（控制理论与控制工程专业论文）配棉管理与成纱质量预测系统的研究与开发.pdf

荆1 9 l l f i j i 9 f r f r l l 攀 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢意。 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生签名：导师签名：l 虱 竖 日期：丝匕：i ： 摘要 摘要 配棉是棉纺织企业的第一道工序，配棉工作的好坏直接影响着纺织产品的质量、生 产的稳定性和生产成本，因此配棉是一项技术性和经济性很强的工作。另外，可靠的成 纱质量预测可减少试纺和依赖经验的质量预测带来的大量材料和其它各项资源的浪费， 提高企业的生产效率和对市场的反应速度。本文将灰色关联分析、线性规划、人工神经 网络等技术与配棉技术相结合，利用管理信息系统理论与数据库技术设计并开发了配棉 管理与成纱质量预测系统。该系统采用模块化设计思想，具有界面友好、操作方便的特 点，用户使用效果良好。 论文共由六章组成。第一章主要介绍了项目开发的背景、配棉管理与成纱质量预测 系统现状、论文的主要任务和内容。第二章根据华茂配棉管理和成纱质量预测系统的需 求，分析配棉管理与成纱质量预测的流程及数据的形成，并完成系统总体方案的设计。 第三章对配棉管理与成纱质量预测系统的关键技术进行了研究。首先建立数据仓库以提 取样本数据，利用灰色关联分析得出原棉指标对成纱质量指标的影响程度，对其排序， 提取影响程度较大的原棉指标；其次建立基于线性规划的混棉配比的数学模型，利用单 纯型算法对其求解，使得配棉在满足一定约束条件下成本最省；最后，对b p 人工神经网 络在成纱质量预测上的应用进行了结构设计及仿真，并完成了算法实现。第四章首先介 绍了数据库设计的概念和步骤，然后详细介绍了配棉管理与成纱质量预测系统的数据库 的设计，包括概念设计、逻辑设计和物理设计。第五章介绍了系统界面设计的原则，对 软件系统的界面设计进行了举例，并结合系统中涉及到的重要程序，给出了程序示例。 第六章总结了论文的主要工作和研究，并对进一步的工作进行了展望。 关键词：配棉，成纱质量预测，灰色关联分析，线性规划，神经网络，数据库 a b s t r a c t a b s t r a c t c o t t o n - b l e n d i n gi s t h ef i r s tw o r k i n gp r o c e d u r eo ft e x t i l ee n t e r p r i s e s t h i sw o r k i n g p r o c e d u r eh a sad i r e c ti n f l u e n c eo nt h eq u a l i t y , t h es t a b i l i t ya n dt h ec o s to fp r o d u c t i o n , s o c o t t o n - b l e n d i n gi sav e r yi m p o r t a n tw o r kb o t hi na s p e c t so ft e c h n o l o g ya n de c o n o m y i n a d d i t i o n ，r e l i a b l ec o t t o np r e d i c t i o nc a nr e d u c et h ew a s t eo fl o t so fm a t e r i a la n dr e s o u r c e s w h i c ha l ec a u s e db ys p i n n i n ge x p e n m e n t sa n de x p e r i e n t i a lq u a l i t yp r e d i c t i o n ，a n di m p r o v e e n t e r p r i s ep r o d u c t i v i t ya n ds p e e do fr e s p o n s et ot h em a r k e t g r a yr e l a t i o n a la n a l y s i s ，l i n e a r p r o g r a m m i n g ，a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r kt e c h n o l o g ya r eu s e d ，c o m b i n e dw i t hm a n a g e m e n t i n f o r m a t i o ns y s t e m st h e o r ya n dd a t a b a s et e c h n o l o g y , a n dc o t t o nb l e n d i n gm a n a g e m e n ta n d y a r nq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e mi sd e s i g n e da n dd e v e l o p e d t h es y s t e mu s e st h em o d u l a r d e s i g nm e t h o d ，w i t ht h ec h a r a c t e r i s t i c so ff r i e n d l yi n t e r f a c ea n dc o n v e n i e n to p e r a t i n g ，a n d h a sag o o de f f e c tf o ru s e r s t h i sp a p e rc a nb ed i v i d e di n t os i xc h a p t e r s t h ef i r s tc h a p t e ri n t r o d u c e st h eb a c k g r o u n d o ft h ep r o j e c t , t h es t a t u so fc o t t o nb l e n d i n gm a n a g e m e n ta n dy a r nq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e m ， t h em a i nt a s ka n dt h ec o n t e n to ft h ep a p e r c h a p t e ri i a n a l y s e st h ep r o c e s s e sa n dt h e f o r m a t i o no ft h ed a t ao fc o t t o nb l e n d i n gm a n a g e m e n ta n dy a mq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e m ，a n d a c c o m p l i s h e st h ed e s i g no ft h eo v e r a l ls y s t e m i nc h a p t e ri i i ，t h ek e yt e c h n o l o g i e so fc o t t o n b l e n d i n gm a n a g e m e n ta n dy a r nq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e ma r es t u d i e d c h a p t e rw i n t r o d u c e s t h ed a t a b a s ed e s i g nc o n c e p t sa n ds t e p s ，a n dd e s c r i b e st h ed a t a b a s ed e s i g no fc o t t o nb l e n d i n g m a n a g e m e n ta n dy a mq u a l i t yp r e d i c t i o ns y s t e m c h a p t e rv i n t r o d u c e st h ep r i n c i p l e so f s y s t e mi n t e r f a c ed e s i g n , a n dg i v e ss o m ee x a m p l e so fp r o g r a mw h i c ha r ei m p o r t a n tt ot h e s y s t e m c h a p t e rv is u m m a r i z e st h em a i nw o r ka n dr e s e a r c h , a n dt h ef u r t h e rw o r ki s p r o s p e c t e d k e yw o r d s ：c o t t o nb l e n d i n g ，y a mq u a l i t yp r e d i c t i o n , g r a yr e l a t i o n a la n a l y s i s ，l i n e a r p r o g r a m m i n g ，a r t i f i c i a ln e u r a ln e t w o r k ，d a t a b a s e 目录 目录 摘要。i a b s t r a c t i i 第一章绪论l 1 1 弓l 言l 1 2 课题背景简介1 1 3 配棉管理与成纱质量预测系统的现状2 1 3 1 计算机配棉管理现状。2 1 3 2 成纱质量预测现状3 1 4 论文主要内容和组织结构4 1 4 1 论文的主要内容。4 1 4 2 论文组织结构。4 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析6 2 1 配棉与成纱质量预测简介6 2 2 配棉管理与成纱质量预测流程及需求分析7 2 3 原始表格及其数据形成过程8 2 4 总体方案设计1 1 2 5 本章小结1 2 第三章配棉管理与成纱质量预测系统关键技术研究1 3 3 1 样本数据提取1 3 3 1 1 数据仓库的建立1 4 3 1 2 数据仓库数据加载1 4 3 2 原棉指标与成纱质量指标间的关系分析1 6 3 2 1 灰关联分析方法与步骤。1 6 3 2 2 灰关联分析用于特征提取1 7 3 3 基于线性规划的混棉配比模型及其求解2 0 3 3 1 基于线性规划的混棉配比模型2 0 3 3 2 线性规划问题的单纯型算法2 2 3 4 基于b p 神经网络的成纱质量预测2 3 3 4 1 反向传播神经网络模型( b p 网络) 2 4 3 4 2 利用b p 神经网络进行成纱质量预测。2 6 3 5 本章小结2 9 第四章配棉管理与成纱质量预测系统数据库分析与设计3 0 4 1 系统的体系结构3 0 4 2 数据库端的开发环境与运行模式。3 l 4 3 数据库设计基本概念3 3 4 4 配棉管理与成纱质量预测系统数据库设计3 5 4 4 1 数据库概念设计3 5 4 4 2 数据库逻辑设计3 8 m 目录 4 4 3 数据库物理设计4 0 4 5 本章小节4 5 第五章配棉管理与成纱质量预测系统应用程序设计与实现4 6 5 1 程序设计语言的选择4 6 5 2 程序设计方法4 7 5 3 界面设计4 8 5 3 1 界面设计原则4 8 5 3 2 界面设计举例4 9 5 4 程序设计举例5l 5 4 1 灰色关联分析程序设计5l 5 4 2 神经网络预测成纱质量程序5 2 5 4 3 自动配棉单纯型算法5 3 5 4 4 配棉报表打印5 5 5 5 基于c o m 的d e l p h i 调用m a t l a b 5 6 5 6 本章小结6 0 第六章总结6 l 6 1 论文总结6 1 6 2 研究展望6 l j l 定谢6 2 参考文献6 3 作者在学期间发表论文。6 5 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 配棉是为满足某一规格纱线质量的纺纱工艺与成纱质量要求，从库存中多批原棉中 选择合适的棉批并规定各棉批的适当比例。近年来，企业面临着紧张的原棉供应、激烈 的市场竞争和原棉价格增加的现状，如何根据纺纱品种的要求和原棉库存情况，合理地 多批原棉搭配使用，充分发挥不同原棉的特点，优化配棉方案，达到生产稳定、降低成 本的目的，是纺纱企业生产中急需解决的问题。在过去相当长的时间里，我国大部分纺 织企业的配棉工作一直处于人工配棉阶段，主要存在以下几个缺点： 1 ) 配棉人员只是把库存中现有的各种原棉混合在一起，以保证生产的连续进行，对 各批原棉配比和配棉成本不做严格的控制； 2 ) 人工制定的配棉方案，在很大程度上取决于配棉技术人员的经验和处理问题的细 致程度，具有很大的主观性、研究片面性和偶然性； 3 ) 为了做好配棉工作，人们要及时掌握生产情况，了解库存原棉的性能，分析过去 成纱质量情况，全面综合加以考虑。这项工作，不仅计算量和所需的信息量大，而且由 于各人的经验不同，经常造成质量的大幅波动。 在实际生产中，企业在生产全新产品前一般都要通过大量的试纺来了解它的纺纱性 能，造成大量的材料和其它各项资源的浪费，无形中降低了企业的生产效率。现在市场 要求产品生产周期短，生产批量小，品种翻新快，因此生产必须围绕市场来运转，就不 可能花很多时间和精力去进行试纺。怎样避免批量实验造成的浪费，合理选择原材料使 纱线质量达到要求是目前纺织企业亟需解决的另一个技术难点，而传统的计算方法已不 能胜任。因此，建立一种智能化的配棉系统和质量预测模型来进行纱线质量预测是很有 必要的。但目前一些纺织厂的成纱质量预测基本上还是依靠技术人员的经验来进行的， 这种方法无法提供稳定的、可靠的质量预测，在一定程度上还造成了时间和成本的浪费， 降低了纺织企业对市场的反应速度。 为了解决这些问题，本文首先从理论上对配棉管理与成纱质量预测系统进行了分析 与研究，将灰色关联分析、线性规划、人工神经网络等技术与配棉技术相结合，然后利 用管理信息系统理论和数据库技术设计并开发了配棉管理与成纱质量预测系统。该系统 采用模块化设计思想，具有界面友好、操作方便等特点，用户使用效果良好，对提高企 业的生产质量、管理效率和科学决策水平有一定程度上的作用。 1 2 课题背景简介 安徽华茂集团有限公司是我国纺织行业国家大型一类企业和全国5 1 2 家重点国有企 业之一。公司视质量为生命，在质量管理上狠下工夫，自1 9 9 9 年以来，第一期管理信息 系统的开发与使用，使公司的生产经营上了一个新台阶，展现良好的风貌，在国内纺织 行业具有领先地位，企业的竞争能力得到显著的增强，并极大的调动了企业员工使用计 算机的热情，同时也使企业员工对企业信息化建设提出了更高的要求。在这样的环境下， 公司决定在已有的华茂信息化一期工程的基础上，将企业多年积累的先进生产、技术质量 管理经验与先进生产技术和计算机技术相结合，进行华茂信息系统二期工程的开发，以 1 东南大学硕士学位论文 进一步提高企业的信息化程度，满足企业现代化管理的要求。 配棉管理与成纱质量预测系统是华茂二期信息化系统中的一个重要组成部分。配棉 是直接关系到棉纺织企业的产品质量和企业利润的一道基本工序。棉纺过程具有工序 多、周期长、信息反馈不及时等特点。在品种变化频繁时，不能因原料的变化而使产品 质量发生变化，所以必须考虑原棉选择的连续性、稳定性以及各种特定的要求，使纤维 性能物尽所用，减少剩余价值。 人工制定的配棉方案，只是根据以往的检验数据和主观经验，再结合现有原棉的数 量来进行，缺乏一定的科学依据。针对特定纺纱产品设计配棉方案实际上是多目标组合 优化问题，它要考虑的因素很多，这些因素既有轻重之分，又有可能出现相互排斥的情 况。实际上原棉的哪项性能指标决定纺纱品种的哪项性能很难有准确的定论，一般来说， 在实际中要用统一的单一数学模型来概括实际配棉中应考虑的关系复杂多变的难以确 定的非线性关系是不可取的，往往结果与实际情况相差甚远：如果一味地选择各项性能 都很优质的原棉来生产某种纱，即使纱的质量很优质，那么为之付出成本也是不值得的。 另外，华茂的成纱质量预测基本上是依靠技术人员的经验，无法提供可靠的质量预 测，在一定程度上还造成了时间和成本的浪费。在生产全新产品前要通过大量的试纺来 了解它的纺纱性能，造成大量的材料和其它各项资源的浪费，无形中降低了企业的生产 效率，并降低了对市场的反应速度。 因此如何根据纺纱产品的不同用途和纺纱工艺技术条件，充分发挥不同原棉的性能 特点，从技术上和经济上寻找最佳的选棉、用棉方案，并提供良好的成纱质量的预测， 这是华茂集团迫切需要解决的问题。 1 3 配棉管理与成纱质量预测系统的现状 1 3 1 计算机配棉管理现状 计算机应用于纺织工业已有3 0 多年的历史了。六十年代末，国外报导已经有一些计 算机配棉系统投入使用，但是效果并不太好。印度用计算机配棉始于7 0 年代，最早的一 次计算机配棉的实验是由i n d o r e 公司完成的。该公司用计算机配棉使1 2 0 支纱的混棉成本 节省了约5 t ，但在对计算机配棉做进一步推广时，没有获得满意的效果，这是由于当 时不准确的历史数据和各批原棉的不可靠的试验数据造成的。八十年代中期，国外兴起 了纺织生产应用软件的开发热潮，大量出现数据处理和仿真系统，但当时这类软件投放 市场的还很少。九十年代以后，纺织生产应用软件才迅速地发展起来，用于优化生产、 得出最佳工艺参数的数据处理和仿真系统有很多，其中包括计算机配棉管理系统。目前 国外已有一些计算机配棉管理系统在使用，据印度纺织杂志报道【2 】，印度许多厂家 运用微机配棉取得降低成本3 4 ，有的甚至达到1 0 的效果，且保证成纱质量要求。 较成功的计算机配棉软件有美国s p i nl a b 及f i b e rc o n t r o l s 公司的棉包混棉管理系统 2 1 。八十年代，欧美开始出现并应用e f s ( e n g i n e e r e df i b e rs e l e c t i o n ) 计算机配棉管理 系统【3 】，其特点是：棉花不再仅仅按唛头来分类，而是根据仪器所测得的指标重新分类 并用条形码编号，棉花按性质被划分得更加详细，其性能被更加充分地利用。该系统用 h v i 测试的数据进行计算机配棉。据报道由于测试数据准确度高，从而使配棉效果较好。 然而这些软件在国内市场的应用中却出现了以下问题：首先，这些软件大多是为国外公 司开发，比较适合国外的管理模式，面对国内企业管理模式与国外先进企业管理模式的 第一苹绪论 巨大差别，需要在这些软件的基础上根据国内企业的实际情况进行二次开发，例如，国 外公司进行成本控制所用的报表格式与国内企业相关的报表格式就有巨大的差别；其 次，这些知名软件开发公司的e r p 报价相当高，管理和培训费用也让国内大多数企业 无法承受。 九十年代，c h e n tb e l g i 眦大学纺织系所研制的最优专家系统【4 j ，据说有能够确定原 料的最佳配比功能，但当时最优专家系统还没有问世，部分部件正在开发研制，近期没 有见到相关的报道。9 0 年代以后，国际上开始将人工智能应用于纺织领域，目前的应用 还处在初步阶段，在纺纱工艺优化、上染率控制、织物疵点识别、起球等级评定、织物 风格评定、纤维和织物鉴定等方面进行了研究并取得了一些成果。而把人工智能应用于 计算机配棉管理和纱线质量预测控制上的研究，这方面的介绍还比较少。 在国内，2 0 世纪7 0 年代末，我国尝试用计算机辅助配棉，但由于原棉检测技术落 后，软件系统无法在实际生产中使用。2 0 世纪8 0 - - 9 0 年代，研究开发配棉管理系统的 人较少，而原来的系统并没有真正得以应用。如北京国棉一厂配棉系统的主要功能包括： 原棉仓库管理、成纱质量分析、自动配棉、化纤管理等模块，取代了人工配棉。由于当 时的开发工具和测试仪器等条件所限，加之软件通用性差，对使用者要求高，因此在生 产中并没有被大规模推广。进入2 1 世纪，随着测试仪器的改进及各指标的标准化，棉 纺厂大部分已有比较成熟的测试方法和先进的测试仪器，测试数据的精确性、可靠性大 大提高，这使得计算机配棉管理系统有更可靠的数据基础，从而能达到一定的精确度， 使系统更具有实用性、可靠性。这些都为采用计算机配棉创造了条件。目前计算机配棉 技术有了较大的发展，利用近代应用数学的方法，开发出了一些计算机配棉系统，如沙 市纺织厂采用了b z h t 系统【5 】，即标准细分类反馈调节法微机配棉系统。尽管近几年开 发出的纺织应用软件很多，但大多集中在自动控制和纺织c a d 方面，较少对计算机配 棉管理系统进行优化，功能全面且比较合理的计算机配棉管理系统有待进一步开发。 由于我国纺织生产的组织管理、机器配置及其他生产环境与国外有很大的差异，而 棉纺生产要受到很多环境因素的影响，并且与原料的性能密切相关。因此国外的软件对 我国纺织也可能根本不适用，所以这类软件只能由我们自己去开发。 1 3 2 成纱质量预测现状 目前，国内外研究成纱质量预测的方法有数理统计法、乌斯特统计值法和神经网络 技术法。成纱质量预测实质上是解决成纱质量指标与原棉指标之间存在的大量非线性关 系。 回归分析预测法是一种常用的数理统计分析法。它是把预测目标作为因变量，影响 因素作为自变量，运用多元回归分析来定量的研究因变量和自变量之间近似关系的数学 模型即回归方程式，然后根据回归方程计算所要求的预测值。多元回归方程的优点是， 当因变量与自变量是简单的线性关系时预测精度较高，而且计算速度快。但由于实际问 题十分复杂，各因素间存在非线性关系及多个影响因素的存在，若用此方法进行预测， 它的精度较低。 乌斯特统计值在我国纺织行业应用很广，它包含几项成纱指标：条干c v 、断裂强 度、断裂强度c v 和长发性纱疵( 粗节、细节等) 。企业可以根据自己的产品与乌斯特 统计图的对比结果，找出差距，分析原因，并对未来的生产过程做出调整。但乌斯特统 计图很笼统，针对性差，也不能对纺纱质量进行预报。 国内人工神经网络纱线质量预测在实用化方面的研究还比较少，要在实际纺织企业 东南大学硕士学位论文 中广泛地应用，有待更深入的工作。郑波【6 】等人利用人工神经网络技术预报多项纺纱指 标，取得了一定的效果，但是此文将很多原棉指标作为神经网络的输入，影响神经网络 的学习速度、收敛速度和泛化能力，并未能提供良好的成纱质量预测。因此，如何从大 量的原棉指标中选出恰当的指标作为神经网络的输入将是成纱质量预测需要解决的问 题之一。 1 4 论文主要内容和组织结构 1 4 1 论文的主要内容 本论文的主要任务是从安徽华茂集团的实际情况出发，在一期信息化基础上，开发 配棉管理与成纱质量预测系统。论文的主要内容有： l 、结合现有的华茂一期信息化系统的数据信息，并考虑到以后发展的需要，给出 配棉管理与成纱质量预测系统的需求分析。 2 、研究现代配棉技术，采用灰色关联分析法分析原棉指标与成纱质量指标间的关 系，建立基于线性规划的混棉配比的数学模型，使得在满足一定约束条件下配棉成本最 省，结合神经网络建模理论，研究成纱质量预测建模理论与方法，并完成基于此神经网 络模型的仿真及算法的实现。 3 、根据设计系统的要求，按照概念设计、逻辑设计、物理设计的流程，完成配棉 管理与成纱质量预测系统数据库的设计，并完成系统的客户端的设计与实现。 4 、对整个系统进行运行使用与调试，并在使用过程中不断地与客户交流与沟通， 对系统进行修改和完善，使该系统更方便使用。 1 4 2 论文组织结构 本论文共分六章，主要从系统分析、数据仓库、灰色关联分析、线性规划在自动配 棉上的应用，人工神经网络在成纱质量预测上的应用等几个方面进行论述。下面就本文 的结构进行简单的介绍： 第一章绪论，主要介绍了项目开发的背景、国内外配棉管理与成纱质量预测系统 的现状、论文的主要任务和内容。 第二章根据华茂的需求，分析配棉管理与成纱质量预测的流程及数据的形成，并 完成系统总体方案的设计。 第三章对配棉管理与成纱质量预测系统的关键技术进行了研究。首先建立数据仓 库以提取样本数据，利用灰色关联分析得出原棉指标对成纱质量指标的影响程度，对其 排序，提取对成纱质量指标影响程度较大的原棉指标：其次建立基于线性规划的混棉配 比的数学模型，利用单纯型算法对其求解，使得配棉在满足一定约束条件下成本最省； 最后，对b p 人工神经网络在成纱质量上方面的应用进行了结构设计及仿真，并完成算 法实现。 第四章首先介绍了配棉管理与成纱质量预测系统数据库设计的概念和步骤，然后 详细介绍了系统的数据库的设计，包括概念设计、逻辑设计和物理设计。 第五章介绍了系统界面设计的原则，对配棉管理与成纱质量预测系统的界面设计 进行了举例，并结合系统中涉及到的重要程序，给出了程序示例。 第一章绪论 第六章总结了论文的主要工作和研究，并对迸一步的工作进行了展望。 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析 2 1 配棉与成纱质量预测简介 配棉是纺织生产中的一项重要的工作，它与棉纺生产、产品质量、品种和企业的经 济效益等都有着密切的关系。配棉的目的如下： ( 1 ) 合理使用原棉 不同用途的纱线对原棉品质的要求是不同的。原棉质量千差万别，即使同一类原棉， 其性能差异也非常大。选配原棉时要取长补短、合理利用，充分发挥原棉优良特性，满 足成纱质量要求。 ( 2 ) 保持生产和成纱质量的相对稳定 为了保持生产过程和成纱质量的相对稳定，首先应保持原棉性能的相对稳定。采用 混合棉既可增加投产批量，又能在较长时期内保持原棉性能的稳定，从而使生产过程和 成纱质量保持相对稳定。 ( 3 ) 能节约原棉和降低成本 原棉是按质论价的，不同长度、不同等级的原棉差价很大。原棉占棉纱成本的7 0 左右，如果选用的原棉等级较高，虽然成纱质量能得到保证，但生产成本增加。如果选 用的原棉等级较低，生产成本可以下降，但成纱质量得不到保证。通过配棉，可以利用 某一种原棉的某些长处来抑制另一种原棉的某些短处。 根据进厂时间不同、数量和质量不等的多种批号的原棉中挑选出若干批号组成一种 混合棉，使其既能满足某种特性和用途的成纱质量要求，又能降低成本和保持较长时间 的质量稳定。配棉长期以来都是采用分类排队的方法。 ( 1 ) 分类就是把适合纺织某种特性和用途纱线的原棉挑选出来归为一类，组成该 种纱线的混合棉，这是配棉工作的第一个步骤。一个工厂在同一时期内要纺若干种纱线， 就应按不同纱线的不同要求，把原棉分成与之相适应的若干类，组成若干种混合棉。挑 选原棉时，要按纱线特性和用途来挑选，依次为先细特后中、粗特，先高档后一般。原 棉分类时，除应考虑纱线特性和用途外，还要考虑原棉资源和季节变化。当某种原棉的 库存量虽多，但到货趋势较少时应少用，反之则多用；当新棉上场时，一般先上场的质 量比后上场的好些，应适当储备先上场的原棉，备作调剂：当天气高温高湿时，成纱结 杂增多，运转生产困难，应保留些成熟度较好、品级较高的原棉待到黄霉季节时使用。 ( 2 ) 配棉工作的第二个步骤是原棉排队，排队就是把同一类中的原棉按地区或质 量相近的原棉挑选出来列为一队，准备接批时使用。同一类原棉中一般有3 - 5 个或更多 地区的原棉，可组成3 5 个或更多的队，即一种混合棉中包含若干个队的原棉，一个队 中又有若干个地区相近的原棉批号。挑选原棉时，要严格控制队与队之间和同一队中批 与批之间的原棉质量差异，保证差异不超过规定的控制范围。另外各个队的原棉在混合 棉中的百分比是不同的，各个批号的原棉在队中的数量也是不等的，就是说，当队中的 一个批号用完后，需有另一个批号接替。排队时除应考虑各队原棉的地区相近外，还应 考虑主体成分、队数和批数，一般以长度和细度作为主体性能，可选6 0 0 0 7 0 长度细度 相近的若干批原棉作为主体成分。配棉队数则与成分百分比有关。队数少则成分百分比 大，而成分百分比大时，势必接批次数多，易使混合棉的质量变动频繁。但当成分百分 比小时，队数必然增加，动用的原棉批号就多。队数多少，还与该种纱的用棉总量、各 批原棉的库存量以及批与批之间的质量差异有关，当总用量大、各批原棉库存量小或批 与批之间的质量差异大时，队数宜多，反之宜少。 东雨大学硕士学位论文 在配棉完成后，即生成新的配棉方案后，对所采用的棉批按质量对原棉指标进行加 权，并根据以往的经验对成纱质量进行预测，以检查此配棉方案所生成的纱线是否满足 要求。另外，在进行新工艺、新技术时进行小批量试纺，以确认原棉的正确使用，搞好 试纺工作可以减少纱线质量波动，能正确反映纤维的使用价值和经济价值，预测成纱性 能，可以保证产品质量不会因时间的跨度而发生波动。 2 2 配棉管理与成纱质量预测流程及需求分析 配棉管理与成纱质量预测涉及到多个部门的多项数据，通过对华茂集团配棉的现有 情况的分析和与相关工作人员的充分交流，得出配棉管理与成纱质量预测系统的数据流 程图如图2 1 所示： 流程编号l f g l l 0 。0 3 i配棉与成纱质量预测 各个部门各分厂车间f 物资部 计划经营处 仓库i 棉检处 备注： l 、实时库存来自每批每批棉花库存量明细表 l 2 、价格信息来自物资部的相关表单； 3 、开盘数信息来自个车间生产日报。 4 、再用棉信息来自再用棉平衡使用情况) 图2 1 配棉管理与成纱质量预测系统数据流程图 基于以上的系统需求分析的业务和数据流程图，结合客户要求和原始表格，提出以 下系统的主要任务和主要目标： l 、结合历史配棉方案，生成新的配棉方案、化纤配用方案，使得在满足一定约束 下成本最省。 2 、根据历史配棉方案，结合这些配棉方案对应的成纱质量，分析配棉方案对产品 质量影响的规律，实现新生成的配棉方案对应的成纱质量的预测，避免纯粹依靠感性认 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析 识带来的随机偏差。 3 、生成原棉及化纤的库存使用情况、需求计划等的报表，使工作人员能及时了解 原棉及化纤的库存及使用情况，从而推断下一阶段的需求计划，做好采购及接批工作等； 4 、辅助工作人员智能地选择接批方案：能够根据棉花的品级要求、库存情况、价 格信息及各项重要技术指标按照一定的遴选规则，自动从大量库存棉花种类中选出合适 的批次： 5 、提供相应的查询操作，如历史配棉方案，历史化纤配用方案，配棉分厂查询， 化纤配用分厂查询，配棉台帐查询，化纤台帐查询等。 2 3 原始表格及其数据形成过程 由于系统涉及多个原始表格，由于篇幅所限，仅举例说明。 1 配棉成份表 设计表： 品种： 厂 产 批 品级 回含含异 单混包 内地号 长度 潮杂 h 测试 糖纤价用重 编 窒蜜 程含 e包 成右长 _ 强伸亮黄黄 n 棉杂杂 度量 兀 数 度 度度 c ) 篓 质质 垂 吨 、- 一 _ 粒面 粤 熟上 度 譬 虐 率n 毽 数 积 度 坐 整 l 蠢鸯 5 g粒 蔫 登 指部 齐 及 、。， 、一一 数 平 度 以 窗 号 鸯誉纺马 窑 长 蕊 商技 业术纱 克 - 隆 致 值 性 指 数 度 毫 米 、_ 一 制表人： 说明： 日期： 1 ) 制表人和日期自动生成。 2 ) 棉批数据除混用包数外均从物资处相关数据库取得，并插入到配棉成份表。 3 ) 每批原棉的可用天数= 库存包数每日用到该批原棉的包数；每日用到该批原棉的 包数= ( 某品种的开盘数配棉成份表的包数。 2 原棉的库存及使用情况 设计表： 原棉库存及使用情况表主表 编级商存量总合已检量总合 每日用量总合计( 一)每日用量总合计( 二)每日总用可用天数总 号别计计量计 子表l ：原棉库存及使用情况表从表 编类级 商存量各已检量各每日用量各类合计每日用量各类合计每日总各类合计可 号别另 类合计类合计 ( 一)( 二) 用量用天数 东南大学硕士学位论文 子表2 ：部分地域原棉库存及使用比重表： 子表3 ；新陈棉库存对比表： 子表4 ：级别总体库存及使用情况表： 子表5 ：分地域库存量： l 编号原棉产地库存担数占细绒棉库存比例占细绒棉使用比例每日用量 l 原始表说明： 1 ) 编号自动生成 2 ) 系列表包括5 个子表部分，从不同侧面反映库存信息； 3 ) 子表1 ：以品级、库存、使用来说明各等级原棉的库存使用情况： ( 1 ) 原棉的分类、分品级由人工来判断； ( 2 ) 商业存量( 担) ：来自厂商检测的品级，数据来自物资、仓库部门的相关信息； ( 3 )当某种品级原棉未使用时，将该级使用量统计为零，可用天数设置为横线。 ( 4 ) 在该子表的下方提供可编辑文框，以备注明附加说明使用。 4 ) 子表2 主要说明几种主要原棉的库存和使用情况； ( 1 ) 各数据来自仓库的库存信息和使用信息，并进行统计得来； ( 2 ) 将所选原棉种类设置成可增可减得状态。 5 ) 子表3 将库存中的新、陈棉按各等级显示出来：新、陈棉的界定是建立此表时，根 据厂内编号中间二字符来确定，如1 0 5 0 0 0 1 ，1 f 5 0 0 0 1 中，“0 5 “f 5 为2 0 0 4 年新棉其他为陈棉。 6 ) 子表4 将库存量、使用以三个等级从总体上进行划分，显示宏观上的概念： 7 ) 子表5 将库存以产地进行划分，以显示各地采购在量上的总体差异；字段设置成可 增。 3 原棉需求计划 原棉需求计划表主表： l 编号技术等级技术长度 计划用量( 一) 计划用量( 二)计划用量 备注 i 原棉需求计划表从表 l 编号 技术等级计划用量( - - )计划用量( 二)计划用量 备注i i 说明： 1 ) 各等级棉花需求量是根据计划经营处制定的纱线生产计划和配棉成份表计算的； 2 ) 技术等级和技术长度分档要做成可增减，适应今后变化需要； 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析 4 化纤需求计划 化纤需求计划表主表 化纤需求计划表从表 说明： 1 ) 各种化纤需求量是根据计划经营处制定的纱线生产计划和化纤配用成份表计算出 来的； 2 ) 技术等级和技术长度分档要做成可增减，适应今后变化需要； 5 原棉抽调成份通知单 前纺品种： 编前纺配棉成份原棉厂 声 批唛原用改用 异纤含量含 配棉部日备 号品种表编号内编号地号头包数包数( 克担)糖签名期注 说明： 1 ) 双击厂内编号后自动将产地、批号、唛头、异纤含量、含糖输入该通知单内，并可 人工修改； 2 ) 日期由制表当日自动生成： 3 ) 其他数据项由人工输入； 6 化纤抽调成份通知单 前纺品种： 说明： 1 ) 双击厂内编号后自动将产地、生产线、规格输入该通知单内，并人工可修改： 2 )日期由制表当日自动生成； 3 ) 其他数据项由人工输入； 7 化纤库存与使用情况分析表 设计表：化纤库存及使用情况表主表 i 编号库存量总计 每日用量总计( 一) 每e t 用量总计( 二)每日总用量可用总天数 化纤库存及使用情况表从表 l 编号化纤种类库存量各类合计每日用量各类合计( 一) 每日用量各类合计( 二) 各类合计可用天数 说明： 1 ) 该表的化纤种类、规格要求为可增减，适应实际情况的需要进行归类分析； 2 ) 数据主要来自原系统的仓库和生产车间系统： 东南大学硕士学位论文 2 4 总体方案设计 配 棉 方 案 生 成 模 块 原 棉 配 用 智 能 配 棉 接 批 模 块 配棉管理与成纱 质量预测系统 智 能 配 棉 配 用 方 案 生 成 模 块 州 用ll 维 ji 护 智 能 接 批 模 块 原 棉 配 用 质 量 预 测 成 纱 质 量 预 测 化 纤 配 用 质 量 预 测 报 表 管 理 查 询 管 理 系 统 维 护 管 理 公 共 信 息 管 理 引引卜引卜刻l 蓁蓁蓁蓁 图2 1 2 配棉管理与成纱质量预测系统框架结构 图2 2 所示为配棉管理与成纱质量预测系统框架结构，包括五大功能模块：智能配 棉、成纱质量预测、报表管理、查询管理和系统维护管理。各个模块的具体功能如下： 1 智能配棉 智能配棉模块主要是辅助工作人员更快速的生成配棉方案，做好接批工作，此模块 是配棉管理与成纱质量预测系统的核心模块之一；此模块主要包括自动配棉、接批以及 各种查询。自动配棉是为了满足一定约束条件下成本最省，接批是从库存中查找一个或 多个批次来替换当前配棉方案中的某些批次来生成新的配棉方案，以保证生产的连续运 行；查询操作主要包括配棉成份查询、原棉配用查询、配棉品种查询、分厂查询以及各 分厂原棉使用情况查询等。 2 成纱质量预测 成纱质量预测是结合历史配棉方案所对应的成纱质量对新生成的配棉方案预测其 成纱质量，以便提供给人员一定的决策信息。 3 报表管理 报表管理主要用来生成原棉及化纤的库存使用情况、需求计划等的报表，使工作人 员能及时了解原棉及化纤的库存及使用情况，从而推断下一阶段的需求计划，做好采购 及接批工作等： 4 查询管理 查询管理主要是用来对过去一段时间内的各种报表的查询； 5 系统维护管理 系统维护管理报表设计方面的维护、权限管理及历史数据的处理。 第二章配棉管理与成纱质量预测系统分析 2 5 本章小结 本章从华茂的实际情况出发，根据其流程和需求，分析了配棉管理与成纱质量预测 系统的原始表格及其数据形成过程，在此基础上，得出系统的总体框架结构，并就结构 中各模块实现的功能进行了介绍。 - 1 2 - 第三章配棉管理与成纱质量预测系统关键技术研究 第三章配棉管理与成纱质量预测系统关键技术研究 本章就配棉管理成纱质量预测系统中采用的关键技术进行研究，并详细介绍这些关 键技术在系统中的实现过程。 3 1 样本数据提取 因为预测模型和评估模型、预测算法和评估算法都是在统计数据基础上进行的，数 据的误差将导致预测和评估的有效性、真实性、科学性受到质疑。有必要重申一下，该 系统是在该公司原有第一期信息化系统之上开发的第二期信息化系统，质量预测的多数 数据都基于这两期的相关数据，在此称该数据库为m i s 系统数据库，简称系统数据库。 目前有两种方法获取相关数