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1 引言

    隨著市場經濟的發展，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。
   
    迄今為止，紡織工藝設計的智能化研究取得了可喜的成績，有不少科研院校、公司、研究人員都在從事紡織工藝智能化設計的研發工作，但智能化程度、易維護性等參差不齊。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的觀點相結合的工藝推理模型，提出了一套進行紡紗工藝設計的更加實用的方案。

2 系統流程

    如圖1所示，工藝員接到計劃經營處發出的調度單后，根據調度單信息，決定是重新設計一整套的工藝還是在現有的工藝基礎上對工藝進行增加或是調整（即品種判斷）。在工藝設計過程中，不管新老品種，都可以參考歷史工藝庫（即工藝臺帳）。工藝確定以后，新品種必須交上級審批，審批通過后方可生產。

圖1  紡紗工藝設計系統流程圖

3 系統主要功能模塊及優勢分析

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根本行不通的。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 

    包括工藝路線設計和工序設計。

工藝路線設計：根據相似原理，從工藝歷史庫中檢索出符合配棉特征信息及生產單位信息的工藝路線，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。

工序設計：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。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”。

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 自定義

考慮到能夠讓用戶引入新機型，采用了“自定義”的解決方法。

以細紗工序為例：

由工藝的試紡性質，細紗工藝在數據庫里的表現形式為:

細紗工藝表->細紗試紡

                                （主表）   （從表）

細紗工藝表的字段包括主鍵，品種，機型信息；細紗試紡的字段包括主鍵，前羅拉速度、總機械牽伸、理論產量等這些細紗機型共有的屬性，自定義1、自定義2…。自定義1，自定義2等是根據某機型特有屬性由用戶維護的。

這種處理方法使所有不同類型的細紗機工藝都可以存在這兩張表里，不需要為每種機型建一張表，這種靈活的處理方法有效地解決了新機型的引入問題，不需要修改程序，更不需要在數據庫中新建表。

4.2 傳動圖技術

一種機型對應一幅傳動圖。用戶看到的傳動圖是由背景圖和動態創建的數據感知組件合成的。傳動圖庫的維護工作包括兩個方面：1、引入背景圖；2、引入控件。傳動圖庫維護好后，就在傳動圖庫中存放了背景圖，引入控件的位置信息以及與機型庫中對應機型相關聯的字段。在用戶打開傳動圖時，系統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。這樣，展現在用戶面前的是一幅“動態”的傳動圖，數據感知組件里顯示的數據就是該機型的相關工藝信息。同時，傳動圖庫中還存放了計算機械波、牽伸波的公式。用戶在傳動圖上輸入故障的機械波、牽伸波后，系統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，在圖上找到那些在輸入的機械波、牽伸波范圍之內的數據感知組件，并加以醒目顏色。如圖2所示：

圖2 DTM129(V牽)細紗機傳動圖顯示

    設輸入范圍為 。圖中紅色對應元件的機械波、牽伸波在輸入范圍之內；如果輸入范圍在100以內，那么在顯示黃色；如果輸入范圍在100~1000之間，那么在顯示黃色；如果輸入范圍在1000以外，那么在顯示黃色。

4.3 基于實例推理的紡紗工藝設計

    各道工序品種之間的供給關系可以用樹形結構來表示。本系統以一種配棉為標準，將這種樹形結構分解為多條工藝路線。在數據庫設計上，每道工序的工藝庫都對應數據庫里的一張表。將這些表面上獨立的表聯系起來的正是前面提到的配棉標準。這種針對一種配棉方案從而形成工藝路線的設計方法使原本雜亂無章的工藝設計一目了然。數據庫關系圖如圖3：

          
    主表主鍵為工藝代碼，從表主鍵為序號，從表還包含一重要字段工序工藝代碼，而各工藝表主鍵就為工序工藝代碼，這樣就將原本雜亂的工藝整理出一條條以配棉信息為標準的工藝路線。
    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以及設計過程中形成的設計知識與經驗。因此，對于新產品的開發，提出了將基于實例的推理和工藝路線觀點相結合的工藝推理模型。此類模型已有人提出^[3]，但并未給出具體的并且和工藝路線觀點相結合的工藝推理模型。基于實例的推理(Case Base 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^[1]。基于案例的推理過程可歸納為檢索、重用、修正、校閱和系統更新^[2]。其相似工藝案例搜索步驟如下：

5 結束語

    目前，該系統正處于全面試用中，其方便、快速、準確的優勢正逐步顯示出來。優點如下：
    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。

參考文獻

[1] 江勤,葛燕,李登道. 基于CBR 專家系統案例知識的檢索、匹配及其擴展 . 山東科技大學學報,2002,21(2) :35 - 37.

[2] 張本生,于永利. CBR 系統案例搜索中的混合相似性度量方法 . 系統工程理論與實踐,2002,12(3) :131 - 136.

[3] 項前，呂志軍，楊建國. 紡織品智能工藝設計與質量預測系統 . 紡織學報，2005，26(3)

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