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1 引言

市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，導(dǎo)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(shè)計(jì)智能型的紡紗工藝設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(yàn)的基礎(chǔ)之上，對(duì)紡紗工藝的智能化設(shè)計(jì)進(jìn)行了深入的研究，引入了將基于案例（CBR）的工藝設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的更加實(shí)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(shè)計(jì)系統(tǒng)包括四大功能模塊：紡紗工藝設(shè)計(jì)管理、查詢管理、系統(tǒng)維護(hù)管理和公共信息管理。紡紗工藝設(shè)計(jì)管理集工藝計(jì)算、傳動(dòng)圖應(yīng)用、表單處理及在工藝調(diào)節(jié)單基礎(chǔ)上的齒輪輪盤庫自動(dòng)管理于一體；查詢管理中的品種機(jī)臺(tái)查詢是指使用某種工藝的車間機(jī)臺(tái)信息；系統(tǒng)維護(hù)管理包括工藝設(shè)計(jì)方面的維護(hù)、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(shì)分析

    本系統(tǒng)在工藝計(jì)算這一基本功能模塊的基礎(chǔ)上，從工藝設(shè)計(jì)及管理的方便、快捷出發(fā)，引入了傳動(dòng)圖模塊、輔助設(shè)計(jì)模塊、齒輪輪盤庫自動(dòng)管理模塊、工藝管理模塊等。

3.1  工藝計(jì)算  傳統(tǒng)的涉及計(jì)算的處理方法都是將計(jì)算公式寫入程序。對(duì)紡紗工藝來說，引進(jìn)新的紡紗機(jī)型或是改造現(xiàn)有的紡紗機(jī)型會(huì)造成相應(yīng)工藝計(jì)算公式的增加或者變更，這對(duì)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(duì)計(jì)算公式進(jìn)行分析的方法，做到讓用戶自主地增加或修改相應(yīng)的工藝計(jì)算公式，不需要修改程序。

3.2  傳動(dòng)圖  建立了紡紗機(jī)型的傳動(dòng)圖庫。傳動(dòng)圖庫的建立能夠使用戶非常直觀地瀏覽工藝設(shè)計(jì)參數(shù)；并且，在傳動(dòng)圖上輸入故障的機(jī)械波、牽伸波，圖上能以醒目顏色標(biāo)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(jī)械波、牽伸波測(cè)試的進(jìn)口設(shè)備。該設(shè)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(jī)械波、牽伸波在傳動(dòng)圖上標(biāo)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(dòng)圖庫的維護(hù)上略顯優(yōu)勢(shì)，可以做到讓用戶自主維護(hù)，不會(huì)出現(xiàn)添加新機(jī)型時(shí)還需要聯(lián)系軟件開發(fā)商的情況。

3.3  輔助設(shè)計(jì)  包括針對(duì)新產(chǎn)品開發(fā)和工藝調(diào)整。

針對(duì)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(jìn)一步分析工藝路線的相似度，從而獲得用戶滿意的工藝設(shè)計(jì)方案，有效減少了新產(chǎn)品的開發(fā)周期。

工藝調(diào)整：對(duì)用戶輸入的各種性能指標(biāo)（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(shè)計(jì)量。此項(xiàng)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(shè)計(jì)的重用特點(diǎn)；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(dòng)管理  將工藝的調(diào)節(jié)、翻改與齒輪輪盤庫聯(lián)系起來，實(shí)現(xiàn)齒輪、輪盤的自動(dòng)“入庫”與“出庫”，節(jié)省了大量花費(fèi)在齒輪輪盤庫統(tǒng)計(jì)上的時(shí)間，并且實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性強(qiáng)。

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(jī)制，以確保工藝數(shù)據(jù)訪問的安全性及工藝設(shè)計(jì)業(yè)務(wù)流程的有序性。

4 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 基于案例推理的紡紗工藝設(shè)計(jì)

4.1.1  工藝庫設(shè)計(jì)  車間內(nèi)各道工序品種之間的供應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，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(shè)計(jì)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(jī)型等，主鍵為序號(hào)。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(shè)計(jì)就能從獨(dú)立的工藝表中整理出一條條以生產(chǎn)單位、配棉信息為標(biāo)準(zhǔn)的工藝流程。

4.1.2  工藝系統(tǒng)設(shè)計(jì)  紡紗工藝設(shè)計(jì)是一個(gè)繼承與重用設(shè)計(jì)知識(shí)的過程，常常需要借鑒已有的典型工藝方案。因此，對(duì)于新產(chǎn)品的開發(fā)，提出了在上述工藝庫設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上的基于實(shí)例的推理模型。基于實(shí)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(chǔ)到案例知識(shí)庫中,即以案例知識(shí)庫模擬人腦的記憶,按一定的組織方式存儲(chǔ)一些過去的相關(guān)經(jīng)歷,在求得新解時(shí),通過檢索案例知識(shí)庫,找出與新問題相似的一個(gè)或幾個(gè)案例,當(dāng)被檢索出的案例與新問題的情況不一致時(shí),對(duì)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(diǎn)，對(duì)紡紗工藝設(shè)計(jì)建立了如下模型：

4.2 傳動(dòng)圖

傳動(dòng)圖是指各棉紡機(jī)械從輸入到輸出的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。

4.2.1       傳動(dòng)圖數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

圖 3

4.2.2  傳動(dòng)圖實(shí)現(xiàn)  要使本系統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)反映在傳動(dòng)圖上，必須先初始化傳動(dòng)圖數(shù)據(jù)庫。初始化包括兩個(gè)方面：1、引入背景圖；2、引入控件。

在傳動(dòng)圖數(shù)據(jù)庫基礎(chǔ)上，系統(tǒng)啟動(dòng)傳動(dòng)圖模塊時(shí)，后臺(tái)從傳動(dòng)圖庫中調(diào)出該機(jī)型的所有控件位置信息，在相應(yīng)位置上動(dòng)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(shí)，傳動(dòng)圖庫中還存放了計(jì)算機(jī)械波、牽伸波的公式。輸入故障的機(jī)械波、牽伸波后，后臺(tái)計(jì)算出在該套工藝參數(shù)下的機(jī)械波、牽伸波，并與輸入的機(jī)械波、牽伸波作比較，可能出故障的部件對(duì)應(yīng)方框顯出紅色或黃色，如圖4所示：

 圖4 DTM129(V牽)細(xì)紗機(jī)傳動(dòng)圖顯示

    以傳動(dòng)圖形式將工藝數(shù)據(jù)顯示出來，顯得更加直觀，并能隨時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)型的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。

5 結(jié)束語

本文介紹的智能化紡紗工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、  新機(jī)型引入、機(jī)型改造等不影響工藝計(jì)算，系統(tǒng)開放性好；

2、  開出各種表單、生成工藝大表等在時(shí)間消耗上大大減少，提高了工作效率；

3、傳動(dòng)圖的引入，使用戶更加直觀地參與工藝設(shè)計(jì)，并隨時(shí)檢測(cè)機(jī)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)情況；

4、智能化的工藝設(shè)計(jì)使紡織企業(yè)更加從容地面對(duì)個(gè)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(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)正逐步顯示出來。

參考文獻(xiàn)

[1] 李澤. 毛紡織工藝的計(jì)算機(jī)編程[J]. 毛紡科技, 2001, 5:16