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1 引言

市場經(jīng)濟的發(fā)展，導致生產(chǎn)圍繞市場轉(zhuǎn)。小批量，多品種，快交貨的市場需求是紡織企業(yè)一直面臨的困境。因此，研究設計智能型的紡紗工藝設計系統(tǒng)來改造傳統(tǒng)的紡織生產(chǎn)方式備受人們的關(guān)注^[1]。

迄今為止，紡織工藝設計的智能化研究取得了可喜的成績^{[2], [4]}。本文在總結(jié)原有開發(fā)經(jīng)驗的基礎之上，對紡紗工藝的智能化設計進行了深入的研究，引入了將基于案例（CBR）的工藝設計智能化方法和工藝路線相結(jié)合的工藝推理模型，提出了一套紡紗工藝設計的更加實用的方案。

2 系統(tǒng)功能框圖

 圖 1

    由圖1可看出，紡紗工藝設計系統(tǒng)包括四大功能模塊：紡紗工藝設計管理、查詢管理、系統(tǒng)維護管理和公共信息管理。紡紗工藝設計管理集工藝計算、傳動圖應用、表單處理及在工藝調(diào)節(jié)單基礎上的齒輪輪盤庫自動管理于一體；查詢管理中的品種機臺查詢是指使用某種工藝的車間機臺信息；系統(tǒng)維護管理包括工藝設計方面的維護、權(quán)限管理及歷史數(shù)據(jù)的處理；公共信息管理包括表單簽字及系統(tǒng)幫助。

3 系統(tǒng)主要模塊及優(yōu)勢分析

    本系統(tǒng)在工藝計算這一基本功能模塊的基礎上，從工藝設計及管理的方便、快捷出發(fā)，引入了傳動圖模塊、輔助設計模塊、齒輪輪盤庫自動管理模塊、工藝管理模塊等。

3.1  工藝計算  傳統(tǒng)的涉及計算的處理方法都是將計算公式寫入程序。對紡紗工藝來說，引進新的紡紗機型或是改造現(xiàn)有的紡紗機型會造成相應工藝計算公式的增加或者變更，這對于傳統(tǒng)的處理方法是行不通的。本系統(tǒng)采用了“自定義”和對計算公式進行分析的方法，做到讓用戶自主地增加或修改相應的工藝計算公式，不需要修改程序。

3.2  傳動圖  建立了紡紗機型的傳動圖庫。傳動圖庫的建立能夠使用戶非常直觀地瀏覽工藝設計參數(shù)；并且，在傳動圖上輸入故障的機械波、牽伸波，圖上能以醒目顏色標出可能出故障的元件。

某紡織企業(yè)已有一套關(guān)于故障機械波、牽伸波測試的進口設備。該設備在喂入紗線以后，能分析出條干變異系數(shù)等，然后得出波譜圖，再根據(jù)波譜圖上的故障機械波、牽伸波在傳動圖上標出可能出故障的元件。本系統(tǒng)雖然不能根據(jù)喂入紗線分析出波譜圖這樣的專業(yè)數(shù)據(jù)形式，但在傳動圖庫的維護上略顯優(yōu)勢，可以做到讓用戶自主維護，不會出現(xiàn)添加新機型時還需要聯(lián)系軟件開發(fā)商的情況。

3.3  輔助設計  包括針對新產(chǎn)品開發(fā)和工藝調(diào)整。

針對新產(chǎn)品開發(fā)：根據(jù)相似原理，從工藝歷史庫中檢索出生產(chǎn)單位、配棉方案符合用戶要求的工藝路線，再進一步分析工藝路線的相似度，從而獲得用戶滿意的工藝設計方案，有效減少了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

工藝調(diào)整：對用戶輸入的各種性能指標（比如速度、牽伸等），能給出建議的齒輪輪盤配置，很大程度上減輕了工藝設計量。此項功能包括兩種：1、調(diào)用歷史工藝；2、分析現(xiàn)有工藝。調(diào)用歷史工藝是考慮到紡紗工藝設計的重用特點；分析現(xiàn)有工藝是指從齒輪輪盤庫里調(diào)出符合工藝員要求的齒輪輪盤配置。

3.4  齒輪輪盤庫自動管理  將工藝的調(diào)節(jié)、翻改與齒輪輪盤庫聯(lián)系起來，實現(xiàn)齒輪、輪盤的自動“入庫”與“出庫”，節(jié)省了大量花費在齒輪輪盤庫統(tǒng)計上的時間，并且實時性、準確性強。

3.5  工藝管理  引入用戶權(quán)限管理、審批流程管理等管理機制，以確保工藝數(shù)據(jù)訪問的安全性及工藝設計業(yè)務流程的有序性。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于案例推理的紡紗工藝設計

4.1.1  工藝庫設計  車間內(nèi)各道工序品種之間的供應關(guān)系可以用樹形結(jié)構(gòu)來表示。本文提出以一種配棉為標準，將這種樹形結(jié)構(gòu)分解為多條工藝路線。按照這種思想，工藝庫設計如圖2：

                                                                                圖 2

主表字段包括生產(chǎn)單位、配棉信息等，主鍵為工藝代碼；從表字段包括工序名稱、機型等，主鍵為序號。從表還包含一重要字段：工序工藝代碼，而各工藝表的主鍵亦為工序工藝代碼，這種設計就能從獨立的工藝表中整理出一條條以生產(chǎn)單位、配棉信息為標準的工藝流程。

4.1.2  工藝系統(tǒng)設計  紡紗工藝設計是一個繼承與重用設計知識的過程，常常需要借鑒已有的典型工藝方案。因此，對于新產(chǎn)品的開發(fā)，提出了在上述工藝庫設計基礎上的基于實例的推理模型。基于實例的推理(Case-based Reasoning ,CBR) 是人工智能的一種重要而有效的推理技術(shù),CBR的基本原理是把以前的案例按一定的方式組織起來,存儲到案例知識庫中,即以案例知識庫模擬人腦的記憶,按一定的組織方式存儲一些過去的相關(guān)經(jīng)歷,在求得新解時,通過檢索案例知識庫,找出與新問題相似的一個或幾個案例,當被檢索出的案例與新問題的情況不一致時,對舊的案例做出修改,以滿足新的情況或問題的解^[3]。

本系統(tǒng)就是借鑒了CBR的這些特點，對紡紗工藝設計建立了如下模型：

4.2 傳動圖

傳動圖是指各棉紡機械從輸入到輸出的傳動系統(tǒng)圖。

4.2.1       傳動圖數(shù)據(jù)庫設計

圖 3

4.2.2  傳動圖實現(xiàn)  要使本系統(tǒng)的工藝設計數(shù)據(jù)反映在傳動圖上，必須先初始化傳動圖數(shù)據(jù)庫。初始化包括兩個方面：1、引入背景圖；2、引入控件。

在傳動圖數(shù)據(jù)庫基礎上，系統(tǒng)啟動傳動圖模塊時，后臺從傳動圖庫中調(diào)出該機型的所有控件位置信息，在相應位置上動態(tài)創(chuàng)建數(shù)據(jù)感知組件并根據(jù)相關(guān)聯(lián)的字段與工藝庫相連，如圖4。同時，傳動圖庫中還存放了計算機械波、牽伸波的公式。輸入故障的機械波、牽伸波后，后臺計算出在該套工藝參數(shù)下的機械波、牽伸波，并與輸入的機械波、牽伸波作比較，可能出故障的部件對應方框顯出紅色或黃色，如圖4所示：

 圖4 DTM129(V牽)細紗機傳動圖顯示

    以傳動圖形式將工藝數(shù)據(jù)顯示出來，顯得更加直觀，并能隨時監(jiān)測機型的運轉(zhuǎn)情況。

5 結(jié)束語

本文介紹的智能化紡紗工藝設計系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：

1、  新機型引入、機型改造等不影響工藝計算，系統(tǒng)開放性好；

2、  開出各種表單、生成工藝大表等在時間消耗上大大減少，提高了工作效率；

3、傳動圖的引入，使用戶更加直觀地參與工藝設計，并隨時檢測機臺運轉(zhuǎn)情況；

4、智能化的工藝設計使紡織企業(yè)更加從容地面對個性化、小批量、多品種、快交貨的市場需求，大大縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

目前，該系統(tǒng)已投入使用，其方便、快速、準確的優(yōu)勢正逐步顯示出來。

參考文獻

[1] 李澤. 毛紡織工藝的計算機編程[J]. 毛紡科技, 2001, 5:16