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1 引言

市場經濟的發展，導致生產圍繞市場轉。小批量，多品種，快交貨的市場需求是紡織企業一直面臨的困境。因此，研究設計智能型的紡紗工藝設計系統來改造傳統的紡織生產方式備受人們的關注^[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]}。本文在總結原有開發經驗的基礎之上，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 系統功能框圖

 圖 1

    由圖1可看出，紡紗工藝設計系統包括四大功能模塊：紡紗工藝設計管理、查詢管理、系統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節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；系統維護管理包括工藝設計方面的維護、權限管理及歷史數據的處理；公共信息管理包括表單簽字及系統幫助。

3 系統主要模塊及優勢分析

    本系統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，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，這對于傳統的處理方法是行不通的。本系統采用了“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；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。

某紡織企業已有一套關于故障機械波、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等，然后得出波譜圖，再根據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。本系統雖然不能根據喂入紗線分析出波譜圖這樣的專業數據形式，但在傳動圖庫的維護上略顯優勢，可以做到讓用戶自主維護，不會出現添加新機型時還需要聯系軟件開發商的情況。

3.3  輔助設計  包括針對新產品開發和工藝調整。

針對新產品開發：根據相似原理，從工藝歷史庫中檢索出生產單位、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，有效減少了新產品的開發周期。

工藝調整：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、調用歷史工藝；2、分析現有工藝。調用歷史工藝是考慮到紡紗工藝設計的重用特點；分析現有工藝是指從齒輪輪盤庫里調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  將工藝的調節、翻改與齒輪輪盤庫聯系起來，實現齒輪、輪盤的自動“入庫”與“出庫”，節省了大量花費在齒輪輪盤庫統計上的時間，并且實時性、準確性強。

3.5  工藝管理  引入用戶權限管理、審批流程管理等管理機制，以確保工藝數據訪問的安全性及工藝設計業務流程的有序性。

4 系統實現的關鍵技術

4.1 基于案例推理的紡紗工藝設計

4.1.1  工藝庫設計  車間內各道工序品種之間的供應關系可以用樹形結構來表示。本文提出以一種配棉為標準，將這種樹形結構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單位、配棉信息為標準的工藝流程。

4.1.2  工藝系統設計  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，對于新產品的開發，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,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經歷,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圖。

4.2.1       傳動圖數據庫設計

圖 3

4.2.2  傳動圖實現  要使本系統的工藝設計數據反映在傳動圖上，必須先初始化傳動圖數據庫。初始化包括兩個方面：1、引入背景圖；2、引入控件。

在傳動圖數據庫基礎上，系統啟動傳動圖模塊時，后臺從傳動圖庫中調出該機型的所有控件位置信息，在相應位置上動態創建數據感知組件并根據相關聯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據顯示出來，顯得更加直觀，并能隨時監測機型的運轉情況。

5 結束語

本文介紹的智能化紡紗工藝設計系統具有如下優點：

1、  新機型引入、機型改造等不影響工藝計算，系統開放性好；

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情況；

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

目前，該系統已投入使用，其方便、快速、準確的優勢正逐步顯示出來。

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