配棉技术在纺纱管理系统的发展

　　当前质量好棉花难寻，为保证成纱质量满足客户要求，棉纺企业配棉在技术管理工作中非常重要。所谓配棉就是为满足某一规格纱线的纺纱工艺与成纱质量要求，从库存原棉中选择*合适的棉批并规定各棉批的适当比例。在棉纺企业中原料占总成本的70%左右，直接影响企业的经济效益，因此得力的配棉工作是非常重要的。我国原棉在性能上呈现出多样性和差异性，使得配棉工作更加复杂和困难。棉纺过程具有工序多、周期长、生产连续等特点，在品种变化频繁时，不能因原料的变化而使产品质量发生变化，所以必须考虑原棉选择的连续性、稳定性以及各种特定的要求，使纤维性能物尽所用，减少剩余质量。

　　1棉纺织企业中配棉技术的发展

　　配棉工作已有一百多年的历史，积累了丰富的经验，随着科学技术的发展，配棉技术也在不断地向前发展。配棉技术的发展经历了两个时期，即人工配棉和计算机配棉。

　　1.1人工配棉

　　长期以来，配棉工作是通过人工计算完成的，而且是一种被动行为，既不明确原棉的情况，也不清楚纱线的目标，只是把各种原棉(事实上性能可能差异很大)混和在一起，以保证生产的连续进行，对配比不做严格的限制。随着生产实践经验的积累，配棉已成为一种主动的有目的的技术环节，目的是保证质量、降低成本，人们甚至把经验和实验结果拟合成经验公式或回归方程，然后用回归方程或经验公式指导配棉。

　　1.2计算机配棉

　　人工制定配棉方案，其效果在很大程度上取决于人的经验及处理问题的细致程度，常有片面性、偶然性。为了做好配棉工作，配棉技术人员要及时掌握生产情况，了解各种原棉的库存情况及原棉的物理性能，分析过去成纱质量情况，全面综合加以考虑，不仅计算量大(如接替棉计算每天只能计算两张表)，而且难免有所疏漏。因此，人们渴望找出一种更有效、更方便的现代化方法，辅助或取代人工配棉。计算机配棉技术的初始思想就是在这样的一种背景下产生的。

　　2国内外计算机配棉管理系统的发展

　　2.1国外情况

　　计算机应用于纺织工业已有30多年的历史了，许多企业已经利用计算机订购原棉并完成棉花的使用。印度的计算机配棉始于70年代、*早的一次计算机配棉实验是由Indore公司完成的，在计算机专家的帮助下，该公司试图降低4.9tex纱的混棉成本，其人工配棉成本为10.50卢比/kg。通过使用计算机配棉，使成本降低到9.95卢比/kg，节省了约5%,很多企业非常愿意采用这一成果，但在对计算机配棉做进一步推广时，没有获得满意的结果，这是由于不准确的历史数据和各批棉花不可靠的实验造成的。

　　较成功的配棉软件有美国Spinl ab及FiberControls公司的棉包混棉管理系统。在80年代，欧美开始出现并应用EFS(Engineered Fiber Seleetion)计算机配棉管理系统，其特点是:棉花不再是仅仅被按唆头来分类，而是根据仪器所测得的指标重新分类并用条形码编号。棉花按性质被划分得更加详细，其性能被更加充分地利用。该系统用HVI测试的数据进行配棉。据报道由于测试数据准确度高，从而使配棉效果较好。90年代，Chent Belgium大学纺织系所研制的*优专家系统，据说有能够确定原料的*佳配比功能。

　　2.2国内情况

　　早在70年代末，我国一些棉纺厂就开始尝试用计算机配棉。配棉模型是基于线性规划原理。采用此方法在计算机上可以挑选并规划出使用棉花的比例，以达到*佳配比的目的。但由于这种方法是一期一期孤立进行的，不能解决连续性和稳定性问题。对一些特殊的要求无法用方程来表示，如配棉时对接批、争批、零批、整包等特定的要求，对气候、色泽、工艺状态等问题不能一一解决。这种方法实际上只能是人工配棉的一种辅助，因此无法在生产中正式使用。

　　80年代计算机配棉技术有了较大的发展。利用近代应用数学的方法，开发出了一些计算机配棉系统。这种系统充分发挥了计算机运算速度快的特点，使配棉工作更加准确完善，既降低了成本，提高了生产效率，又保证了成纱质量。如开发的十分接近人工配棉实践经验的配棉管理系统，配棉模型采用Fuzzy聚类分析方法。该方法模拟人脑分析和综合的过程，进行“比较打分”，建立隶属度函数。由于Fuzzy聚类分析模拟人脑在多维空间进行观察分析，并在等价关系下按*重的权重路径实现分类，处理结果十分接近事物的本质。

　　80年代的计算机配棉管理系统功能较全面，但由于当时的开发工具及一些具体的测试仪器条件等情况所限，还存在些实际问题，在生产中也没有被大规模推广，有少数厂家在使用。近几年开发出的纺织应用软件有很多，大多集中在自动控制和纺织CAD方面，只有*少数人对计算机配棉管理系统进行了优化，在某些功能方面对过去的计算机配棉管理系统有所改进，但还存在不少实际问题有待解决，在生产实际中应用很成熟的计算机配棉管理系统，目前还没有出现。

　　3早期计算机配棉管理系统的功能及存在的不足

　　3.1系统功能

　　实际上，配棉就是在多可控变量的约束条件下求*优解的定量计算，上述这些配棉管理系统借助计算机的功能，起到了以下三个方面的作用:

　　(1)使传统的人工配棉向计算机自动配棉跃进了一大步;

　　(2)取得了明显的经济效益，使配棉成本有不同程度的降低，而且保证了质量。

　　例：河北某企业用计算机配棉，仅28tex一个品种降低成本0.02元/kg，全年节约14万元，全部推广后一年可节约50万元。江苏某企业用计算机配棉，降低成本0.015元/kg。湖北某企业用计算机优选纯棉28tex配棉方案，品级由2.18级降为3.66级，长度由28.53mm降为26.63mm，配棉成本由3.738元/kg降为3.4502元/kg，成纱质量仍是上等一级，降低配棉成本大约是0.02元/kg-0.095元/kg；

　　(3)效率提高，一般20min-30min即可显示*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几倍的时间。

　　3.2系统不足：

　　(1)系统大多用线性方法求解，配棉人员需事先规定若干批原棉，列出方程，然后由计算机进行计算，对使用者要求高。

　　(2)目标方程只有一个，不能满足实际生产中多个目标的要求，系统没有专门的原料需求预测模块。

　　4新型计算机配棉管理系统的开发 新型计算机配棉管理系统具有如下特点:

　　1)能够自动建立预测方程，对使用者要求低，且利用多元动态预测方程使系统具有较强的预测功能。

　　2)运用目标规划进行配棉方案优选可以改进线性规划配棉的不足。

　　3)应用模糊数学中的模糊聚类与模糊综合评判进行接批棉的选择，能够找到真正合适的接替原棉。

　　4)增加了原料需求预测功能模块，能够指导原料采购工作。

　　5)该系统是在原配棉管理系统的基础上开发并优化的，综合考虑了目前我国棉纺生产的实际情况、设备、原料等各方面的因素，有较强的实用性。

　　5结语

　　计算机配棉可以利用计算机运算速度快的优势来弥补人工配棉生产中人为误差的缺陷，能稳定生产、保证产品质量、指导原料购买策略。在进入信息时代的今天，计算机在纺织工业中得到越来越广泛的应用，采用计算机进行配棉是配棉技术发展的必然趋势，也是棉纺产业向自动化、智能化、信息化方向发展的必要步骤。计算机配棉是棉纺织企业建立快速反应机制的必经之路，必须引起企业足够的重视。

　　要使计算机配棉技术能够顺利地推广，需解决以下几个方面的问题:

　　1) 1可靠的数据基础。配棉是否有效取决于实验数据的科学性和客观性，要有更可靠的数据基础，才能使预测达到一定的精确度。

　　2)要有完善和符合实际的软件体系。使配棉管理系统更具有实用性、可靠性，而目也符合生产实际的需要。

　　3)要有负责任的优秀管理和技术人员，使配棉管理系统得到正确的应用。