CN102575388A - 一种用于优化纺织生产过程的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于优化纺织生产过程(101)的方法，在该过程中纺织最终产品被生产。生产过程(101)被表示为包含参数集({x₁，...，x_n})的数学模型(102)，该参数集具有至少一个参数((x₁，...，x_n)作为元素。参数集({x₁，...，x_n})的至少一个变化量参数(xi)在模型(102)各自通过一个变化量(Δx_i)被改变(106)。至少一个变化量(Δx_i)对最终产品的财务价值(P)的影响被评价(108)。取决于评价(108)的结果，至少一个变化量(Δx_i)被(109)输入生产过程。

Description

一种用于优化纺织生产过程的方法

技术领域

本发明涉及纺织生产领域，特别是纺纱。其涉及一种用于优化纺织生产过程的方法，用于执行这种方法的计算机程序产品，以及根据独立权利要求所述的纺织设备。

背景技术

在一个纺织生产过程，原料或者中间产品在纺织厂的纺织生产过程中被处理为生产过程的最终产品。例如纺纱厂在多个处理步骤中通过中间产品例如棉条(silver)将原棉处理成纱线。原棉和中间产品通过在不同的工作站的不同处理步骤，例如开棉，清棉，梳棉，精梳，牵伸，初纺，精纺和最后绕纱。

WO2005/054551A1描述用于纤维产品生产过程的命令控制的方法和装置。为了控制并且监控生产命令，生产过程基于该生产命令，在实际价值和设置值之间评价进行评价，该评价存在生产命令预定的缺省设置值与生产过程的真实状态之间。因此，来自缺省设置值的确定偏移将被指示。这使计划执行生产命令成为可能。虽然WO 2005/054551的教导涉及生产时间和产品数量，它们不涉及最终产品的财务价值和质量。

EP-0′415′290 A1是基于控制环状纺纱器的运行转速的目的，使它的产品产量接近于可获取的经济产量的最大值。为了达到这个目标，实际提供的断纱矫正能力被确定并且用于纱锭速度的目标规格被确定，其取决于单位时间发生的确定的断纱数目以及真实可达到的断纱校正能力。用于速度的目标规格的确定通过如下方式实现，一个表征速度基值的设定速度轮廓，其作为线轴内循环的函数，被修正值修正。修正值在优化过程里被自动确定。在这个过程里，利润可以被最大化，作为在线轴结构不同区域的速度的函数。该优化过程仅仅适用于特定的环形纺纱机或者环形纺纱机的特定种类。而且，整个优化过程自动运转而没有准许操作者可以根据自己的需要改变优化过程。

发明内容

本发明的目标在于提供一种允许优化复杂的纺织生产过程的方法。该结果应有最广大的通用性，并且应与各自使用机器类型无关。这种方法应提供测试不同方案的可能性，并且相互比较它们，而不必将新的设置直接带进生产过程。

这些和其它的目标被如独立权利要求所确定的方法、计算机程序产品和纺织工厂实现。有利的实施例被提供在在从属权利要求里。

本发明与EP-0′415′290 A1相比较，被在更高的程度使用。在将被优化的纺织生产过程的数学模型中，这样的变化参数被改变，其与初始材料、中间产品、最终产品和/或生产过程本身有关，但是与用于生产过程的机器无关。根据本发明的方法因此被提供了通用性，其使得可以在多个不同的纺织生产车间里使用，与在各自车间的特定的机器无关。而且，最终产品的财务价值变化的影响被根据本发明的方法评价。该评价，其还可以包括进一步因素，例如最终产品的最终质量和/或生产持续时间，导致决定是否将上述变化量包括在生产过程里。优选地，操作者可以干涉以便预定变化和/或以便进行评价。不同方案的测试导致对生产过程更深的理解，从而其能够被优化。或者，这种方法能够自动运行而不需要操作者的干涉。

因此，在根据本发明的这种用于优化纺织生产过程的方法中，在此方法中纺织最终产品从至少一种初始材料产生，生产过程被反映在一个数学模型上，该数学模型具有至少一个参数作为元素的参数集。来自参数集的至少一个变化参数通过各自的变化值在模型中改变，该参数集与至少一个初始材料、一个中间产品，最终产品和/或生产过程有关，但是与生产过程中所使用的机器无关。至少一个变化值的对最终产品财务价值的影响被评价。

用于计算的各个模型、算法和公式通常可以通过例如下列出版物被知道：

·W.Klein，“The Technology of Short-staple Spinning”(短纤维纺纱技术)，TheTextile Institute，2nded.，1998

·“Rieter Spinning Documentation”(立达纺纱说明书)，Rieter Marketing，1999

·“Short-staple Spinning”(短纤维纺纱)，

AG，2008.

因此不必要在此讨论这些更近的细节。

在根据本发明这种方法的优选实施例中，取决于评价的结果，至少一个变化量被传送进生产过程。纺织生产过程例如是纱线的旋转或者缠绕，并且至少一个变化参数从下列集合中选择：每个纱线长度或时间单位中的去除(cut)数，在梳棉期间的精梳落棉的百分比，环锭纺纱期间的断头数目，环锭纺纱期间钢领圈的更换间隔，牵伸机械的传输速度，原棉的质量，纱线中的异物(outliers)数目。除财务价值之外，更多的因素例如最终产品的质量和/或生产时间可以包括在评价里。在这过程，变化参数的选择，参数值的选择和/或变化量的选择方式，优选使最终产品的质量保持大致相同或者至少没被大量降低。

至少一个变化量的选择可以由操作者在输入装置上输入。或者，至少一个变化参数的选择和/或至少一个变化量的选择可以被计算机自动执行。

优选地，至少一个变化量对财务价值变化的影响被输出到一个输出设备上，并且由操作者进行评价。这在这个情况下，如果在每次输入后，计算所输入的至少一个变化量对财务价值的影响并且立即输出，是有利的。或者，可以由计算机自动进行评价。

包括输入以及输出区域的用户界面优选被提供在电子显示器单位上，这些区域有利地被显示在屏幕的单个页面上。

依据本发明的计算机程序产品包含储存在机器可读的媒介上的程序代码，用于根据本发明执行这种方法，如果这个程序产品被在计算机上运行。

纺织工厂被建立，用于进行一个纺织生产过程并且包含计算机，用以运行本发明所述的计算机程序产品。

附图说明

本发明以及有利的实施例将参考附图将在更近的细节里描述如下，其中：

图1显示了根据本发明的方法的流程图；

图2显示一个用户界面的实施例，提供于依据本发明的方法中，用于优化纱线缠绕过程。

具体实施方式

附图1通过流程图显示了依据本发明的方法的基本原理。起点是执行纺织生产过程101的纺织(设备)工厂。其涉及例如纺纱工厂，其以被用棉包的形式提供的原棉作为原料，生产纱线作为最终产品。在这个生产流程101的中间过程被不同的工作站执行，例如开棉，清棉，混棉，梳棉，并合，精梳，牵伸，纺纱和绕纱。这些中间过程中的每个可以被不同的参数为表征，这些参数可与初始产品、中间产品、最终产品、工作站和/或生产过程101期间的外界条件有关。这些参数或者其子集，最后表征了整个生产过程101的特性。

生产过程101的数学模型102被建立，其包含生产过程101的参数。模型102提供生产量：

M＝M(x₁，...，x_n)，

其中{x₁，...，x_n}是执行模型102的参数集，n是一个自然数，其指明所考虑的参数的量。生产量M优选与最终产品有关。其可以涉及例如一个时间单位，或者涉及最终产品的特定的量。

至少一个将被改变的变量参数xi从参数集{x₁，...，x_n}中被选择103，其中1≤i≤n。其与这样的参数有关，该参数与初始材料，中间产品，最终产品和/或生产过程101有关，但与生产过程101中所使用的机器无关。变量参数x_i在真正的生产过程101中也应该是在特定范围内可变的。变化量参数x_i的选择103可以由操作者手工或者计算机自动产生。

参数x₁，...，x_n的值在下一步骤104中被确定。其优选是在将要被优化的生产过程101里目前被确定的值。最终产品每M量的价格p，与产品量M有关，也将被加入105。财务价值P或者总价，其可以通过产品量M获得(每时间单位，输出产品的数量，等等)，将因此是：

P＝p·M

被选择的变量参数x_i在变化106。为此目的，选择变化量Δx_i或者一个新的变量参数值

x_i′＝x_i+Δx_i

在财务价值P’和财务价值P之间的价值差别或者价值变化ΔP被从模型102以及上述的输入103到106自动计算107，其中财务价值P’通过变化的参数集{x₁，...，x_i+Δx_i，...，x_n}获得，财务价值P通过原始参数集{x₁，...，x_i，...，x_n}获得：

ΔP＝P′-P＝p·[M(x₁，...，x_i+Δx_i，...，x_n)-M(x₁，...，x_i，...，x_n)]

或者，使用不同表达式：

$\mathrm{\ΔP}=P^{\′}-P=p\·\mathrm{\Δ}{x}_i\·\frac{\∂}{\∂x_i}M(x_1,...,x_n)$

价值差别ΔP可能是正，负的，或者零。正的价值差别(ΔP＞0)表示通过将变化Δx_i包含在生产过程101中可以取得与使用原始变化参数x_i相比更高的价格，反之亦然。

价值差别ΔP被包括在对变化量Δx_i的评价108里。其可以是，但是不是必须是，在评价108过程中考虑的唯一的量。评价108里还可以包括其他量，例如最终产品的质量、或者生产周期、或者各个变化模型与不变模型相比较的差别。质量可以通过经验估计或者通过1个或者多个质量指标数值确定。评价108可以由操作者执行或者计算机自动执行。

如果评价108的结果是令人满意的，新的变化参数值

x_i′＝x_i+Δx_i

被109传送到真实的纺织厂。生产过程101因此被优化。否则，一个或多个前述的103到106输入被改变，例如新的变化参数x_i和/或新变化量Δx_i被选择，并且价值差别ΔP因此再次被计算107。传送109可以由操作者手工产生或者自动发生。在后面例子中，被控制的纺织生产过程101可以被实现，在其中变化参数x_i是控制量。

在依据附图1的示例方法中，独立步骤103到106的顺序可以被交换。因此可能例如在每单位数量价格输入105之后执行变化参数x_i的选择103，等等。

像已经被前面提到多次的那样，依据本发明这种方法的特定步骤102到109步可以***作者执行或者计算机自动执行。两种变型可以它们各自的应用。然而使变化参数x_i的选择103和/或变化量Δx_i的选择106通过计算机的自动执行可能是特别有利的。计算机特别能够执行这些选择过程。可以从预定函数M(x₁，...，x_n)中数据计算其偏差

$\frac{\∂}{\∂x_i}M(x_1,...,x_n)$

用于所有的i＝1，...，n。在偏差大的这些点上，可以通过变化量Δx_i获得最高的效率。那是这样的变化量Δx_i能够带来最有效的优化的原因。

也可以同时选择103并且变化106来自参数集{x₁，...x_n}的多个变化量参数x_i1，x_i2，...。出于对简炼的考虑，上面的描述仅仅涉及单个的变化量参数x_i，但是，其不应限制本发明的一般原则。

图2显示了用户界面2的例子，依据本发明该用户界面可以被提供在电子显示设备上，例如计算机屏幕。该实施例与纱线缠绕期间的去除(cutting)率的影响有关。在用户界面2上，存在输入以及输出区域，以及可选包括更多的信息。输入可以由电子输入设备完成，如计算机鼠标或者键盘。该显示部件和输入设备可以组合为一个触摸屏。单个屏幕页面上的用户界面2的显示会带来特别清楚、简单、以及因此有利的配置。这表明全部输入和输出的区域都在显示器设备上同时可见。

在图2的实施例，用于104输入5个参数值x₁，...，x₅(见图1)的输入区域211到215被放置在用户界面的上半部分21里。输入104通过线性调节器或者通过在输入框的数值输入来完成，其应用在左上方。5个参数内容如下：

在附图2的右上方进一步存在输入区221到224，用于两个变量参数x₆、x₇以及它们的变化值的输入104、106。这些输入可以通过指针或者数值输入在各自的输入框中给出。这两个变化参数在这个例子表示如下：

输入区	参数	符号	示例值
				221，223	块中缺陷引起的去除(cut)数目	x6	25/100km
222，224	污垢引起的去除(cut)数目	x7	35/100km

为了在106中引入变化量Δx₆、Δx₇，用于变化参数的新的或者是期待的值x₆’、x₇’的输入区223、224被使用于原始参数值x6、x7的输入区221、222的下方。该示范的新值是：

x₆’＝22次去除/100公里，

x₇’＝33次去除/100公里

用于两个更进一步参数值x₈，x₉的输入104的输入区231、232被安排在新变换参数x₆’、x₇’的输入区223，224的下方，如下：

输入区	参数	符号	示例值
				231	每年的操作天数	x8	350d/y
232	绕缠头数	x9	300

这些输入104可以通过递增按钮(incremental buttons)或者通过在各自输入框中的数值输入给出。

用于每缠纱数的价值的输入105的输入区241被安排在两个更进一步的参数值x₈、x₉输入区231、232下方，在图2的实施例中该价格是2.5美元/千克。该价格输入105可以与输入104的两个更进一步的参数x₈，x₉以同样的方式被执行。

应该了解不同参数值x₁，...，x₉的输入可以以已知的任何方式给出，而不局限于上述例子所示。参数n的总数可以不同于示例值9。

最后，用户界面2显示在右下角的输出区251用于输出107自动计算的价值差额ΔP，该值是财务价值P’与财务价值P的差额，财务价值P’通过变化的参数集{x₁，...，x₆’，x₇’，...，x₉}获得，财务价值P通过原始参数集{x₁，...，x₆，x₇，...，x₉}获得。根据图2的实施例，通过在去除(cutting)率中的输入削减，每年可以节减91,736美元。

更进一步的输出可以另外在用户界面2的左下角里提供。在附图2的实施例中，柱状图260以百分比的方式显示不同效率损失的。第一根柱261显示更换精纺管纱引起的效率损失，例如11％，第二根柱262显示基于初始去除率的效率损失，例如11％，并且第三根柱263基于新的去除率的效率损失，例如9％。被计算的价值差额ΔP是效率的提高的结果，如第二根柱262和第三根柱263之间的对比显示的那样。

正的价值差别(ΔP＞0)，如图2的体现的结果，不一定要导致变化的参数值{x₁，...，x₆’，x₇’，...，x₉}被传输109到生产过程101中。在该传输109之前，应该存在更进一步的计算和/或考虑。除了财务价值P之外，例如可以考虑下列方面：

·最终产品的质量。作为所希望的削减去除率的结果，生产的纱线的质量可以被改变。质量的削减也能够导致可能的每千克纱线可达到的价格方面的削减。这可以在模型102里被考虑，在用户界面2上提供更进一步的输入区(未示出)用于每千克新的纱线价格p’。或者，表格或者函数可以被储存在执行计算机的存储器里，其将各自的每千克纱线价格p’分配给各个纱线质量(或者各个设置的去除率)。但是，在本发明的优选实施例中，变化量参数x_i的选择103，参数值x₁，...，x_n和/或变化量Δx_i的选择106，使得产品的质量保持大致相同的或者至少没被大量降低。换句话说，根据本发明的方法被有利地在一个范围内进行，在该范围内Δx_i变化量只引起质量方面微小的变化ΔQ≈0，但是在财务价值方面引起最大的可能变化ΔP＞＞0。计算机能特别好地找到这样的范围。在这个优选的情况，变化Δx_i对于每单位数量的价值p没有影响。

·生产过程101所需要的时间。在图2的实施例中，时间已经通过参数x₄和x₅被充分考虑。

与这样的更进一步因素有关的计算结果可以用图表和/或数值形式在用户界面2上展示。

去除率x₆、x₇作为变化参数的选择103只是很多可能性之一。纺纱厂中更进一步变化参数的例子如下：

·在梳棉期间的梳机落棉的百分比

·环锭纺纱期间的断头数目

·环锭纺纱期间钢领圈的间隔改变

·牵伸机械的传输速度

·原棉的质量

·旋转和缠绕期间纱线中的离群值(outliers)数目

取决于至少一个变化量参数x_i的选择103，模型102所需求的参数集{x₁，...，x_n}可以不同。至少一个变化量参数x_i的选择103可以通过各自的用户界面2的选择取得。或者，可以提供单个的用户界面2，基于该界面至少一个变化量参数x_i被选择。

需要了解的是本发明不局限于上述实施例。熟悉现有技术的人员能用本发明的知识得到更进一步的变型，其也属于本发明的主要内容。

附图标记目录

101 生产过程

102 生产过程的模型

103 变量参数的选择

104 参数值的输入

105 每单位数量价格的输入

106 变量的选择

107 价值差额的计算

108 评价

109 引入变量到生产过程

2 用户界面

211-215 参数值的输入区

221，222 变化参数初始值的输入区

223，224 变化参数的新值的输入区

231，232 更进一步的参数值的输入区

241 每单位数量的价格的输入区

251 价值差额的输出区

260 柱形图

261-263 效率损失的柱

Claims (14)

1.一种用于优化纺织生产过程(101)的方法，其中纺织最终产品由至少一种初始材料产生，其中所述生产过程(101)通过数学模型(102)表示，该模型(102)包含具有至少一个参数(x₁，...x_n)作为元素的参数集({x₁，...，x_n})，其特征在于：

来自所述参数集({x₁，...，x_n})的至少一个变化量参数(x_i)与所述至少一种初始材料、中间产品、最终产品和/或生产过程(101)有关，但与用于生产过程(101)的机器无关，所述至少一个变化量参数(x_i)在模型(102)各自被一个变化量(Δx_i)改变(106)，并且所述至少一个变化量(Δx_i)对最终产品的财务价值(P)的影响被评价(108)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个变化量(Δx_i)被(109)引入所述生产过程(101)，取决于所述评价(108)的结果。

3.根据权利要求1-2之一的方法，其中所述纺织生产过程(101)是纱线的旋转或者缠绕，并且所述至少一个变化量参数(Δx_i)选自下面的集合：

每纱线长度或者每时间单位的去除(cut)数目，在梳棉期间的梳机落棉的百分比，环锭纺纱期间的断头数目，环锭纺纱环锭纺纱期间钢领圈的更换间隔，牵伸机械的传输速度，原棉的质量，纱线中离群值(outliers)的比例。

4.根据权利要求1-3之一的方法，其中在所述评价中除了财务价值(P)之外，包含更近一步的因素例如最终产品的质量和/或生产时间。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述变化参数(x_i)的选择(103)、参数值(x₁，...，x_n)的选择和/或变换量(Δx_i)的选择(106)，使得最终产品的质量保持大致相同或者至少没被大量降低。

6.根据权利要求1-5之一的方法，其中所述至少一个变化量(Δx_i)的选择(106)由操作者在输入装置上输入。

7.根据权利要求1到5之一的这种方法，其中所述至少一个变化量参数(x_i)的选择(103)和/或至少一个变化量(Δx_i)的选择(106)由计算机自动执行。

8.根据权利要求1-7之一的方法，其中在所述至少一个变化(106)之后，将至少一个变化量(Δx_i)对所述财务价值(P)的影响输出到输出装置上并且由操作者进行评价(108)。

9.根据权利要求6或8所述的方法，其中在每个输入之后，所述被输入的至少一个变化量(Δx_i)对所述财务价值(P)的影响被计算并且立即输出。

10.根据权利要求1到7之一所述的方法，其中所述评价(108)被计算机自动执行。

11.根据权利要求1-10之一的方法，其中具有输入输出区(211-215，221-224，231，232，241，251，260)的用户界面(2)可被提供于电子显示单元上。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述用户界面(2)在屏幕的单个页面上被展示。

13.一种计算机程序产品，该程序具有储存在机器可读媒介上的程序代码，当该程序产品在计算机上运行时，其用于执行用于根据权利要求1到12之一的方法。

14.一种被设立用于执行纺织生产过程(101)的纺织厂(设备)，其中该纺织厂(设备)包含计算机，在该计算机上根据权利要求13的计算机程序产品被执行。

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