（机械制造及其自动化专业论文）敏捷制造环境下纺织工艺智能设计系统的研究.pdf

摘要 摘要 敏捷制造( a g i l em a n u f a c t u r i n g ) 是作为“2 1 世纪制造企业战略” 的概念提出来的，而敏捷制造的关键之一是企业的敏捷性( a g i l i t y ) 即企业被动地适应市场的能力和企业主动开拓市场的能力。在敏捷制 造环境下毛纺企业中的工艺设计已经转变成为产品加工“链”中的核 心环节，在敏捷纺织品加工中发挥关键作用。 企业类型不同，其生产经营方式也不同，在进行信息化建设中的特 点和侧重点也不同。本文以毛纺企业为研究对象，从工程应用的角度 探讨和研究了毛纺企业的信息化平台建设和人工智能技术在毛纺工艺 设计中的应用及相关功能模块子系统的一些基本原理、相关理论和实 现技术。 第一章概述了现代产品制造模式，并在此基础上引出了敏捷制造的 概念和敏捷制造环境下纺织行业新的需求，从而导出了本文的论题敏 捷化的制造环境下需要敏捷化的设计。最后在此章节中阐述了研究背 景和意义。 第二章首先对本系统所研究对象的相关领域背景和领域知识毛 纺生产与工艺设计进行了分析和介绍，并总结了相关的业务规则，建 立了对应的业务模型。然后在此基础上提出了系统的体系结构设计， 和系统的运行平台和拓扑结构，最后对系统的功能设计进行了完整的 介绍。 第三章研究了本文的关键技术研究，首先是工艺智能的技术研究， 在工艺设计信息化平台的基础上，如何利用人工智能的原理实现智能 化的设计。然后是信息处理和编程中运用的主要技术。最后探讨了 m a t l a b 工具和n e t 混合编程的技巧。 第四章首先介绍了本系统的基础设计，然后分别详细阐述了+ 工艺设 计分系统、物价化验分系统、神经网络参数化推理分系统和工艺参数 自动化计算的设计与实现。 第五章按照工艺设计中的关键操作流程，结合课题所开发的系统， 通过一个具体的设计案例展现了系统的主要功能。 第六章为本文的结论部分，对全文的内容做了一个总结，阐述了本 文设计的纺织工艺智能设计系统的作用与意义，并提出了展望。 塑鐾 关键词： 纺织工艺，神经网络，c b r ，m a t l a b 6 5 ，n e t ，w e b 技术 一皇坚! ! 竺 a b s t r a e t a g i l em a n u f a c t u r i n g i san o t i o n p r o p o s e da st h e2 1 7 c e n t u r y s t r a t e g y f o ，m a n u f a c t u r i n ge n t e r p r i s e s ，ap i r o to fw h i c h ist h ea g i l i t yo f c o r p or a t i o n s ，i e t h ea b i l i t yt oa d a p tt oa n de x p l o i tt h em a r k e ta c t i v e l y i nt h em o d eo f a g i l e1 a n u f a c t u r i n g ，p r o c es s p l a n n i n g i nt e x t i i e c o m p a n i e st u r n st ob et h ec o r en o d eo ft h ep r o d u c i n gc h a i na n dp l a y st h e t e a d i n gr o l eo fa g i l ef a b r i cp r o c e s s i n g ， m a n n e r so fp l a n t st op r o d u c ea n dm a n a g ed i f f e ri nd i f f e r e n tt y p eso f t h e m ，t h u sc a u s esd i f f e r e n tc h a r a c t e r sa n d e m p h a s e s i nt h e s t a g e o f i n f o r m a t i o n i z a t i o n a i m i n ga t w o o ls p i n n i n gm i l l s ，t h i sp a p e rd i s c u s s e s s o l u t i o n st oi n f o r m a t i o n i z et h e mf r o mt h ep o i n to fv i e wo fe n g i n e e r i n g a p p l i c a t i o n ，i n v es t i g a t e s t h e a p p l i c a t i o n o far t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e i n p r o c e s s p l a n n i n gf o rw o o ls p i n n i n g ，a n dp r e s e n t ss o m eb a s i cp r i n c i p l e s ， r e l a t e dt h e o r i e sa n d t e c h n o l o g i e sa d o p t e d i n s u b s y s t e m sw i t h c o r r e s p o n d i n gf u n c t i o n a lm o d u l e s i nc h a p t e r1 ，m o d er nm a n u f a c t u r i n gm o d esa r es u m m a r i z e d ，t h e nt h e c o n c e p t o f a g i l em a n u f a c t u r i n g i s i n t r o d u c e d ，n e wr e q u i r e m e n t so f t e x t i l ei n d u s t r y i nt h i sm o d ea r e a n a l y z e d ，a c c o r d i n g l y t h et h e s i si s p r e s e n t e dt h a t a g i l ed e s i g n i s i n d i s p e n s a b l ei n a g i l em a n u f a c t u r i n g f i n a l l y t h e b a c k g r o u n d a n d s i g n i f i c a n c e o ft h i sr e s e a r c hw o r ka r e m e n t i o n e d i n c h a p t e r2 ，p r o c e d u r e sa n dp r o c e s sp l a n n i n go fw o o ls p i n n i n g ，i n t h ed o m a i no fw h i c ht h i ss y s t e miss t u d i e d ，isi n t r o d u c e da n da n a l y z e d w i t ht h e r e l a t i n go p e r a t i o n r u l e s r e d u c e d ， c o r r e s p o n d i n g b us i n es s m o d e l sw e r ea n a l y z e d ，a n dt h es y s t e mf r a m e w o r kd e s i g n is p r e s e n t e d t o g e t h e rw i t ht h er u n p l a t f o r ma n dt o p o l o g i c a ls t r u c t u r eo ft h i ss y s t e m t h e nf u n c t i o n a ld e s i g no fi ti sd e s cr i b e dc o m p l e t e l y i nc h a p t e r3 ，s e v e r a li n n o v a t i v ep o i n t sa r ee x p o u n d e dt os e t t l e h o w t or e a l i z e i n t e l l i g e n td e s i g n o nt h ei n f or m a t i o ns y s t e mf o rp r o c e s s p l a n n i n g w i t hv a r i 0 u st h e o r i e s0 na r t i f i c i a li n t e i l l g e n c e p 1 a n o ft h e p r o c e ssp a r a m e t e r sr e a s o n i n gm o d u l ea n di t sr e a l i z a t i o na r ed e s c r i b e da t f ir s t t h e r ea r es o m ek e yt e c h n o l o g i e sr e l a t e dt ot h i sm o d u l e ，s u c ha s i n t e g r a t i n gd a t a f r o md i f f e r e n ti n f o r m a t i o np o i n t s ，m o d e l i n ga r t i f i c i a l n e u r a lne t w o r kf o rf a b r i cp r o c e s sd e s i g n ，s e t t i n gf r a m e sa n dp a r a m e t e r s f l e x i b l yf o re a c hr e a s o n i n gm o d e lb a s e do nk n o w l e d g ee x p r e ss i o nw i t h x m l ，a n dp r o g r a m m i n gm e t h o d so nc o m b i n i n gm a t l a bw i t h n e tt h e n a n o t h e rm o d u l eo ft h es y s t e mt or e a l i z ep r o c e s ss e a r c h i n gb a s e do i lc b r ( c a s e b a s e d r e a s o n i n g ) ，ap r i n c i p l e o fa r t i f i c i a l i n t e l l i g e n c e ，i s e x h i b i t e d p r o b l e m st ob es o i v e dh er ea r ee x t r a c t i n gp r o p e r t i eso fc a s e s f o rpr o c e s sm o d e l s ，a r i t h m e t i ct os e a r c hc a s e s ，a n ds e t t i n gw e i g h to fc a s e p r o p e r t i e s i nt h ee n d ，t e c h n i q u e sb a s e do ne m p i r i c a lf o r m u l a ea n dr u l e s k n o w ni nf a b r i cp r o c es s d e s i g n a r e a n a l y z e d t o p e r f o r ma u t o m a t i c c a l c u l a t i n g c h a p t e r4 o u t l i n e sb a s i cd e s i g nf o rt h i s s y s t e m ，a n de l a b o r a t e s o n s o l u t i o nst o2r e l a t i n gs u b s ys t e m s ，p r o c e s sp l a n n i n ga n dp r o d u c t st es t i n g ， a n ds t e p st o d e s i g nt h e mi nd e t a i l s s o m ec r u c i a l m e t h o d sa n dt h e o r i e s u s e di nt h i s c o u r s e ，i n c l u d i n gt e c h n o l o g i e s s u c has o b j e c t o r i e n t e d m o d e l i n g ，w e bs e r v e rc o n t r o l s ，a n dj a v a s c r i p ta tf r o n te n d sa r er e f e r r e d t o o a c c o r d i n g t o k e yo p e r a t i n g f l o w si n p r o c e s s p l a n n i n g ，as p e c i f i c d e s i g n c a s ew i t ht h es y s t e md e v e l o p e d i si l l u s t r a t e dt os h o wm a i n f u n c t i o n so ft h es y s t e mi nc h a p t e r5 a tt h ec o n c l u s i o no ft h i st h e s i s ，c h a p t e r6g i v e sas u m m a r i z a t i o nt o e m p h a s i z eo nt h er o l e a n ds i g n i f i c a n c eo ft h ei n t e l l i g e n tf a b r i cp r o c e s s d e s i g ns y s t e m ，a n dav i e wo fi t i nt h ef u t u r e k e y w o r d s ：t e x t i l e p r o c e s sp l a n n i n g ，c b r ，m a t l a b 6 5 ，n e t ， w e bt e c h n i e c h e nt a o f m e c h a n i c a lm a n u f a c t u r ea n da u t o m a t i o n ) s u p e r v i s e db y ! 壁g i ! ! ：g 丛q 附件一： 东华大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的 指导下独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包 含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名：游踌 日期；a 咿y - 年3 月文日 附件二： 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家 有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可 以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在年解密后适用本版权书。 本学位论文属于 不保密口。 学位论文作者签名 省蛹 日期：0 一纷t 歹月之日 指导教师签名：奄多0 日期：切降3 月妇 兰翌l 望里! ! ：兰堡堕苎 塑二皇堕堡 第1 章绪论 本章为全文的引言，概述了现代产品制造模式，并在此基础上引出 了敏捷制造的概念和敏捷制造环境下纺织行业新的需求，从而导出了 本文的论题敏捷化的制造环境下需要敏捷化的设计。最后阐述了课题 的研究背景和意义。 1 1 现代产品制造模式与敏捷制造 产品制造模式的发展经历了少品种小批量、少品种大批量之后，正 在朝多品种小批量方向发展。科学技术的进步及消费者的需求日趋个 性化和多样化，使世界范围的市场竞争越来越激烈。大批量生产模式 虽能降低成本，产品质量易于保证，但不能快速响应市场的动态变化。而 一些单项先进制造技术的应用，如c a d 、c a m 、c a p p 等，往往形成“自 动化孤岛”，虽然可以提高产品质量，缩短产品设计和制造周期，但作用 有限。无法通过企业供应链的整合和动态优化，提高企业在市场竞争 中的应变能力。巨额投资与实际效益形成了强烈反差，其中以国内外应 用f m s 的教训最为深刻。由此，人们意识到根本问题不在于具体制造 技术和管理方式本身，而是制造的生产组织模式和管理者的思维习惯 仍束缚于大批量生产模式的旧框架之中。先进制造生产模式的研究就 是在此背景下产生的，其主要目的是实现基于时间的市场竞争策略。一 般认为，先进制造生产模式有柔性生产、智能制造、精益生产、并行制 造和敏捷制造等几种。 美国l e h i g h 大学和通用汽车公司在1 9 9 8 年提出了敏捷制造概念， 目前在制造业和管理领域备受关注。19 9 4 年底出版了由美国国防部委 托l e h i g h 大学组织1 0 0 多家公司在联合研究基础上编写的“2 1 世纪 制造企业发展战略”报告。该报告提出要在2 0 0 6 年前通过敏捷制造夺 回美国在世界制造业中的领先地位，其中还列举了到2 0 0 0 年实现的4 个设想方案。从1 9 9 4 年开始，开展了“最佳敏捷实践参考基础”研究， 近百家公司和大学研究机构分别就敏捷制造的6 个领域( 集成产品与 过程开发并行工程、人问题、虚拟企业、信息与控制、过程与设备、 法律障碍) 进行了研究与实践相结合的深层次工作。随着研究的深入， 美国一些大公司应用敏捷制造哲理取得了显著成效。r 本和欧共体也 开展了与敏捷制造有关的研究计划。目前，敏捷制造已在训算机制造、 第1 页共8 6 页 兰旦! 塑塑圭兰垡堡苎 塑：至堕堡 汽车制造、机械制造等领域取得初步应用，理论体系也已初具雏形。我 国8 6 3 计划从9 0 年代初就开始了对敏捷制造的跟踪研究，敏捷作为一 种先进的制造模式，受到各国专家和学者的高度关注f 2 - 4 】。 关于敏捷制造虽然尚无权威的定义，但在以下几个方面取得了共识： ( 1 ) 敏捷制造是一种组织模式和战略计划，是种制造系统工程方法 和现代制造模式。( 2 ) 敏捷制造思想的出发点是基于对未来产品和市 场发展的分析，认为未来产品市场总的发展趋势是多元化和个人化因 此对制造技术的要求应尽可能做到产品成本及产品类型与产品数量无 关。( 3 ) 强调高素质的员工，即要造就一支高度灵活、训练有素、能力 强且具有高度责任感的员工队伍，并充分发挥其作用。( 4 ) 敏捷制造的 实现需要多个相关企业的协同工作，最终目标是使企业能在无法预测、 持续变化的市场环境中保持并不断提高其竞争能力。( 5 ) 敏捷制造通 过动态联盟或称虚拟企业( v i r t u a lo r g a n i z a t i o n ) 来实现。( 6 ) 实现敏捷 制造的一种手段和工具是虚拟制造( v i r t u a lm a n u f a c t u r i n g ) ，虚拟制造 指在计算机上完成该产品从概念设计到最终实现的整个过程1 5 。j 。 企业敏捷性是指企业能够通过复杂的通讯基础设施迅速地组装其 技术、雇员和管理，以对于不断变化和不可预测的市场环境中顾客需求 做出从容的、有效的和协调的响应。简而言之，敏捷性是指企业可重构 ( r e c o n f i g u r a b l e ) 、可重用( r e u s a b l e ) 、可扩充( s c a l a b l e ) 地响应市场变 化的能力，即r r s 特性。企业敏捷性及其度量对于贯彻敏捷制造哲理 有重要意义，目前，关于敏捷性概念有多神不同看法。a m o sj w 等从企 业的组织管理角度考虑，用5 个主要变量或要素来表示企业的敏捷性， 即通讯连通性( c ) 、跨组织参与性( i ) 、生产灵活性( p ) 、管理相关性( m ) 、 雇员使能性( e ) ，可简称为c i p m e 特性。通讯连通性指企业内部跨团队、 企业间组织界线的通讯和交流能力：跨组织参与性指跨企业参与经营 活动的能力和水平；生产灵活性指企业制造系统的柔性及企业整个生 产的及时性和实时性；管理相关性指企业主动调整其资源参与管理使 敏捷变化得以实造中的问题。同时，企业资源管理计划系统( e r p ) 、人 工智能、集成平台技术、c o m d c o m 技术等也是支持敏捷制造和动态 联盟的重要技术。本文主要就是利用以上技术，实现敏捷制造下的纺 织工艺设计系统的建模与开发。 8 - 9 1 第2 页共8 6 页 三塑生塑竺! 主兰堕笙苎 兰二兰堕堡 1 2 敏捷制造环境下纺织行业新的需求 1 2 1 机遇与挑战 我国成功地进入w t o ，使我国纺织服装工业迎来了难得的机遇， 同时也迎来了国际化的竞争和挑战。国外跨国公司的涌入，顾客消费 水平的提高，市场竞争不断加剧以及我国纺织企业在管理、技术、资 源和人员素质等方面存在的问题，使我国纺织服装企业在国际化竞争 的市场面前处于劣势。在这种形势下，企业必须分析影响企业竞争的 基本要素，明确对先进制造技术的关键需求，整合我国纺织企业的优 势，引进先进的管理模式和理念，以实现纺织企业的跨越式发展，即 实现敏捷化纺织品加工，使我国从纺织大国转变为纺织强国。【l ” 1 。2 2 迫切需要解决的问题 1 ) 纺织服装企业一般通过各地分公司、商店、专卖店等形式进行 销售。因此，从生产基地到销售网点的物流管理变得非常重要，企业 希望可以根据各地的销售、库存情况、及时进行配货、补货、退货、 调拨等业务操作。对于有数十家、上百家销售网点的纺织服装企业来 说，依靠手工很难做到快速、准确的物流管理。1 2 】 2 ) 信息化建设跟不上企业发展的要求，数据处理技术落后，没有 利用先进的通讯和网络技术。虽然有些企业内部有些零星的管理软件， 但各自相互独立，不能共享数据，达不到信息集成的要求：企业间信 息交流不畅，企业领导不能及时准确地对经营管理做出决策，相关部 i 1 不能快速准确地组织生产，不能按时发货，贻误商机；企业总部不 能快速、准确地得到各地分公司及销售网点的销售数据，因此很难对 各地分公司及销售网点进行销售预测和分析。 3 ) 企业的库存管理系统满足不了敏捷制造环境下的要求，企业对 库存( 包括成品库存、原辅料库存、在制品库存、市场库存等) 数据 不能随时跟踪，库存积压严重，影响了企业的经济效益。 4 ) 企业的生产与经营没有考虑到敏捷制造和供应链的大环境的影 响。另外因为没有系统科学的生产计划，客户的订单不能及时处理、 不能保证交货时间，从而影响了企业的信誉。 5 ) 产品开发对于纺织服装行业是非常重要的一环，其好坏一方面 取决于设计师和工艺师的设计水平与对市场营销的分析与预测，另一 方面取决于工艺设计中各个信息流的畅通。由于企业一般只核算商品 的品名和货号，并不管理商品的颜色、款式、规格、版型、无法实现 第3 页共8 6 页 型旦坐塑堡兰兰堕堕一一 丝二至堕堡 “单品管理”，因此，产品开发存在一定的盲目性。 6 ) 纺织服装行业作为传统产业，其内部管理方式较为落后，缺乏 创新机制。因为没有先进的管理方法制约，严重影响了企业业务的开 展。另外，由于受传统管理体制与运作方式的制约，“大而全”、“小而 全”的思想影响非常严重，“万事不求人”的思想使得企业成为一个封 闭的运行系统，与开放式的全球制造、敏捷制造相差很远，无法适应 敏捷制造的要求。 纺织企业要实现敏捷化制造需要面对一些不利的现状，主要有纺织 设备的淘汰和老化，信息化硬件设施不配套，纺织工人和部分管理人 员缺乏基本的信息化知识等。 纺织工艺设计有区别于其它行业工艺设计的特点：加工链长，制造 工艺多样，产品b o m 结构层次复杂等。在传统的纺织工艺设计中， 设计所需的信息必须人工编写报表相互传递，延时而费力，工艺参数 推理计算繁多而复杂对于没有公式参考的工艺参数设计就必须依赖 于工程师的经验来估计，还有，大量成功工艺案例资源不能被有效利 用。 1 2 3 敏捷化的设计是解决问题的关键 多品种小批量是当前纺织加工的主要趋势，对不同用户要求的满足 意味着产品设计和生产的不断修改。及时把握市场的新形势要求拥有 不断推出新产品的能力，对于纺织业更需要敏捷的市场应变能力，从 大批量少品种向小批量多品种的生产模式转型。 在新的制造模式下，工艺设计已经从以前简单、相对孤立的职能部 门转变为产品加工“链”中的核心环节，在敏捷纺织品加工中发挥关 键作用。工艺设计的任务转变成在考虑合约中提出的质量要求基础上， 全面合理应用企业当前的制造资源，同时参考以前的工艺案例，设计 出优化的制造工艺，并对现有工序进行调整，后续环节进行预测，以 确保加工质量与其它技术指标。 本系统的设计目的就是利用计算机技术、自动化技术、通讯技术解 决工艺设计中的瓶颈问题，如相关信息流的实时传递和发布，工艺设 计信息的共享和有效管理，设计智能化、柔性化，纺织工艺设计的速 度、效率和质量等问题。 第4 负麸8 6 页 型翌l 堡婴兰兰垄堕堕王一 塑二主堕堡 1 3 本课题的研究背景与意义 1 3 1 研究背景 本课题主要是在敏捷制造的思想指导下，研究和丌发基于人工智能 和敏捷制造原理的纺织工艺设计系统。计算机辅助的工艺设计一直是 国内外专家学者研究的热点之，如何能利用现代制造理念，先进的 信息处理技术，在集成环境下最大限度地利用企业已有的资源，实现 工艺的优化，以敏捷地适应市场变化是工艺设计的基本目标。 然而长期以来面向纺织品加工的计算机辅助工艺设计研究却很有 限。”j ，主要是因为纺织工艺设计本身的复杂性，近十年来国内外对 织物服用性能预测技术发展很快，基本上可以分为三类，即灰色理论、 回归分析及人工神经网络技术应用于织物服用性能质量预测，它们都 只是对织物的某些性能指标进行预测，至今纺织品加工智能工艺设计 和质量预测技术在纺织加工过程中还较少应用。 下面总结了纺织工艺智能设计的研究现状：【l 7 1 ( 1 ) 综合手感预测。袁肖鹏等人运用灰色控制理论、建立织物几 何结构参数与织物综合手感值之间的灰色模型( g m ) ，探讨同一毛坯织 物，经不同染整工艺加工的全毛华达昵成品织物的质量，该模型的建 立，使用常规测试的数据，可以预测织物综合手感值，并进行了精度 检验且获得很好的预测结果，为灰色模型在纺织界的应用提供广阔的 前景。该模型的目的是使得在没有条件经常做k e s 测试时，根据已有 的历史资料，可以对织物结构参数仅做一些常规的测试，获得织造缩 率、成品缩率、轴心线收缩率、经纱屈曲长度变异系数等观测量；如 果该模型能把考虑的因素包括染整工艺参数的话，那它对实际生产有 更积极的指导意义，首先该模型并没有考虑到染整工艺参数对织物综 合手感值是如何影响的，其次没有考虑染料对其影响。 ( 2 ) 透汽性预测。蔡煜东，姚林声运用人工神经网络的一个典型 模型一一反向传播模型即。b p ( e r r o rb a c kp r o p a g a t i o n ) 模型，分析了 苎麻织物的透汽性能与其结构参数之间的关系，并选取组标样进行 具体研究，建立苎麻织物透汽率预测的计算机智能专家系统。结果表 明，神经网络方法性能良好，可望成为织物透气性能预测的有效辅助 手段。杨斌等人将透气过程看作一个灰色系统，应用灰色理论建立了 棉、毛、丝、麻、涤5 种织物透汽过程的g m ( 1 ，1 ) 灰色模型，并预 测5 种织物在5 小时内透汽性能的总体趋态，较全面、客观地评价5 种织物透汽性能。于华等人主要研究了织物的密度、组织、厚度、织 第5 页拭8 6 页 2 0 0 1 级硕士学位论文 颦章绪论 物每平方米重量及纱线捻度等因素与织物透气量的相关关系：并利用 逐步回归分析方法建立机织滤布透气性的多项式回归方程为机织物过 滤材料的设计和试织提供了理论依据。 ( 3 ) 织物洗涤缩水率预测。陈东生等人根据灰色系统理论，建立 织物洗涤缩水规律的g m ( 1 ，1 ) 模型，并进行了精度检验预测，且 获得很好的精度效果。 ( 4 ) 人工神经网络在手感评定中的应用。苏真伟等人就针对现有 的手感评定方法在识别准确性、客观性和适应性方砸存在的问题，提 出了用4 个检测模型产生手感信号，利用b p 网络具有学习能力、联 想记忆能力、归纳能力以及各种智能功能，并用b p 神经同路处理信 号的具体方法和步骤。实验证明。b p 神经网络具有较好的自适应模式 识别能力和容错性，适应性很好。 ( 5 ) 母景红等人根据f a s t 和k e s f b 4 风格仪测试了与织物手 感有关的各项物理力学性能，通过回归方程，预测织物的感观评估手 感值，并分析了织物手感值与织物结构的关系。并对涤纶的细度、百 分含量等对织物手感的影响作了初步的分析和探讨。 ( 6 ) 人工神经网络在织物的服装加工性能预测中的应用。陈雁等 人探讨了人工神经网络系统用于织物在服装加工过程中的行为、性能 预测的可行性。由k e s f b 4 风格仪系统到得的织物力学性能作为预 测的基础。该文还探讨了网络输入结点数和输出结点数对人工神经网 络系统的最差收敛速度和预测精度进行了讨论。结果表明人工神经网 络能有效地用在服装加工领域来对由于织物性能而会引起的服装加工 问题进行预测。 ( 7 ) b p 神经网络预测织物折皱性能的应用。杨晓波等人采用改进 的bp 神经网络客观评定织物的折皱等级，网络结构均采用3 层结构， 输入样本经bp 网络学习训练后，很快达到很小的误差收敛，从而验 证了评价的准确性和可靠性，其中最小误差为0 ，0 0 2 。 1 3 2 目的与意义 本课题是属于国家技术创新项目的一部分，项目目标是拟通过结合 纺织工程、信息处理、人工智能原理等多项技术共同探讨一种敏捷制 造环境下的工艺智能设计的方法并结合企业实现工程应用。 工艺设计的信息化工程实现了企业内工艺设计的各项信息的共享 和集成，工艺设计的智能化研究减少了设计中的盲目性和提高了设计 效率与质量。 第6 页共8 6 页 ! 塑塑圭堂堕塑一 兰二童堕堡 1 4 主要研究内容和章节安排 1 , 4 1 研究内容 本课题的主要特点是属于软件技术的开发与应用，其内容是了解现 有的毛纺工艺设计的业务模型，在此基础上实现工艺设计及其相关系 统的信息化管理系统的设计与开发，从而实现数字化信息平台的建设。 然后运用人工智能的技术部分实现智能化设计的要求。因此本课题的 主要研究内容有： 1 ) 研究现有毛纺企业的工艺设计业务和毛纺工艺设计中特有的领 域知识，熟悉以前的单独信息化模块，并讨论其可行性和改进方案， 在此基础上，分析和建立毛纺企业工艺设计的业务模型。 2 ) 研究并掌握n e t 环境下基于w e b 的信息系统的开发技术，构 建基于n e tfr a m e w o r k 和分布式三层开发结构的信息系统。包括工艺 设计信息获取、工艺单制作、物检化验等系统的数据库设计、中间层 和表示界面的开发。 3 ) 研究从毛条、纱线、坯布等各个制造工序的各个参数的对应关 系，采用人工神经网络的原理，构建输入、输出关系，建立个能适 当地、自学习地描述该系统特征的数学模型。 4 ) 从程序设计的角度实现人工神经网络的推理应用。从各个分工 序的数据库进行数据集成，动态实现各个对应输入输出关系的灵活配 置。 5 ) 研究工艺设计信息的案例组成内容和结构，属性特征值和权重。 按照c b r ( c a s eb a s e dr e a s o n i n g 基于案例的推理) 的人工智能技术 实现基于案例的工艺案例检索。 6 ) 研究毛纺工艺设计中基于规则和经验公式的计算设计，并在系 统中实现设计计算的自动化。 特点和贡献： 1 ) 本文着眼于纺织品整个生产过程链，提出基于产品生命周期的 纺织品虚拟加工概念。 2 ) 区别于多元回归的预测模型，本文综合应用模糊数学，神经网 络人工智能技术建立毛条、纺纱、后整理等三道工序的工艺参数推理 模型，实现模型的任意配置、添加和计算推理。 3 ) 本文对纺织品工艺设计自动化理论进行了初步研究。 4 ) 本文综合运用订单跟踪、产品工艺设计、质量预测、网络数据 库等各项单元技术，发挥整体优势，确保信息流完整顺畅，易于敏捷 第7 页共8 6 页 2 0 0 1 级硕士学位论文 第一章绪论 加工目标的实现。 5 ) 采用b s 结构、n e t 技术等，进行了系统相关模块的研发。 1 4 2 章节安排 第一章概述了现代产品制造模式，并在此基础上引出了敏捷制造的 概念和敏捷制造环境下纺织行业新的需求，从而导出了本文的论题敏 捷化的制造环境下需要敏捷化的设计。最后在此章节中阐述了研究背 景和意义。 第二章首先对本系统所研究对象的相关领域背景和领域知识一毛 纺生产与工艺设计进行了分析和介绍，并总结了相关的业务规则，建 立了对应的业务模型。然后在此基础上提出了系统的体系结构设计， 和系统的运行平台和拓扑结构，最后对系统的功能设计进行了完整的 介绍。 第三章研究了本文的关键技术研究，首先是工艺智能的技术研究， 在工艺设计信息化平台的基础上，如何利用人工智能的原理实现智能 化的设计。然后是信息处理和编程中运用的主要技术。最后探讨了 m a t l a b 工具和n e t 混合编程的技巧。 第四章首先介绍了本系统的基础设计，然后分别详细阐述了工艺设 计分系统、物价化验分系统、神经网络参数化推理分系统和工艺参数 自动化计算的设计与实现。 第五章按照工艺设计中的关键操作流程，结合课题所开发的系统， 通过一个具体的设计案例展现了系统的主要功能。 第六章为本文的结论部分，对全文的内容做了一个总结，阐述了本 文设计的纺织工艺智能设计系统的作用与意义，并提出了展望。 第8 页共8 6 页 2 0 0 1 级硕上学位论文 第二二章系统分析 第2 章系统分析 本章首先对本系统的相关领域背景和领域知识一毛纺生产与工艺 设计进行了分析和介绍，并总结了相关的业务规则，建立了对应的业 务模型。然后在此基础上提出了系统的体系结构设计，和系统的运行 平台和拓扑结构，最后对系统的功能设计进行了完整的介绍。 2 1 业务内容分析 下面按照由面到点，由大到小的方式，分别从毛纺企业的组织结构， 生产主要过程和工艺设计要点三个层面分析其业务内容。 2 1 1 毛纺企业组织结构 理解企业现有的组织结构和目前实际业务运作模型对信息系统的 建立是必不可少的第一步。现在的企业运营模式渐渐向敏捷化专业化 转型，摆脱了纺织品加工的“大而全7 模式，不少业务从制造到销售 甚至于售后维护和支持都实行了外包，比较先进的模式是企业联盟或 行业供应链。【l 副 图2 1 是从项目合作企业中归纳出的企业组织结构图，从这个视角 中可以看出其不同业务已经从分公司的层次进行了分离。 某纺织股份有限公司 纺织总厂 质 量 控 制 i 。 口 开 发 牛 产 部 撒瓣雌 图2 1 某纺织企业组织结构图 驯i 2 1 2 毛纺生产主要过程 毛纺生产过程一般要经过原料准备、混毛、梳纺、织造、染整以及 第9 页共8 6 页 兰塑旦望堡兰堂篁堕l 一 塑三主至堑坌塑 检验包装等过程【1 9 1 ，但由于生产品种及所用原料不同，工艺过程有繁 有简，采取的工艺路线也不同，其生产顺序又多变，因此纺织生产过 程是随着使用原材料的种类以及成品品种的质量要求而变化。园本系 统的研发基于大型毛纺企业的业务流程，即以毛纺织品加工工艺为研 究对象。图2 2 所示为基本毛纺织品加工过程的流程图。 图2 ，2 毛纺纺织生产过程的流程图 图2 2 所表达的纺织生产过程可以进一步细分，例如，对于准织工 程还可以分为络筒、整经、穿经、卷绕等。在信息系统中应该突出重 点和关键，而不需要求全求大，本文主要针对关键工序步骤进行分析。 2 。l - 3 毛纺工艺设计要点 目前，我国各毛纺织企业设计织物的方法不完全相同，但大致可以 分为两种类型【2o 】：一是新品种设计，二是仿样设计。两种设计的方法 和步骤分别有所不同。 1 1 新品种设计 设计者可以根据国内外市场的流行花型、色泽、品种和规格等，参 照各种样本和分析资料，在原有生产经验的基础上，设计新品种，如 包袱样设计。其主要设计步骤是： i 纺纱设计按织物设计原则与生产厂条件，确定新品种名称、单 位重量、花型、色泽后，选择原料及其混合比例，确定纱线支数、捻 度、捻向。 2 织造设计根据织物的风格特征，结合原料和纱线性质，已经生 产经验，确定织物的经纬密度和上机规格等。 按上述步骤设计的外销新品种，要先做成“包袱样”，以供选择。 包袱样大小以5 0 厘米见方为宜，经筛向各用6 到7 个配色，交织成 3 6 或4 9 个色号。配色要由浅到深，以供不同地区不同客户的挑选。 2 ) 仿样设计 则可以细分为完全照搬来样和部分仿样两种，前者根据客户来样合 同规定的条件( 织物的原料成分、重量、织物花型、色泽、成品幅宽 和交货匹长等) 进行设计，后者则常会遇到象织物重量单位、幅宽按 照订货要求，花型配色仿来样a ( 花型样) ，织物身骨仿来样b ( 身骨 样) 的情况。其设计步骤大致为：分析来样，根据分析结果进行拼毛， 第1 0 页共8 6 页 2 0 0 1 级硕士学位论文 第二章系统分析 色调编号，小量纺纱，织小样及整理小样，最后与来样对照，经修正 后投产。 图2 3 是企业的工艺设计流程模型： 产量信息反馈 幽2 3 某纺织企业工艺设计流程图 从咀上的图例可以看出，以订单为中心，进行生产计划、工艺设计 和生产跟踪是纺织品生产与设计的基本环节。 工艺的制定也是分层次进行的，首先是总厂技术部制定总工艺，然 后是分厂依据总工艺参数和具体设备等制定分工艺并执行生产，最后 是由质检部门的数据对工艺进行修正和补偿处理。 具体到某个纺织企业可能会有少许差别，但大同小异。图2 4 是以 项目的合作企业为分析对象所分析出的毛纺工艺设计的一般流程图。 - 。一一一一一一一一一一一一+ 一一。“一+ + 。一一一一一一一。1 i 销售部门l i 圉图c 庠囝f j 图fiij 库j| 合约计划i t 回五毫牵卜蓬i 生产部门l 生产计划i 中中中率 ttt丫tyy 豳囱囱囱囱囱应 技术部 生产部， 质控部 图2 , 4 毛纺工艺设计的一般流程剧 2131 纺织生产与设计中的编码 根据纺织生产的性质，大批量多品种，所以在纺织生产设计中为了 序列化、标准化而充满着各种编码信息和规则。其中一部分是国家实 行的统一编号，一部分是企业根据需要自己制定的一些规则。在这些 规则的指导下，工程师和生产人员可以方便、简练地获知关键信息， 并在产品工艺设计中发挥作用。下面是部分编码规则的举例说明1 2 0 1 ： 1 、纺织品名编号 第1 1 页共8 6 页 2 0 0 1 级硕士学位论文 第二章系统分析 毛织品生产有很多品种，为了加强工艺管理和有效组织生产，国家 对所有毛织品实行了统一编号。编号方法将产品划分为精纺、粗纺、 毛毯、长毛绒等四个大类，不同的大类有不同的编码规则，以粗纺为 例： 粗纺织物品名编号是由五位数字组成：第一位数字表示织物原料成 分；第二位数字表示织物大类；第三、四、五数字表示织物不同规格 的顺序编号。例如：编号位“0 10 0 0 l ”的品号，第个0 表示“纯毛”， 第二个数字“l ”表示“麦尔登类”，后面的数字“0 0 1 ”表示规格顺序 号。 2 ) 合约编号 从这里开始，下面的编号规则都是以某个具体纺织企业内部编号规 则为例。 一般由7 位组成，如0 1 0 2 3 4 a ，0 1 表示年份，0 2 表示月份，3 4 表 示业务员的区号，a 表示该业务员的合同次序( a 指第一个，b 第二 个，依此类推) 3 ) 纱批号 由字母和数字组成，字母表示原料，数字第一位表示年份，第二、 三( 四) 位表示支数( 10 0 支以上用三位) ，后两位是生产序号。如 w p 6 58 16 ( 3 0 ts 3 0 2 z ) 3 0 3 ，w 表示羊毛，p 表示涤纶，6 表示年份最 末位，58 表示支数，16 表示批次。3 0 1 、3 0 2 、3 0 3 表示色号，s 、z 表示捻向，( 3 0 1s 3 0 2 z ) 3 0 3 表示合股方式。 4 1 毛条号 由前五位和后三位组成，斜线后数字表示色号。如1 x 0 0 2 3 0 4 ，l x 表示原料，0 0 2 表示批次，3 0 4 表示色号。某些特殊品种需要在前面加 字母，如t l x 0 0 2 3 0 4 ，“t ”表示防蛀。 以上编码中的工艺和合约信息反映了纺织品加工特征，是纺织品加 工的重要依据。 2 1 3 ，2 毛纺工艺设计中的计算 在毛纺工艺设计过程中，不少工艺参数的设计是通过计算来确定 的。这些设计内容是智能工艺设计等其它方法的基础之一。还有相当 一部分纺织加工信息很难用公式描述和求解，需要采用神经网络等技 术，实现智能化设计与推理。下面以织物上机计算为例列出部分计算 规则，有关织物的上机计算和成品规格计算综述如下 2 0 】： 1 1 匹长计算 第j 2 页共8 6 页 2 0 0 1 级硕士学位论文第二