(zhǔn)營(yíng)銷、產(chǎn)品全生命周期管理、客戶參與設(shè)計(jì)等現(xiàn)代企業(yè)運(yùn)營(yíng)方式對(duì)制造業(yè)提出了“快速響應(yīng)”的要求。面對(duì)著市場(chǎng)提出的“小批量，多品種”生產(chǎn)模式的考驗(yàn)，傳統(tǒng)紡紗生產(chǎn)線工藝切換依靠人工調(diào)整，甚至通過(guò)大量試驗(yàn)才能確定生產(chǎn)工藝的模式，難以適應(yīng)快速變化的市場(chǎng)需求，因而在實(shí)現(xiàn)工藝智能化的基礎(chǔ)上，更大的挑戰(zhàn)是生產(chǎn)線與供應(yīng)鏈的協(xié)同管理。要具備快速調(diào)整生產(chǎn)工藝、快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的能力，柔性制造是紡紗企業(yè)管理模式智能化改造的主要趨勢(shì)。

2.3 智能紡紗信息物理系統(tǒng)

智能化的最終目標(biāo)是形成一個(gè)萬(wàn)物互聯(lián)的信息物理系統(tǒng)，連續(xù)化、信息化、數(shù)字化是智能化的基礎(chǔ)，棉紡企業(yè)在發(fā)展智能化時(shí)應(yīng)該對(duì)自身具備的基礎(chǔ)條件有一個(gè)清醒的認(rèn)識(shí)。首先，連續(xù)化是將整條生產(chǎn)線串聯(lián)起來(lái)，無(wú)斷點(diǎn)，目前我們還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)從成條到成紗的全流程連續(xù)。其次，信息化、數(shù)字化是紡紗智能化的基礎(chǔ)，三者之間存在遞進(jìn)的關(guān)系，信息化主要依靠一些通信技術(shù)、控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)流程在計(jì)算機(jī)上的固化，使紡紗設(shè)備能夠大規(guī)模統(tǒng)一作業(yè)，各部門(mén)協(xié)同作業(yè)。而數(shù)字化是信息化的延續(xù)，可以將信息化階段積累的數(shù)據(jù)通過(guò)分析轉(zhuǎn)化為知識(shí)，需要建立數(shù)據(jù)中臺(tái)以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、清洗、分析、判斷等操作，從信息化到數(shù)字化是將數(shù)據(jù)變?yōu)橹R(shí)的過(guò)程。如何將這些知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，幫助甚至代替人們做出管理和決策是智能化要解決的問(wèn)題。智能化系統(tǒng)必須具有自學(xué)習(xí)能力、再創(chuàng)造能力，取代人做出管理和決策，從數(shù)字化到智能化就是一個(gè)將知識(shí)串聯(lián)起來(lái)并用于產(chǎn)業(yè)鏈賦能的過(guò)程。

智能紡紗信息物理系統(tǒng)就是工業(yè)4.0信息集成概念的顯化模型。比如細(xì)紗工序可以形成自學(xué)習(xí)自調(diào)節(jié)的小系統(tǒng)，擴(kuò)展到一個(gè)車間、每一個(gè)工序都能夠?qū)崿F(xiàn)單工序連續(xù)化，所有工序之間也是不斷點(diǎn)連接的，這就初步形成了一個(gè)智能紡紗企業(yè)，這個(gè)智能紡紗企業(yè)相當(dāng)于一個(gè)數(shù)據(jù)島，整個(gè)集團(tuán)、甚至全行業(yè)所有企業(yè)都有一個(gè)自己的數(shù)據(jù)島或數(shù)據(jù)群島，通過(guò)紡紗生產(chǎn)的價(jià)值鏈將這些數(shù)據(jù)島進(jìn)行鏈接，形成行業(yè)的云平臺(tái)?；谶@個(gè)互聯(lián)的網(wǎng)絡(luò)，企業(yè)可以從任何一個(gè)點(diǎn)尋找與之相關(guān)的裝備工藝信息，進(jìn)行優(yōu)化整理、擴(kuò)充合作。顯然云平臺(tái)的搭建不是一蹴而就的，其中蘊(yùn)含著錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)聯(lián)關(guān)系和信息分類問(wèn)題，并且對(duì)于市場(chǎng)化的企業(yè)發(fā)展來(lái)說(shuō)，會(huì)涉及商業(yè)秘密，但是集團(tuán)內(nèi)部、企業(yè)內(nèi)部完全可以建立這樣的云平臺(tái)，對(duì)于企業(yè)自身的管理決策和可持續(xù)發(fā)展也是有利的。

3 我國(guó)傳統(tǒng)棉紡企業(yè)智能化改造的建議

目前我國(guó)大部分棉紡企業(yè)仍處于工業(yè)3.0的發(fā)展階段，部分企業(yè)配備了自動(dòng)化的紡紗設(shè)備，個(gè)別自動(dòng)化程度高的企業(yè)實(shí)現(xiàn)了局部流程的智能調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理，在企業(yè)管理模塊使用ERP系統(tǒng)升級(jí)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)流程。智能化改造必須在具備連續(xù)化、數(shù)字化基礎(chǔ)的企業(yè)開(kāi)展，對(duì)于我國(guó)大部分棉紡企業(yè)來(lái)說(shuō)并不具備這樣的基礎(chǔ)和能力，為此我們需要提出智能化改造的具體路徑。

智能化改造路徑框架如圖1所示。以細(xì)紗工序?yàn)槔瑥牡讓拥脑虾驮O(shè)備到頂層的智能管理是一個(gè)信息物理系統(tǒng)，在基礎(chǔ)的紡紗設(shè)備上配備相應(yīng)的監(jiān)測(cè)裝置，進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程多維數(shù)據(jù)采集，將采集到的設(shè)備狀態(tài)、環(huán)境情況、產(chǎn)品質(zhì)量數(shù)據(jù)向上傳遞，對(duì)這些來(lái)源不同、形式各異的非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)進(jìn)行融合分析，利用模式識(shí)別、搜索策略、案例推理等方法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的智能管理，如設(shè)備的預(yù)測(cè)性運(yùn)維、智能調(diào)度、生產(chǎn)管理和決策。

圖1 我國(guó)棉紡企業(yè)智能化改造路徑框架

3.1 紡紗生產(chǎn)工藝和供需管理系統(tǒng)

具備完備功能的紗線生產(chǎn)工藝和供需管理系統(tǒng)，能夠幫助企業(yè)完成生產(chǎn)工藝的自動(dòng)生成及供應(yīng)鏈的統(tǒng)籌規(guī)劃，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)于市場(chǎng)的快速響應(yīng)和企業(yè)的成本優(yōu)化。對(duì)于一個(gè)紡紗企業(yè)來(lái)說(shuō)，存在對(duì)內(nèi)和對(duì)外兩條管理路線。

對(duì)內(nèi)為生產(chǎn)管理，目前企業(yè)面對(duì)的主要難題是提高管理效率，使生產(chǎn)管理能夠適應(yīng)“小批量，多品種”的市場(chǎng)需求。為此，每個(gè)企業(yè)可以根據(jù)自己的歷史訂單積累建立產(chǎn)品案例庫(kù)，啟用智能工藝推薦算法，每當(dāng)有新的訂單或者產(chǎn)品開(kāi)發(fā)需求時(shí)，先將產(chǎn)品描述、原料指標(biāo)輸入算法，算法在案例庫(kù)中搜尋匹配相似的歷史訂單，輸出初步的生產(chǎn)方案；再根據(jù)實(shí)際情況對(duì)算法輸出方案進(jìn)行修正，通過(guò)設(shè)置的工藝參數(shù)預(yù)測(cè)紗線產(chǎn)品的質(zhì)量，判定修正方案所指導(dǎo)的紗線產(chǎn)品質(zhì)量合格后，自動(dòng)生成新的工藝單下發(fā)至生產(chǎn)部門(mén)，新的工藝單作為一個(gè)案例存入案例庫(kù)，紡紗生產(chǎn)工藝和供需管理系統(tǒng)流程圖如圖2所示。紗線生產(chǎn)管理系統(tǒng)配合數(shù)字化的生產(chǎn)設(shè)備，能夠自動(dòng)識(shí)別訂單、自動(dòng)生成工藝單、自動(dòng)調(diào)整設(shè)備參數(shù)應(yīng)對(duì)要求各異的新訂單。

圖2 紡紗生產(chǎn)工藝和供需管理系統(tǒng)流程圖

對(duì)外管理具體分為供應(yīng)商管理和客戶管理。關(guān)于供應(yīng)商管理，產(chǎn)品單一的企業(yè)，原料需求特點(diǎn)是數(shù)量龐大，企業(yè)更注重原料的一致性，如果對(duì)接的原料供應(yīng)商比較單一，就需要找到能夠保證持續(xù)供應(yīng)的商家；對(duì)于產(chǎn)品種類較多的企業(yè)，供應(yīng)與排產(chǎn)的步調(diào)協(xié)調(diào)性直接決定企業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)效率。因此，專門(mén)的供應(yīng)管理模塊可以整理供應(yīng)商的信息，在原料投產(chǎn)之前進(jìn)行供應(yīng)鏈評(píng)估來(lái)保證棉紡企業(yè)自身利益。關(guān)于客戶管理，迄今行業(yè)內(nèi)缺少對(duì)于不同用途紗線的細(xì)化標(biāo)準(zhǔn)，易出現(xiàn)“質(zhì)量過(guò)?！钡膯?wèn)題。例如14.5 tex棉紗，行業(yè)內(nèi)普遍采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或參考USTER公報(bào)，用到家紡、牛仔外套或者襯衫等不同產(chǎn)品時(shí)，對(duì)于紗線質(zhì)量的要求有所差異，不是各項(xiàng)指標(biāo)都必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，完全達(dá)標(biāo)反而造成了資源的浪費(fèi)?？蛻艄芾淼淖饔迷谟冢髽I(yè)可以根據(jù)不同客戶的不同需求，生產(chǎn)與其標(biāo)準(zhǔn)相匹配的產(chǎn)品，反饋到生產(chǎn)工藝，進(jìn)行精益化的生產(chǎn)管理，從而實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化。

關(guān)于紡紗生產(chǎn)工藝和供需管理系統(tǒng)的案例，每個(gè)企業(yè)都可以將歷史訂單、產(chǎn)品工藝單、供應(yīng)商信息集中，建立企業(yè)的工藝庫(kù)、原料庫(kù)、客戶庫(kù)、資源庫(kù)，無(wú)論是自動(dòng)化程度較高的企業(yè)還是設(shè)備和管理都較為傳統(tǒng)的企業(yè)，都可以即刻建立。棉紡企業(yè)首先實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)的知識(shí)化，為智能化做好基礎(chǔ)工作，其次通過(guò)算法利用數(shù)據(jù)知識(shí)實(shí)現(xiàn)自主判斷和決策，最終配合自動(dòng)化設(shè)備將算法得出的決策指令傳達(dá)到設(shè)備，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性管理。

3.2 細(xì)紗工序斷頭接頭路徑優(yōu)化系統(tǒng)

細(xì)紗斷頭接頭路徑優(yōu)化系統(tǒng)能夠幫助細(xì)紗車間減少用工和降低成本。細(xì)紗工序用工占整個(gè)紡部的60%，細(xì)紗擋車工80%的時(shí)間用于巡回接頭，細(xì)紗斷頭問(wèn)題是困擾細(xì)紗生產(chǎn)效率提升的關(guān)鍵因素，可以通過(guò)優(yōu)化擋車工接頭路徑的方法來(lái)降低斷頭的損失。細(xì)紗傳統(tǒng)的接頭方式是S形巡回，擋車工按照自己管理的車弄進(jìn)行周期性的S形巡回接頭，而優(yōu)化系統(tǒng)可根據(jù)目標(biāo)有選擇性地進(jìn)行接頭，類似于送外賣任務(wù)規(guī)劃，面對(duì)管轄區(qū)域內(nèi)同時(shí)出現(xiàn)的斷頭，可以通過(guò)路徑優(yōu)化找到更快完成接頭的路線，簡(jiǎn)化模型如圖3所示。經(jīng)計(jì)算，算法優(yōu)化的接頭路徑比傳統(tǒng)S形巡回路徑可以提升6.7%的接頭速率。

圖3 細(xì)紗工序斷頭接頭路徑優(yōu)化模型

實(shí)際上，本課題組采集某棉紡企業(yè)車間真實(shí)斷頭數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)加入初始規(guī)則的遺傳算法進(jìn)行路徑優(yōu)化，對(duì)于不同的斷頭分布拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)S形巡回接頭，優(yōu)化路徑巡回接頭速率可提升15%～60%。

斷頭問(wèn)題不能簡(jiǎn)單地視為一個(gè)路徑規(guī)劃問(wèn)題，實(shí)際生產(chǎn)中造成細(xì)紗斷頭的原因不同，斷頭的后果有很多種，斷頭存在不同分類，例如笛管堵塞造成區(qū)域性斷頭、個(gè)別壞錠造成重復(fù)斷頭、弱捻對(duì)于最終產(chǎn)品影響更為嚴(yán)重，如果優(yōu)化系統(tǒng)中可以識(shí)別不同類型的斷頭，指導(dǎo)擋車工優(yōu)先處理危害更大的斷頭，可進(jìn)一步提升生產(chǎn)效率、保障生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行。進(jìn)一步講，優(yōu)化的目標(biāo)除“總斷頭時(shí)間最少”以外，可根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃、企業(yè)成本核算側(cè)重點(diǎn)、產(chǎn)品適應(yīng)性、生產(chǎn)特點(diǎn)進(jìn)行靈活定制，如成本最低、能耗最小或者利潤(rùn)最大等不同的接頭規(guī)則。目前該功能的實(shí)現(xiàn)是需要單錠檢測(cè)技術(shù)的支持，很多傳統(tǒng)棉紡企業(yè)沒(méi)有配備單錠檢測(cè)裝置同樣能夠?qū)崿F(xiàn)，硬件部分批量購(gòu)買(mǎi)市面上普通的光電傳感器，無(wú)需高額購(gòu)置費(fèi)，一般的光電傳感器都可以達(dá)到檢測(cè)紗線斷頭的效果，即使初步不考慮不同屬性斷頭的優(yōu)先級(jí)，單純路徑優(yōu)化，接頭速率提升的效果也是顯著的。

3.3 細(xì)紗機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)

細(xì)紗機(jī)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)能夠從設(shè)備、環(huán)境、工藝、須條的角度實(shí)時(shí)監(jiān)控紡紗狀態(tài)，通過(guò)細(xì)紗機(jī)的自愈調(diào)節(jié)達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)、精益生產(chǎn)的效果。細(xì)紗斷頭的處理方式可分為兩種。一種方式是采取提高接頭速率的方法降低斷頭的損失，如斷頭接頭路徑優(yōu)化。另一種方式是在斷頭發(fā)生前及時(shí)調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，通過(guò)預(yù)測(cè)和控制避免斷頭發(fā)生。如給細(xì)紗機(jī)加裝一些監(jiān)控配件，比如市場(chǎng)上已經(jīng)成熟的單錠檢測(cè)裝置、導(dǎo)紗鉤處壓力檢測(cè)裝置、紡紗段的須條檢測(cè)裝置、氣圈檢測(cè)裝置、車間溫濕度監(jiān)測(cè)裝置等，這些傳感器采集到的信號(hào)能夠從不同的角度反映紡紗狀態(tài)，或者說(shuō)是細(xì)紗機(jī)運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)采集到的不同來(lái)源、不同結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行融合分析，實(shí)時(shí)判斷紡紗狀態(tài)，對(duì)檢測(cè)到的異常情況做出調(diào)控，實(shí)現(xiàn)細(xì)紗工序的穩(wěn)定生產(chǎn)。

正常紡紗的信號(hào)應(yīng)該是在一定的閾值范圍內(nèi)波動(dòng)的，斷頭可能就發(fā)生在某一次超過(guò)閾值的突變，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)表達(dá)的大量案例學(xué)習(xí)，掌握突變發(fā)生的規(guī)律，在算法測(cè)算出突變發(fā)生的概率達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，對(duì)機(jī)器運(yùn)行發(fā)出相應(yīng)的調(diào)整指令，預(yù)防可能發(fā)生的突變。除了上述的實(shí)時(shí)調(diào)整，可以根據(jù)信號(hào)的周期性特征做出故障診斷，紡織機(jī)械的回轉(zhuǎn)部件數(shù)量較多，采用波譜分析法得出的周期性特征可幫助精確定位故障發(fā)生點(diǎn)。上述多維度、單工序、全過(guò)程的檢測(cè)相對(duì)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)周期較長(zhǎng)，企業(yè)現(xiàn)階段可以將重點(diǎn)放在基礎(chǔ)部分，即故障庫(kù)的建立方面，對(duì)紡紗過(guò)程中細(xì)紗機(jī)經(jīng)常發(fā)生的機(jī)械故障、工藝故障進(jìn)行系統(tǒng)整理和分類，輸入機(jī)器學(xué)習(xí)，使得采集到的數(shù)據(jù)有明確的分析目標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)細(xì)紗機(jī)自愈調(diào)節(jié)智能紡紗系統(tǒng)的關(guān)鍵一步。

4 結(jié)束語(yǔ)

從棉紡織技術(shù)發(fā)展的角度來(lái)看，智能化發(fā)展是棉紡行業(yè)產(chǎn)生革命性變革的關(guān)鍵。從紡織品市場(chǎng)政策的角度來(lái)看，智能化發(fā)展是應(yīng)對(duì)科技為上、產(chǎn)品定制化、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)人化行業(yè)發(fā)展要求的唯一路徑。《紡織行業(yè)“十四五”發(fā)展綱要》中強(qiáng)調(diào)了紡織行業(yè)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，實(shí)現(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈高質(zhì)量發(fā)展的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)前期探索，行業(yè)內(nèi)部分企業(yè)已經(jīng)取得了明顯效果。但總體來(lái)看，距離全流程智能化還有很長(zhǎng)的一段距離，而智能化是所有棉紡企業(yè)需要共同面對(duì)的機(jī)遇。新舊產(chǎn)能的替換需要較長(zhǎng)的周期，但企業(yè)可以在連續(xù)化、自動(dòng)化、信息化逐步實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中進(jìn)行智能化基礎(chǔ)改造，從建立資源庫(kù)到購(gòu)置簡(jiǎn)單的傳感設(shè)備，從開(kāi)發(fā)纖維、紗線的新工藝管理到貫穿纖維原料和紗線產(chǎn)品全供應(yīng)鏈管理，這種改造將長(zhǎng)期伴隨我國(guó)的棉紡企業(yè)。