（纺织工程专业论文）基于cs模式的计算机配毛优化系统的研究.pdf

摘要 本文针对毛条加工质量控制和原料优化，系统地研究了基于c s ( 客户n 务器) 模式的计算机配毛优化系统，以实现经济、合理、充分地使用羊毛资源，提高和稳定 毛条加工质量，同时实现配毛信息数据库数据的网络共享。主要的研究内容及创新 之处如下： 通过对原毛的性能指标进行分析，选择合适的配毛关注指标。从理论上研究了混 合批原毛的性能指标与牧场原料批原毛性能指标之间的关系，探讨及推导了混合批原 毛纤维长度离散值计算公式，并对其进行了工业验证。建立了混合批原毛平均性能指 标计算的数学公式。 在研究分析了牧场原料批原毛与混合批原毛质量指标之间关系的基础上，建立了 合批配毛优化数学模型，探讨了配毛数学模型的算法。并利用计算机对配毛数学模型 进行求解，实现了配毛过程的计算机最优化分析。根据合批毛质量指标要求，可以迅 速地完成配毛优化过程，给出最佳的合批毛配毛方案，使组成合批毛的各个牧场原料 批原毛的综合性能指标既能满足合批毛的质量要求，又能使组成合批毛的原料价格最 低。 由于原毛的价格与原毛的性能指标有密切关系，通过对原毛的性能指标对其价格 与折扣的影响关系进行系统分析，建立了原毛的价格预测计算方法，以便对各个原料 批进行配毛经济分析。在此基础上结合成品毛条与合批毛原料性能指标之间的关系， 建立了毛条质量指标反演合批毛性能指标的优化数学模型，利用计算机求解，使得能 根据特定毛条品质指标，反演计算出所需合批毛原料的技术指标，使其在保证满足 成品毛条质量指标的前提下，同时能使组成毛条的原料成本最低。 通过对毛条加工企业从原料的采购、运输、储存、生产及产品的销售等主要环节 信息流进行研究，采用程序开发工具d e l p h i 和数据库开发工具s q ls e r v e r2 0 0 0 进行 了计算机配毛优化分析系统软件的设计和开发，建立了以配毛为中心的c s ( 客户 服务器) 配毛信息数据库系统。软件模块主要包括原料出入库管理、合批配毛优化分 析、毛条反演合批毛原料优化分析、毛条质量预测与对比分析、数据查询、合批毛综 合指标计算、数据库管理、系统设定八个子系统。经毛条生产企业实际使用表明，所 建立的配毛优化数学模型符合企业的实际情况，给出的优化配毛结果完全能满足企 业的实际生产需要，配毛速度快，将复杂、繁琐的需要专人长期掌握的人工配毛工作 转变成简单易于学习的软件操作，同时实现了配毛数据的共享。因此，本课题的研究 不仅有利于提高和稳定企业产品质量，同时有利于提高企业的生产效率和管理水平。 关键词：羊毛、配毛优化、质量控制、c s 模式 i i s t u d yo nc o m p u t e r i z e db l e n d i n g - w o o ls y s t e m b a s e do nc sm o d e a b s t r a c t t h ec o m p u t e r i z e db l e n d i n g - w o o ls y s t e mb a s e do i lc sm o d ei ss t u d i e dt oa i ma tt o p q u a l i t yc o n t r o la n dl a ww o o lo p t i m i z a t i o n t h es y s t e mc o u l di m p r o v et o pq u a l i t ya n d m a k ew o o lu s e di ne c o n o m ya n dr e a s o n a b i l i t y i ta l s oc o u l dm a k eb l e e d i n g - w o o l d a t a b a s es h a r e db yn e t w o r k t h em a i ns t u d ya n di n n o v a t i o na r ea sf o l l o w s ： t h eb l e e d i n g - w o o lp a r a m e t e r sa r ec h o s e na f t e rt h ec h a r a c t e r i s t i c so fr a ww o o l 黜 a n a l y z e d t h e nt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e ec o m b i n e dw o o lc h a r a c t e r i s t i c sa n di n d i v i d u a l w o o lc h a r a c t e r i s t i c sa r es t u d i e da n dc o e f f i c i e n to fv a r i a t i o no fs t a p l e l e n g t ha b o u t c o m b i n e dw o o lf i b e ri sd i s c u s s e da n dd e d u c t e dt og e taf o r m u l aw h i c hi sv a l i d a t e di n i n d u s t r i a le x p e r i m e n t t h ec a l c u i a t i o n a lf o r m u l a eo fc o m b i n e dw o o lc h a r a c t e r i s t i c sa r e e s t a b l i s h e d o nt h eb a s i so fs t u d y i n gr e l a t i o n s h i pb e t w e e nc o m b i n e dw o o la n di n d i v i d u a lw o o l ，a b l e e d i n g - w o o lm a t h e m a t i c a lm o d e li se s t a b l i s h e d t h ea r i t h m e t i co fm o d e li sd i s c u s s e d a n dg o ts o l u t i o nt h r o u g hc o m p u t e rt oo p t i m i z et ob l e n dw 0 0 1 a c c o r d i n gt oc o m b i n e dw o o l c h a r a c t e r i s t i c sr e q u i r e m e n t ，i tc o u l da c c o m p l i s hb l e n d i n g w o o lp r o c e s sr a p i d l ya n do b t a i n t h eo p t i m a ls c b e m ew h i c hw o u l dn o to n l ym e e tc o m b i n e dw o o lr e q u i r e m e n tb u ta l s oh a v e t h el o w e s tp r i c e b e c a u s et h ep r i c eo ft a ww o o lh a sc l o s er e l a t i o nw i t hr a ww o o lc h a r a c t e r i s t i c s ，t h e f o r m u l ao fr a ww o o lp r i c ep r e d i c t i o ni se s t a b l i s h e do nt h eb a s i so fw o o lp r i c ec o m p o n e n t s w h i c ha r e a n a l y z e d f r o mt h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e ep r i c e d i s c o u n t sa n dr a ww o o l c h a r a c t e r i s t i c s t h i sc o u l dm a k ei n d i v i d u a lw o o le c o n o m i c a n a l y s i s r e a l i z e d a m a t h e m a t i c a lm o d e lo ft o pr e v e l s oc o m b i n e dw o o li se s t a b l i s h e dn o to n l yo nt h eb a s i so f r e l a t i o n s h i pb e t w e e nt o pq u a l i t ya n dc o m b i n e dw o o lc h a r a c t e r i s t i c sb u ta l s oa b o u tp d c e c o m p o n e n to fr a ww 0 0 1 i tc o u l dg e ts o l u t i o nt h r o u g hc o m p u t e ra n dc a l c u l a t ec o m b i n e d w o o lc h a r a c t e r i s t i c sa c c o r d i n gt op a r t i c u l a rt o pq u a l i t i e sb yt h em o d e l ，w h i c hp r o d u c e t o p t h a tm e e t st h er e q u i r e m e n t sa n da l s oh a v et h el o w e s tp r i c e o nt h eb a s i so fs t u d yi n f o r m a t i o nf r o mr a wm a t e r i a lp u r c h a s e ，t r a n s p o r t ，s t o r a g e ， p r o d u c t i o n , p r o d u c ts a l ei nt h et o pm i l l ，t h ei n f o r m a t i o nd a t a b a s eo fm a t c h i n gw o o ls y s t e m i ss e tu pt h r o u g hp r o g r a m m i n gl a n g u a g ed e l p h ia n dd a t a b a s et o o ls q ls e r v e r2 0 0 0f o r c o m p u t e r i z e db l e n d i n g w o o ls y s t e mb a s e do nc sm o d e t h i ss o f t w a r ei n c l u d em a i n l y e i g h tm o d u l e s 勰f o l l o w s ：r a ww o o li n p u ta n do u t p u tm a n a g e m e n t , o p t i m i z a t i o no f c o m b i n e dw o o lb l e n d i n g ，o p t i m i z a t i o na b o u tt o pr e v e r s ec o m b i n e dw o o l ，c o n t r a s t b e t w e e nt o pq u a l i t yp r e d i c t i o na n da c t u a l p r o d u c t i o n , d a t aq u e r y , c o m b i n e dw o o l p r o p e r t i e sc a l c u l a t i o n , d a t a b a s e sm a n a g e m e n t ，s y s t e ms e t u p t h i sb l e n d i n g w o o l o p t i m i z a t i o ns o f t w a r eh a sb e e nu s e di nt o pm i l la n dc o u l db em e e ta c t u a lp r o d u c t i o n r e q u i r e m e n t t h eo p t i m a lb l e n d i n g - w o o ls o l u t i o nc a nm e e ta c t u a lp r o d u c t i o nr e q u i r e m e n t c o m p l e t e l ya n dm a k eb l e n d i n g - w o o lo p t i m i z a t i o nr a p i d l y i th a sg o o di n t e r f a c e s t ob e s i m p l yo p e r a t e da n dc o u l ds u b s t i t u t eb l e n d i n g - w o o lb ym a nw h i c hi ss p e n tl o n gt i m et o m a s t e r t h eb l e n d i n g w o o ld a t a b a s ec o u l db es h a r e db yn e t w o r k t h i si sn o to n l ya v a i lt o i m p r o v ea n ds t a b i l i z et o pq u a l i t yb u ta l s oi m p r o v ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c yi nm i l l z h a n g ) ( i n g ( t e x t i l ee n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f e s s o rs h e nl a n - p i n g s e n i o re n g i n e e rz h a n gd e k u n k e yw o r d s ：w o o l ，b l e n d i n g - w o o lo p t i m i z a t i o n ，q u a l i t yc o n t r o l ，c sm o d e 西安工程大学学位论文知识产权声明 本人完全了解西安工程大学有关知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位 期间学位论文工作的知识产权归属西安工程大学。本人保证毕业离校后，使用学 位论文工作成果或用学位论文工作成果发表论文时署名单位仍然为西安工程大 学。学院有权保留送交的学位论文的复印件，允许学位论文被查阅或借阅；学校 可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存 学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后应遵守此规定) 菠 将“ 否谚、二罐加 名i 签； ： 者名期 作签 文师 论老位导 学指日 西安工程大学学位论文独创性声明 禀承学校严谨的学风与优良的科学道德，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，学位论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成 果，不包括本人已申请学位或他人已申请学位或其它用途使用过的成果与我一 同工作的同志对本研究所作的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了 感谢。 学位论文与资料若有不实之处，本人承担相关责任。 学位论文作者签名：? 长遏 日期：却一7 ，z l 绪论 1 绪论 1 1 计算机在毛纺生产质量控制中的应用 随着科学技术日新月异的发展，纺织工业的内外部环境发生了巨大的变化，各 国都十分重视利用高新技术来改造传统的纺织行业，尤其以计算机信息化为特点， 其发展之迅速正日益深刻地改变着人们的观念和生活。毛纺工业是纺织工业的重要 组成部分，因此重视利用计算机等现代科学技术提高对毛纺生产质量的预测和控制， 使企业占据竞争的有利地位是必然的发展趋势。 近年来，国内外的有关专家相继研制开发了一些有效的、适用的毛纺产品质量控 制计算机软件系纠1 ，2 j ，4 ，5 6 1 。按照从原毛到完成纱线加工的不同的阶段性任务，主要 有以下几种软件系统： ( 1 ) 配毛软件系统 澳大利亚开发的计算机配毛软件t o p m a k e r ，它是在c s i r o ，i w s 和a w t a 承担的 澳毛毛条加工质量预测技术的研究基础上开发的，使用户能够同时兼顾羊毛性能指标 和原料价格要求，在保证毛条生产质量的情况下实现成本最低。 ( 2 ) 毛条质量预测与控制软件系统 a 澳大利亚联邦科学与工业研究组织( c s i r o ) 开发的t o p s p e c 软件。它建立在 t e a m 预测公式的基础上，主要用于澳毛毛条加工的质量预测和控制，在国际上得到 了非常广泛的应用，它的应用极大地促进了澳毛的加工和贸易； b 我国开发的“毛条加工过程质量预测和控制”软件。主要针对国毛毛条加工质 量预测和控制，该软件能够比较快速准确地预测国毛毛条质量与加工性能，预测精度 较高，对使用国毛从事毛条生产的企业具有实际的指导意义。 ( 3 ) 纺纱质量预测与控制软件系统 a 澳大利亚c s i r o 设计开发的y a m s p e c 软件。此系统是针对澳毛及西欧国家先 进生产技术条件研究开发的，对所采用的纺纱工艺和纺纱系统有一定的要求它是 以“最佳商业惯例”的概念为基础的，即y a m s p c c 预测的水准，是假定用指定原料 制成给定纱线时，一个世界一流的纺纱厂应达到的水平。因此，y a m s p e c 可以作为一 把标尺，评测一个具体的纺纱工厂与国际先进水平之间的差异，将为工厂的j n - v 质量 水准定位。在国内直接使用y a m s p e c 时必须要有较大的修正，否则，会直接影响最 终的预测准确度； b 我国开发的“澳毛纺纱加工过程的质量预测和控制”软件。该系统主要研究 我国毛纺织企业在实际生产加工条件下生产纯澳毛纱线时对质量的预测和控制( 即我 国毛纺织企业在进行澳毛加工时使用的设备、助剂与国外一流企业有较大差异，工艺 制定及生产管理也不相同) 。与国外同类软件相比，所考虑的因素和预测的指标较多， 1绪论 精度较高； c 我国开发的“国毛纺纱加工过程的质量预测和控制”软件。该系统主要用于 预测纯国毛纱线( 单批和混批) 和含有5 以内的化纤( 涤纶) 的国毛纱线质量，对国毛 纺纱加工生产的质量预测和控制精度较高。 1 2 配毛优化系统的研究现状及发展 目前我国毛纺工业在科学技术和生产管理上，虽然已经取得了长足的发展和进 步，但是在生产质量管理上许多方面尚未摆脱经验控制模式。在配毛方面，我国毛纺 企业基本上仍是采用人工配毛，主要靠配毛师的经验，并结合一些简单的计算来完成 配毛工作。由于毛纺产品的原料一般都不是由单一的牧场原料批羊毛构成，它常常由 十几个甚至上百个牧场原料批羊毛构成，这些牧场批原料混合在一起构成满足最终产 品要求的混合批原料。配毛就是把众多的牧场原料批科学、合理地搭配组成混合批原 料的过程【7 1 ，因此配毛质量的好坏直接影响着原料价格、生产成本及产品质量的高低。 由于原毛质量指标众多，牧场批原毛的指标与混合批原毛的指标关系复杂，且相互关 联和影响，不同的牧场原料批的价格也不同，因此仅凭人工经验配毛不仅工作量很大， 配毛速度慢，且配出的合批毛也很难达到既能满足合批毛质量要求，同时满足合批毛 的原料价格最低的要求。所以配毛一直是毛纺织企业比较难以把握的一个环节。这使 得毛条加工质量难以稳定，加工成本高，适应市场快速反应的能力不强。由于毛纺行 业中原料成本占有重要比重，随着国内外纺织市场的竞争越来越激烈，各纺织企业都 非常重视原料的优化，以提高产品质量，降低生产成本，使企业处在竞争的有利地位。 国际上羊毛生产大国澳大利亚在羊毛的生产加工、贸易方面具有丰富的经验 【8 ，9 ，1 0 1 ，对于羊毛的性能指标进行了较为全面的研究 1 1 , 1 2 , 1 3 】，在毛条加工质量预测技术 及计算机配毛优化模型研究的基础上【1 4 9 1 ，研制了计算机配毛系统软件t o p m a k e r ， 只要给出某种产品所需的合批毛原料信息，系统就可以从众多的牧场批原毛中迅速地 计算出组成该合批毛的各个牧场批原毛及其数量，使混合批原料既能满足所需的质量 要求，又能使组成它的原料价格最低。该套计算机软件已在澳大利亚得到了推广应用， 取得了很好的经济和社会效益。 然而在国内很少有毛纺企业使用t o p m a k e r 软件，其存在的不足主要是： ( 1 ) 由于该软件系统是建立在澳大利亚的生产加工设备、工艺和管理水平基础上 的针对于澳毛的配毛工作软件，不符合我国毛纺的生产现状及毛条加工企业的使用习 惯； ( 2 ) 其为单机版，不利于信息安全保护及共享； ( 3 ) 该软件界面为英文版，且价格昂贵。 2 1 绪论 目前国内尽管已经研制开发出了一些毛纺质量控制计算机软件系统，如毛条质量 预测与控制软件、纺纱质量预测与控制软件。但有关配毛优化系统见于报道的多为人 工配毛时的辅助计掣2 0 2 1 , 2 2 ，其相关的计算机系统的实现仅提出了一些优化配毛的思 路或模型【2 3 2 6 1 ，基本上都停留在研究探讨阶段【2 7 】，未见到在毛条企业实际应用的计 算机配毛优化分析系统。 1 3 本课题研究工作的提出及意义 毛纺工业是我国纺织工业的重要组成部分，在毛纺行业中，由于原料成本占有重 要比重，一般说来至少占到产品总成本的7 0 以上，这使得原料成本直接决定着产品 成本的高低，影响着企业的经济效益。我国目前已经成为世界最大的羊毛制品加工国， 有上千家的毛纺企业，其中毛条加工企业数百家，我国每年折合原毛的加工量达到数 十万吨，如果原料成本降低1 ，则一年仅降低原料成本一项即可节约资金近亿元人 民币。因此，对原料进行科学、合理地使用，有利于稳定和提高企业的产品质量，降 低原料成本，也使有限的自然资源得到合理地利用1 2 8 捌。 由于毛纺产品的原料常常由十几个甚至上百个牧场原料批羊毛构成，这些牧场批 原料混合在一起构成满足最终产品要求的混合批原料。而把众多的牧场批原毛科学、 合理地搭配组成混合批原料的过程就是配毛过程。配毛是稳定和提高产品质量，降低 原料成本的关键环节。因此，配毛质量的好坏直接影响着原料价格、生产成本及产品 质量的高低，配毛自然成为一项羊毛原料采购及生产加工中重要且具有重大经济效益 的技术工作。 本文的研究工作是由毛条企业出资资助的课题，并被列为陕西省教育厅重点产业 化培育项目。本文的研究重点是结合国情进行基于c s ( 客户服务器) 模式的计算 机配毛优化系统的研究开发，快速准确地完成配毛过程的最优化分析，使优化的配 毛方案既能满足合批毛众多的质量指标要求及成品毛条质量指标又能使组成合批毛 的原料价格最低，同时实现企业原料及加工信息资源共享和安全保护。研究成果将 有利于提高及保证企业配毛质量，合理采购和加工使用羊毛原料，对提高企业产品质 量和经济效益以及新产品开发速度等都有着重要的促进作用。 1 4 本课题的主要研究内容 本文主要进行四个方面的研究。 具体如下： ( 1 ) 通过对牧场原料批原毛、混合批原毛以及成品毛条质量指标之间的关系研究， 建立合批配毛优化数学模型及毛条反演合批毛原料优化数学模型。 ( 2 ) 计算机配毛优化算法的研究。 ( 3 ) 对毛条加工企业从原料的采购、储存、生产及产品的销售等主要环节信息流 3 l绪论 进行研究，建立以配毛为中心的c s ( 客户f l a 务器) 数据库系统。 ( 4 ) 进行配毛优化分析系统软件的设计与实现。 4 2 配毛优化系统的理论研究 2 配毛优化系统的理论研究 2 1 羊毛初步加工及毛条制造概述3 0 , 3 1 】 从绵羊身上剪下的羊毛，夹带着各种杂质，这种羊毛不能直接投入毛纺生产，通 常称它为原毛。 羊毛初步加工的任务，就是对不同质量的原毛先进行区分选配，组成合批原毛， 再采用一系列机械与化学的方法，除去原毛中的各种杂质，使其成为符合毛纺生产要 求的比较纯净的羊毛纤维。 羊毛初步加工主要工艺流程如下： 原毛一一配毛一一开毛一一洗毛一一烘毛( 碳化) 一一洗净毛 从牧场来的原毛在用于毛纺生产前，一般都要经过配毛，形成合批原毛，因为不 同的原毛有不同的细度、长度、强力、含杂等指标，通过合理地选配牧场批原毛，可 以使合批原毛的综合性能指标既能满足成品毛条的质量要求，又能使组成合批原毛的 原料价格最低，做到充分合理经济地使用原料。合批原毛经过洗毛等初步加工工序后 成为洗净毛。 一部分洗净毛用于租梳毛纺企业，大部分洗净毛加工成成品毛条用于精梳毛纺工 程中。把洗净的散毛加工成精梳毛条的过程称为毛条制造工程。国际上，精梳毛条是 一种商品，所以常把生产精梳毛条的企业称为毛条厂。毛条制造工程的任务是根据精 梳毛纱的品质要求，将洗净毛按不同的原料比例进行搭配，混和加油、梳理、除杂， 制成具有一定重量、结构均匀、品质一致的精梳毛条。 毛条制造的基本生产过程： 洗净毛一一和毛加油一一梳毛一一2 3 道针梳一一精梳一一针梳一一( 复洗) 一一针梳一精梳毛条。 由于精梳毛条的品质同纺纱工艺有直接的关系，因此在实际生产中，应当按照毛 条质量标准的要求，控制毛条的品质，以利于提高精梳毛纱的质量。而配毛是稳定和 提高产品质量，降低原料成本的主要措施之一，配毛工序的水平直接影响到精梳毛条 的质量。因此科学、合理地选用原料，做好配毛设计工作，使配出的合批原料达到既 能满足质量要求，又能满足原料价格最低的要求，是羊毛初步n t 及毛条制造的一项 重要任务。 2 2 配毛指标选择 羊毛纤维的各项性能指标在毛条加工生产中，相互作用相互影响，共同决定着成 品毛条的质量。因此在配毛时需要根据最终产品的风格和特性仔细研究并选择需关注 的纤维性能指标，较好地控制和稳定毛条质量，以满足最终产品的质量要求。 5 2配毛优化系统的理论研究 纤维直径：纤维直径是羊毛纤维最重要的品质指标，直接影响着织物的手感、外 观和舒适性。羊毛的纺纱线密度主要取决于羊毛的纤维直径，这是因为当纱线的线密 度一定时，纤维越细，纱线横截面中纤维根数就越多。同理，纤维直径越小，纱线的 可纺线密度也越小。而羊毛纤维直径变异系数的影响更多地取决于羊毛的最终用途， 纯羊毛贴身产品或较高羊毛含量的混纺产品会对纤维直径变异系数有较高的要求。研 究表明毛纤维细度，细度不匀与细纱理论不匀率之间有以下关系【3 习： c = 肛磊 式中：c 为纱的截面积不匀率； g 为细纱中纤维的截面积不匀率； 力为细纱截面中纤维的根数。 从上式可以看出毛纤维越细，细度越均匀，纱的截面中纤维平均根数越多，则纱 的截面积不匀率值越小，纱的条干越均匀。 纤维长度：纤维长度在工艺上的意义仅次子纤维直径，它不仅影响成品毛条的品 质，更重要的是它是决定纺纱系统和选择工艺参数的依据。它对毛纱品质有较大的影 响，相同细度的羊毛，纤维长的可纺线密度低的纱，纱的线密度一定时，长纤维纺出的 纱强度高，条干好，可用于机织物和家装织物。较短纤维纺出的纱往往纱线强力较低， 这种纱线大都用于针织物。 纤维强力：纤维强力是影响毛条平均纤维长度和纤维分布的一个非常重要的因素， 在毛条加工生产中，羊毛纤维不断的受到各种力的作用，如果羊毛本身强度不足将会 被拉断，在精梳时这些断裂的短纤维将以落毛形式被清除掉，因而增大成本。而且在 加工过程中低强度引起的断裂会导致毛条的平均长度变小，长度离散增大，毛条长度 离散大在纺纱时会使纱线的条干变坏，纱线条干的恶化又直接影响了织造效率和成品 质量。 纤维断裂位置：当羊毛纤维进行加工时，如果受到的力大于其强度，纤维会发生 断裂，断裂常常发生在纤维的弱节处。由断裂所在的位置不同分为基部断裂( b ) 、中 部断裂( m ) 、尖部断裂( d 。从生产角度出发中部断裂率最为重要，因为它对纤维在毛 条中的长度( 豪特长度) 影响很大。如果一批原毛的中部断裂率高，在生产过程中的 断裂大部分将发生在纤维的中部，从而形成两根短纤维，这样豪特长度就会变得很短， 因此纤维断裂位置对于毛条的下机质量有着显著的影响。 草杂：草杂的多少和类型对于毛条加工也有较大的影响。高的草杂含量会引起加 工的困难，尤其是有些类型的草杂在粗梳过程中会大量裂开，很难去除，导致成品中 的疵点增加。 6 2 配毛优化系统的理论研究 目前澳毛的检测实行国际标准测试方法，原毛方面主要有钻心取样测试( 第一证 书) 和附加测试( 第二证书) ，而国毛也有相应的原毛售前检验测试标准，见表2 - 1 。 可以看到与澳毛相比国毛原毛检测指标较少，为了加强对国毛原毛的特征信息的了解 与掌握，近几年我国的有关人员对于国毛原毛的客观检验进行了较为深入的研究，增 加了国毛的测试指标，加强了对混合后的原毛批质量的预测和控制【3 。 综上考虑为优化选择原料，对毛条加工进行有效的控制和预测，保证成品毛条 各项质量指标，在配毛时选取的配毛指标为原料批的平均直径d 、直径离散c v d 、毛 丛长度l 、长度离散c v l 、草杂含量、纤维强度和断裂位置。 表2 - 1原毛售前检验测试指标 注：表示测试。表示不测试 2 3 合批配毛优化模型的建立及求解 对给定质量指标要求的混合批羊毛来说，通常都需要由多种牧场原料批羊毛混合 而成，各牧场原料批羊毛的性能指标不同，其价格也不一样。通常企业期望各牧场原 料批羊毛混合在一起后的综合性能指标如平均细度、平均长度、平均强力、平均草杂 含量以及各指标的平均离散值等，与所要求的混合批质量指标相一致，同时还要满足 所要求的混合批羊毛原料价格最低的要求。本文所研究的合批毛配毛优化过程，实际 上就是对不同牧场原料批羊毛选配比例的优化过程。 7 2 配毛优化系统的理论研究 2 3 1 混合批羊毛平均质量指标与各牧场原料批性能指标之间的关系 混合批与牧场原料批的羊毛性能指标之间可以建立一定的数学公式，只要知道了 各牧场原料批的指标，就可以计算出混合批羊毛的平均性能指标。对于羊毛的合批计 算。在混合批与牧场原料批性能指标之问，直径、长度、强力、中部断裂率、草杂含 量等关系相对比较简单，一般用重量加权平均方法计算即可满足实际要求。即 设： 混合批羊毛的纤维直径、直径离散、长度、长度离散、纤维强力、纤维中部断裂 率、草杂含量分别为巩、c v d h 厶，c v l h ，s h ， 磊，圪。 组成混合批羊毛的牧场原料批共有n 种，第f 种的羊毛纤维直径、直径离散、长 度、长度离散、纤维强力、纤维中部断裂率、草杂含量、纤维的净重量( 不包括含水、 油脂、土杂等) 分别为d j ，c v d i ，l f 、c 玩i ，韪，膨，k 、彤。 则得到如下的关系式： d ，形 仇2 旦- 形 t = l l 。形 工 2 旦了一 形 一 l - 1 墨形 甄2 捌了一 彬 f - l m ，形 m h 5 型彳一 形 r = l 巧形 v h = 旦- 形 ( 2 - 1 ) ( 2 - 2 ) ( 2 3 ) ( 2 4 ) ( 2 5 ) 但合批毛直径、长度的离散值计算公式却比较复杂，不是一种简单的重量加权平 均的关系，其有关的计算公式研究结果也不完全相同。公式( 2 6 ) 是有关研究人员推导 8 2配毛优化系统的理论研究 出的混合毛条纤维直径离散值的一种计算公式【1 3 】。从中可见混合后原毛的直径离散值 不仅与组成它的各组份的直径离散值、各组份重量有关系，还与各组份的平均直径有 关系。 两2 = 睡去阁老h h 。2 c 2 】) 弘s ， 式中：c v d 是混合后纤维直径变异系数，z 是混合后纤维的平均直径( ，册) ，c 巧 是第f 个组份的直径变异系数，正是第i 个组份的毛条细度( r e x ) ，“分别是第i 个组份 的纤维平均直径，a 是第i 组份纤维密度( g c m 3 ) 。 国际毛纺织组织( i 、t o ) 提供的澳毛原毛交货批并批计算方法，对由多个牧场批 组成的澳毛销售批，可直接利用各牧场批的客观测试结果按并批公式进行计算并出具 合并批证书。其中包含了混合批原毛直径、长度的离散计算公式。国内也有报道采用 i w t o 的合批公式对进行客观检测后的国产原毛合批后的性能指标进行计算预测，表 明有一定的适用性，对国毛的合批有积极的指导和控制作用3 4 1 。 本文主要针对合批毛长度离散值计算方法进行了研究与推导，得到了如下的近似 计算公式。 设： 组成混合批的胛种原料批其净重( 不包括含水、油脂、土杂等) 分别为明， 矾，平均毛丛长度为，厶，厶，毛丛长度离散系数为c v l c v l “c 比。平均直 径为d ，仍，上k 毛丛个数为h i , n 2 , n n ，第f 批中的毛丛长度为上胁上珐工m ，三为混 合批平均毛丛长度，c v l 为混合批毛丛长度离散系数。 则 c v l ：1 工 假定纤维截面为圆形，各组成批平均直径差异忽略不记，则 9 2 配毛优化系统的理论研究 c v l ：1 工 形【c 2 厶+ ( 工，一三) 2 l ，】 l 旦 台厶 ( 2 7 ) 表2 2 是在三种假定条件下由不同的方法计算的合批c v l 值，可以看出本文公式 ( 2 7 ) 和i w t o 合批公式的计算结果相近，而重量加权方法计算的结果偏差很大。表2 - 3 是国毛应用公式( 2 - 7 ) 对三个合批进行c v l 计算的结果和工业验证实测结果的对比，表 2 - 4 是澳毛应用公式( 2 - 7 ) 对三个合批进行c v l 计算和由i w l d 合批公式进行c 玩计算 的对比。通过上述对比，可以看出该公式对于羊毛合批后的c v l 计算与预测的适用性 较好。 表2 - 2两批原料批混合后c v l 计算结果对比 表2 3 公式( 2 7 ) c 圮计算结果和实测结果对比 1 0 2配毛优化系统的理论研究 在以上研究的基础上可以建立混合批羊毛的长度离散系数c v l 计算公式如下： c v l ：了1 上 ( 2 - 8 ) 2 3 2 配毛优化模型的建立 羊毛的使用都是采用混合批，对给定质量指标要求的混合批羊毛来说，一般都需 要有多种牧场原料批混合而成，对于合批毛配毛优化过程，实际就是对不同牧场原料 批选配比例的优化过程。通过配毛优化，使各牧场原料批混合在一起后的综合性能指 标满足所要求的混合批质量指标，同时组成混合批的原料价格最低。 设： 要求的混合批羊毛纤维的直径、直径离散、长度、长度离散、纤维强力、纤维中 部断裂率、草杂含量、纤维总的净重量( 不包括含水、油脂、土杂等) 、总的价格分 别为d ，c v d r ，l ，c v l , ，s ，尬，巧，孵、只。 用来选配的牧场原料批羊毛共有n 种，第f 种的羊毛纤维直径、直径离散、长度、 长度离散、纤维强力、纤维中部断裂率、草杂含量、纤维的净重量( 不包括含水、油 脂、土杂等) 、纤维单位重量的价格分别为d t ，c v d j 、l f 、c v l ，昂，尬，k ，西，e t ， 第i 批原毛被选取的重量为孵。 2配毛优化系统的理论研究 根据配毛原理和毛纺加工技术要求，可以建立如下的配毛约束方程组： 形s 正 d f 形 盥t 一= d ， 月 形 t = l 厶形 型i 一厶 ” 形 e s ，彬 型一 n 形 m ，形 ! ! ! 一 - l r e a x s ，形2 昌 i - i e 彳m 形膨 = l e a e 形玎 b j 川s0 f z l c ，彤0 r , = 孵 职之0 o = j 功 哟 哟 m 猫 埘 撕 蹦 蚴 嘲 - i l 1 1 1 l l 1 1 q p 陋 任 p 陋 弘 p 2 配毛优化系统的理论研究 舯协壶2 古 e = ( d ，一日) 2 + d c v d ) l 研一d ，2x c v d , 2 研 c j = c v g 工。+ ( 厶三，) 2 l j e c 形酵厶 可以看出上述合批毛配毛优化模型已转化为线形规划类问题【3 5 】，因此可采用单纯 性方法进行求解。首先将上述模型转换为等价的标准形式【3 6 l ，然后增添松弛变量、剩 余变量、人工变量，构造出辅助目标函数，形成方程组如下： m a x z l m a ) 【历 乃+ x n + 7 + 蜀+ 8 + 五+ 矿五+ l o = 0 历+ p x + 乃x + + p x = d w l + x l = j 1 w 2 + x 2 = j 2 阡名懈；= 以 a x d i x 卅仍+ 卅岛矾十+ 7 = d ， b i x w t + b 2 x + + 岛+ + t = o a x l l x + a x l 2 x + 刊厶一五+ j 十+ 8 = l r c 1 + c 2 + + g 职十而+ 2 = 0 a x 毋x w z + a x & + + 彳晶矾一五+ 6 + 蜀+ 9 = 母 a m 1 + a m 2 + 。+ 4 既十品+ ，= m a x v j x + a x v 2 x + + a x 圪+ 墨+ ，= 巧 + + + 矾十五+ 1 0 = 孵 w 1 w 2 , w n x h x | x mx n + 1 。x m + 1 0 口 上述方程组可通过两阶段法单纯形解法求出方程组的解。两阶段法的第一阶段是 先求解一个目标函数中只包含人工变量的线形规划问题，如果原始线形规划问题存在 基本可行解，当人工变量取值为0 ，辅助目标函数值也为0 时，这时的最优解为原线 形规划问题的一个基可行解，第二阶段是在原问题中去除人工变量，并将己得到的可 1 4 2 配毛优化系统的理论研究 行解( 第一阶段的最优解) 作为初始基本可行解，再按原问题的目标函数进行迭代， 直到达到最优解。表2 5 为两阶段法第一阶段初始单纯形表，以，局，咒 x 。+ 2 ，x 。+ 3 ，x n + 4 ，x ，+ 7 ，x h + 8 ，x ”9 ，x 。+ l o 为基变量，w | ，w 2 ，w n ，x n + 5 ， 局+ 6 为非基变量，可得到一个初始基本可行解。在此基础上进行迭代运算，通过编写 计算机程序完成模型的求解，其求解基本流程如图2 1 。 册_毛高i艺焉；辫。瞄酵卓坍 坶-5器m害窘封棼啦藩遗渐 彝彝扛扛泰彝扛彝扛尽量 讳 商 嫩 土志矗毛土土己之 蜷嚣 罾 。 奇奇 呻 q j _ ： 一 kk k kk 白 ， 摹 s 基 翻 9 hb b k 釜 xkko 0 摹 sp9p枣 9 o k 袅 k 娄乒 ko 霁 sp9 p 扣 矗 拳 击 参 尽 。 彝 彝 土 泰 0 泰 之 。 扣 王 彝 专 彝 志 基 老 扛 土 。 翼s客 9p 9 ss 弱 2 配毛优化系统的理论研究 图2 1配毛模型求解基本流程图 1 7 2 配毛优化系统的理论研究 2 4 从毛条质量指标反演合批毛性能指标的优化模型的建立及求解 毛条企业的最终产品是精梳毛条，因此企业经常遇到并希望解决的一个问题是： 对于客户要求的特定质量要求的毛条，如何迅速、直接地求出用何种质量的原毛来加 工，才能做到既能满足毛条质量指标要求，又能使毛条的原料成本最低。因此进行从 毛条反演合批毛原料优化的探讨与研究具有重要的实用价值。 2 4 1t e a m 公式 目前我国已经成为世界最大的羊毛进口国、羊毛制品加工国及出口国，由于国产 羊毛在数量和质量上还远不能满足现代毛纺织工业发展的需要，特别是参与国内外激 烈的纺织品服装市场竞争，使得产品加工所需羊毛的2 3 依赖进口。目前澳毛进口量 约占我国羊毛总进口量的7 0 ，在国内大多数毛条厂尤其是南方地区澳毛已成为主要 的生产原料。在毛条加工质量预测方面，澳大利亚的t e a m 公式应用的比较广泛， 并在毛条企业的加工生产和管理中起到了很大的作用，已被普遍认可和采用【3 7 1 。 早在1 9 8 4 年澳大利亚就发布了t e a m i 公式，1 9 8 8 年发布了t e a m 2 公式， t e a m 2 公式是利用原毛的毛丛长度、毛丛强力、纤维平均直径、草基及毛丛中部断 裂率五个参数来预测澳毛的加工性能的，该预测公式预测的澳毛毛条的预测值和实测 值之间具有较好的相关性，在许多应用场合下取得了较好的效果。在此基础上，经过 大量的生产试验对t e a m 2 公式进行了改进，于2 0 0 4 年正式发布了t e a m 3 公式。 与t e a m 2 公式相比，t e 砧订3 公式中所使用的原料参数除包括t e a m 2 公式所需的 参数外，还增加了两项参数即毛丛长度离散系数c v l 和纤维直径离散系数c v d 。从 理论上讲，t e a m 3 公式对毛条质量的预测应该更为有效，预测值更准确，但据国内 有关研究表明 3 5 1 ，t e a m 2 及t e a m 3 在澳毛毛条加工质量预测中，预测值与实测值 的相关性都比较好，与t e 圳2 公式相比，t e 舢“3 公式对毛条质量的预测性能并没 有明显的提高，它们在毛条质量预测方面的性能不分上下。因此企业在实际应用中， 可以使用t e a m 2 ，也