USTER細紗單錠檢測裝置的應(yīng)用實踐

高 陽 黃 兵 王小惠 章美云

(江蘇大生集團有限公司，江蘇南通，226002)

目前紡紗企業(yè)在細紗工序大多采用人工巡檢的方式發(fā)現(xiàn)紡紗斷頭，如果未及時處理斷頭，就會繼續(xù)造成原材料的消耗。為了及時快速處理斷頭，就得增加用工或提高工人勞動強度。根據(jù)以往的研究表明，細紗工序30%～35%的斷頭是由5%的錠子造成的。由此可見，細紗工序中需要有一種輔助類的產(chǎn)品，及時發(fā)現(xiàn)斷頭錠位，并進行數(shù)據(jù)匯總分析，進而提高產(chǎn)品質(zhì)量、減少損耗、提高工人勞動效率。細紗單錠檢測產(chǎn)品應(yīng)運而生，它的主要目的就是及時找到斷頭，減少紗線斷頭時間，提高工人的勞動效率。而在實際應(yīng)用中還可與工廠的智能控制與監(jiān)控相連，實時監(jiān)控每個錠子的情況，為集中控制、優(yōu)化管理提供有力的支持，在降低消耗、減少用工、優(yōu)化管理等方面為企業(yè)提供幫助，實現(xiàn)紡紗自動化和智能化[1-4]?，F(xiàn)以我公司使用的USTER細紗單錠檢測裝置為例，介紹其使用情況。

1 USTER細紗單錠檢測裝置

1.1 主要組成部分

USTER細紗單錠檢測裝置主要部件如圖1所示。

如圖1所示，其主要部件有Sentinel工作站(PC端)、控制器、傳感器(單錠傳感器、主軸傳感器、前羅拉傳感器、落紗傳感器)、警示燈、電能表、溫濕度計等，目前多家廠家逐步推出粗紗自停裝置與單錠檢測配套，進一步提高單錠檢測利用效率。

當檢測到斷頭或弱捻等信號，反饋到控制器，其對應(yīng)的LED燈做出相應(yīng)指示，指引擋車工或機修工進行處理，這些信號傳輸?shù)絇C端和智能終端匯總，方便管理人員進一步分析。

圖1 USTER細紗單錠檢測裝置示意圖

1.2 檢測原理

細紗機單錠檢測裝置原理是檢測鋼絲圈在鋼領(lǐng)上的運轉(zhuǎn)情況，以此來反饋紡紗斷頭、弱捻等情況。目前主要分為光電式和電磁式兩種形式。光電式即通過光電感應(yīng)鋼絲圈的運轉(zhuǎn)速度，從而檢測每個錠子的運轉(zhuǎn)情況；電磁式是通過安裝在每個錠子上的磁性傳感器檢測鋼絲圈的運轉(zhuǎn)速度，從而檢測每個錠子的運轉(zhuǎn)情況。光電式和電磁式單錠檢測的優(yōu)劣如下。

光電式單錠檢測的優(yōu)點是光電感應(yīng)探頭可距離鋼領(lǐng)和鋼絲圈有一定的距離，擋車工接頭操作方便。缺點是受周邊壞境如車間溫濕度、飛花等影響較大，如果鋼絲圈與鋼領(lǐng)顏色較接近，可能會出現(xiàn)誤報的情況，而且當前光電式傳感器成本較高。

電磁式單錠檢測的優(yōu)點是受車間環(huán)境影響較小，通用性強且成本較低。缺點是電磁感應(yīng)導致鋼領(lǐng)和鋼絲圈距離較近，容易使得鋼絲圈磁化，并吸附在檢測頭上面，不便擋車工接頭；同時由于磁化效應(yīng)改變紗線在鋼絲圈中的運行通道，可能影響紗線質(zhì)量。

2 USTER細紗單錠檢測裝置的應(yīng)用

2.1 對車間的生產(chǎn)監(jiān)控

單錠檢測裝置可實時監(jiān)控細紗機臺生產(chǎn)情況，通過檢測斷頭、鏈狀斷頭、空錠、弱捻等，結(jié)合LED燈和粗紗自停裝置的反饋，讓細紗擋車工和機修工有目的地處理相應(yīng)的錠子，提高生產(chǎn)效率。

單錠檢測裝置可實時監(jiān)控車間溫濕度情況，通過每臺車上的溫濕度計，為車間空調(diào)系統(tǒng)提供更加詳實的數(shù)據(jù)。

單錠檢測裝置可實時監(jiān)控機臺能耗，通過各個機臺能耗對比，可以直接反映出不同機臺的電耗信息。

2.2 輔助車間生產(chǎn)管理

2.2.1在員工考核方面

通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數(shù)據(jù)，例如對平均落紗時間、平均接頭時間、換粗紗時間、產(chǎn)量等，可實現(xiàn)對擋車工的考核。

通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數(shù)據(jù)，例如對斷頭率、惡劣錠子等，可實現(xiàn)對機修工的考核。

2.2.2在工藝與計劃方面

對工藝而言，通過單錠檢測裝置匯總在PC端的數(shù)據(jù)，例如對千錠時斷頭、溫濕度曲線、鋼絲圈周期、錠速曲線、能耗曲線等數(shù)據(jù)進行分析，可以優(yōu)選出最佳錠速曲線、最佳鋼絲圈周期等工藝。

對計劃而言，通過單錠檢測裝置匯總的數(shù)據(jù)，可以預測粗紗了機時間。

3 模糊聚類分析

對于紡紗車間而言，一個班組的考核或者一種最佳工藝是由多個因素決定的，僅從各個單一影響因素來評價其優(yōu)良是不合理的，因此需要通過綜合的方法來判定整體優(yōu)良。而優(yōu)良判定具有一定的模糊性，需要從多角度、全方位來比較分析。通過采用模糊分析法來判定，可以把復雜問題簡單化，便于進一步分析。本文通過優(yōu)選最佳運轉(zhuǎn)班組的案例來進一步說明[5-6]。

一般情況下，車間運轉(zhuǎn)分為甲、乙、丙三班，運轉(zhuǎn)班組在傳統(tǒng)考核中，一般以產(chǎn)量對班組進行考核，但產(chǎn)量不僅受到擋車工所在的運轉(zhuǎn)班組的影響，同時也受到機臺檢修等情況的影響，因此通過產(chǎn)量無法量化對班組的考核，且沒有說服依據(jù)。細紗機的運轉(zhuǎn)，除檢修外，主要分為正常紡紗、落紗、了機三個階段。因此，通過單錠檢測裝置中平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間等數(shù)據(jù)，可以直接對班組進行考核且更有說服依據(jù)。

3.1 建立評價因素結(jié)合

一段時間內(nèi)，甲、乙、丙三個運轉(zhuǎn)班的平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間見表1。

表1 班組運轉(zhuǎn)情況單位：min

班組平均接頭時間平均落紗時間平均了機時間甲班乙班丙班13.412.813.84.44.64.5504745

在此案例考核中，只考慮平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間的影響，因此構(gòu)成紗線性能的向量Ui=(Ui1,Ui2,...,Uij)。其中i為班組號，i=1、2、3，分別代表甲、乙、丙，Uij為第i班組的第j項指標，j=1,2,3。所構(gòu)成的矩陣U為：

其中矩陣從上到下，從第1至第3分別代表甲、乙、丙三班。從左到右分別代表平均接頭時間、平均落紗時間、平均了機時間。

3.2 建立評判矩陣R

由于各個指標量綱和數(shù)量級均不同，為了簡化研究，消除之間的差異，在利用數(shù)學模型進行分析時，需要對數(shù)據(jù)進行模糊化處理。本文選用極差規(guī)格化的方法，對數(shù)據(jù)進行處理，具體公式如下。

(1)

其中，當Ui=Umin時，U=0；當Ui=Umax時，U=1。

(2)

其中，當Ui=Umin時，U=1；當Ui=Umax時，U=0。

當使用公式(1)時，測試指標與性能呈正相關(guān)；當使用公式(2)時，指標與性能呈現(xiàn)負相關(guān)。

對于平均接頭時間、平均落紗時間和平均了機時間而言，指標越小性能越好，因此采用公式(2)處理，處理后的矩陣R為：

3.3 綜合評判計算與結(jié)論

由于平均接頭時間、平均落紗時間和平均了機時間都是班組考核重要的性能參數(shù)，因此在制定權(quán)重系數(shù)時均設(shè)定為0.33、0.33、0.33(該系數(shù)可按車間實際情況進行調(diào)整)，則可以確定權(quán)重系數(shù)B=(0.33,0.33,0.33)。

通過確定各項指標的權(quán)重比例及經(jīng)過規(guī)格化處理的矩陣U，可以計算出所需的綜合評判矩陣A。

A=R×B

從上述計算可以看出，在甲、乙、丙三班的綜合考核中，乙班最優(yōu)，丙班其次，甲班再次。

從上述案例可以看出，通過模糊判定，可以更加細化各個指標，進行綜合判定。按照此類方法，還可以通過單錠檢測進行,例如優(yōu)選最佳鋼絲圈周期、最佳錠速等方法。

4 結(jié)語

細紗單錠檢測裝置的出現(xiàn)是紡織行業(yè)大數(shù)據(jù)智能化生產(chǎn)的體現(xiàn)，其可分為光電式和電磁式兩種形式，在實際應(yīng)用中各有優(yōu)勢。通過實踐證明，細紗單錠檢測裝置的應(yīng)用可為細紗車間減少用工，優(yōu)化人員、工藝、計劃管理，為提高生產(chǎn)效率提供了一條新的途徑。進一步利用單錠檢測的數(shù)據(jù)，通過建立如模糊聚類分析之類的數(shù)據(jù)模型，可以使車間得到更優(yōu)化的管理。因此，紡紗車間還需更好的開發(fā)應(yīng)用其功能，使其發(fā)揮更大的作用。