基于灰色關(guān)聯(lián)的粗紗工序斷頭影響因素分析

薛風(fēng)洋，楊 朝，程衛(wèi)平，李加云，張立杰

(1.新疆大學(xué)，新疆 烏魯木齊 830046； 2.新疆東純興紡織有限公司，新疆 圖木舒克 844299)

粗紗工序斷頭在紡紗過(guò)程中是比較常見(jiàn)的現(xiàn)象。粗紗斷頭次數(shù)多不僅會(huì)增加值車工的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且會(huì)使成紗疵點(diǎn)增多、質(zhì)量下降，回花、回絲等機(jī)物料消耗增多，直接影響產(chǎn)量[1-2]。影響粗紗工序斷頭的因素包括原料性能、配棉混棉、條子質(zhì)量、工藝、相對(duì)溫濕度等[3-5]。粗紗工序斷頭因素復(fù)雜，且斷頭分析方法多依賴人工經(jīng)驗(yàn)判斷，受主觀影響較大。目前很多學(xué)者對(duì)粗紗斷頭因素進(jìn)行的分析和總結(jié)主要側(cè)重從定性角度分析粗紗斷頭原因及影響因素，但涉及粗紗斷頭的各個(gè)影響因素對(duì)粗紗斷頭影響程度的研究卻很少。

總結(jié)現(xiàn)有粗紗斷頭影響因素分析方法，大多是對(duì)原料、工藝、專件和操作提出相應(yīng)的要求，未對(duì)參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行量化分析，從而無(wú)法分析出粗紗具體是由何種原因?qū)е碌臄囝^。目前量化分析方法主要包括關(guān)聯(lián)性分析、關(guān)聯(lián)度分析等。影響粗紗工序斷頭的因素很多，過(guò)程復(fù)雜、且各個(gè)影響因素之間存在不明確的灰色系統(tǒng)，本文依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的紡紗車間粗紗斷頭相關(guān)數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)法[6-7]對(duì)粗紗斷頭的影響因素展開(kāi)分析研究，以不同類型紗線的粗紗斷頭為研究對(duì)象，應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論，得到粗紗斷頭與影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度，以及影響粗紗斷頭因素的主次順序，基于分析結(jié)果，為紡紗企業(yè)減少粗紗工序斷頭、提高成紗質(zhì)量提供合理的對(duì)策及建議。

1 試驗(yàn)部分

1.1 試驗(yàn)材料

由新疆喀什地區(qū)新體制棉花細(xì)絨棉制成的熟條和粗紗。

1.2 試驗(yàn)設(shè)備

CMT1801型粗紗機(jī)(賽特環(huán)球機(jī)械有限公司)；CT3000型條干均勻度測(cè)試分析儀(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司)；Y301B型條粗測(cè)長(zhǎng)機(jī)(常州二紡精密機(jī)械有限公司)；XY系列精密電子天平(常州市幸運(yùn)電子設(shè)備有限公司)；YG747型快速八藍(lán)烘箱(常州市大華電子儀器有限公司)；YG156N型紗線捻度儀(陜西長(zhǎng)嶺紡織機(jī)電科技有限公司)；TDC-H1T1-16-W0-A2型溫濕度傳感器(北京安伏電子技術(shù)有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

根據(jù)試驗(yàn)當(dāng)日紡紗車間實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)不同類型紗線品種所供給的熟條進(jìn)行隨機(jī)多次取樣、測(cè)試、記錄。準(zhǔn)確記錄單位時(shí)間內(nèi)粗紗工序斷頭的次數(shù)及生產(chǎn)環(huán)境中的相對(duì)溫濕度變化。對(duì)不同粗紗機(jī)落紗進(jìn)行多次試樣采集，并進(jìn)行相關(guān)測(cè)試、記錄。熟條、粗紗的所有測(cè)試均根據(jù)其設(shè)備的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行規(guī)范性測(cè)試和記錄。

2 灰色關(guān)聯(lián)模型構(gòu)建

2.1 參考序列和比較序列的確定

灰色關(guān)聯(lián)分析是定量分析系統(tǒng)中不同因子之間關(guān)聯(lián)程度的方法。首先要確定參考序列和比較序列[8]，確定參考序列，記作：

X0={(x0(k))},k=1,2,…,m

(1)

式中：x0(k)為系統(tǒng)行為特征的數(shù)據(jù)序列；m為參考序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

確定比較序列，記作：

Xi={xi(k)},i=1,2,…,n

(2)

式中：xi(k)為影響研究對(duì)象因素的數(shù)據(jù)；n為比較序列的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

2.2 無(wú)量綱化

由于系統(tǒng)中不同數(shù)列的單位或初值不同，不便于比較，因此需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行無(wú)量綱化、歸一化處理[9]。文中對(duì)數(shù)據(jù)Xi作均值化處理得到新數(shù)列：

XiD={xi(k)d}

(3)

式中：d為均值化序列算子，則

{xi(k)d}={xi(1)d,xi(2)d，…,xi(m)d}

(4)

則均值化的數(shù)據(jù)值為：

(5)

(6)

2.3 關(guān)聯(lián)系數(shù)的求取

參考數(shù)列與比較數(shù)列在第t點(diǎn)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為

(7)

式中：Δmax為|x0(t)-xi(t)|的最大值；Δmin為|x0(t)-xi(t)|的最小值；|x0(t)-xi(t)|為t時(shí)刻的值；ρ為分辨系數(shù)，ρ?[0,1]，ρ越小，分辨率越高，一般取0.5。

2.4 關(guān)聯(lián)度的求取及排序

參考序列與比較序列的關(guān)聯(lián)度r0i為：

(8)

將求得的n個(gè)關(guān)聯(lián)度r0i按自大到小順序排列，為區(qū)分影響程度的大小，將灰色關(guān)聯(lián)度的大小按關(guān)聯(lián)程度分為3個(gè)等級(jí)：輕度關(guān)聯(lián)(0

3 實(shí)證分析

3.1 數(shù)據(jù)采集和指標(biāo)選取

為分析比較不同類型紗線粗紗斷頭的影響因素，依據(jù)上述方法采集了新疆東純興紡織有限公司某車間2020年11月—2021年4月的粗紗工序斷頭相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)數(shù)據(jù)的完整性和樣本量的大小，針對(duì)4個(gè)品種紗線的粗紗工序斷頭情況進(jìn)行相關(guān)分析，紗線品種分別為JC 27.76tex、JC 24.30 tex和C 18.22 tex、C 14.58 tex。

粗紗工序斷頭的影響因素復(fù)雜，且沒(méi)有統(tǒng)一定論，因此結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)有條件，通過(guò)綜合分析判斷，選取了影響粗紗工序斷頭較大的幾個(gè)參數(shù)指標(biāo)，分別為熟條質(zhì)量、粗紗質(zhì)量和粗紗車間相對(duì)溫濕度。選取的具體指標(biāo)如下。

熟條質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)：末并定長(zhǎng)濕質(zhì)量(X1)、末并質(zhì)量不勻率(X2)、末并回潮率(X3)、末并條干CV(X4)。

粗紗質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)：粗紗定長(zhǎng)濕質(zhì)量(X5)、粗紗質(zhì)量不勻率(X6)、粗紗回潮率(X7)、粗紗捻系數(shù)(X8)、粗紗條干CV(X9)。

環(huán)境參數(shù)指標(biāo)：溫度(X10)、相對(duì)濕度(X11)。

千錠時(shí)粗紗斷頭(X0)指標(biāo)作為參考序列。

3.2 粗紗工序斷頭影響因素分析

表1是以C 18.22 tex紗為例，根據(jù)樣本量大小列舉的6組粗紗斷頭率和影響因素指標(biāo)的序列數(shù)據(jù)。

表1 千錠時(shí)粗紗斷頭及影響因素指標(biāo)

以C 18.22 tex紗為例，對(duì)表1的數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)度計(jì)算，得到千錠時(shí)粗紗斷頭和影響因素指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度，同理可以得到其他紗線品種的關(guān)聯(lián)度，結(jié)果如表2所示。

表2 不同類型紗線千錠時(shí)粗紗斷頭與影響因素指標(biāo)間關(guān)聯(lián)度

對(duì)表2關(guān)聯(lián)度數(shù)據(jù)結(jié)果分析可以看出，粗紗工序斷頭的影響因素關(guān)聯(lián)度值均大于0.6，表明以上所有因素對(duì)粗紗斷頭都有較大的影響。其中JC 27.76 tex紗的關(guān)聯(lián)序?yàn)椋篨4>X8>X7=X5>X1>X6>X9>X10>X3>X11>X2；JC 24.30 tex紗的關(guān)聯(lián)序?yàn)椋篨4>X8>X7>X5>X1>X10>X11>X9>X3>X6>X2；C 18.22 tex紗關(guān)聯(lián)序?yàn)椋篨8>X4>X7>X5>X9>X1>X6>X3>X10>X11>X2；C 14.58 tex紗關(guān)聯(lián)序?yàn)椋篨4>X8>X7>X5>X1>X10>X11>X6>X9>X3>X2。從4種紗線的粗紗斷頭影響因素排序結(jié)果來(lái)看，同一個(gè)因素對(duì)不同類型的紗線影響程度是不同的，即千錠時(shí)粗紗斷頭與紗線的類型有很大的關(guān)系。

通過(guò)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)影響精梳紗和普梳紗對(duì)應(yīng)粗紗斷頭較大的幾個(gè)因素指標(biāo)大致相同，排名前3的影響因素均為末并條干、粗紗捻系數(shù)、粗紗回潮率。其中末并條干均勻度是表示熟條粗細(xì)均勻程度的指標(biāo)。末并的條干均勻度對(duì)粗紗條干均勻度和粗紗斷頭有直接影響，末并條干均勻度越好，熟條品質(zhì)越高，粗紗斷頭的概率越低；其他紡紗工藝條件相同時(shí)，在合理的范圍內(nèi)粗紗捻系數(shù)偏大有利于加強(qiáng)牽伸區(qū)對(duì)纖維運(yùn)動(dòng)的控制，使纖維間摩擦阻力增大、強(qiáng)度增加，進(jìn)一步提高纖維的伸直度，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量減少粗紗斷頭。當(dāng)粗紗捻系數(shù)過(guò)大時(shí)，強(qiáng)度增加，成紗質(zhì)量不均率增加，細(xì)紗粗節(jié)和硬頭增多。粗紗捻系數(shù)過(guò)小時(shí)，粗紗強(qiáng)力減小，移位偏差增大，易產(chǎn)生意外牽伸，細(xì)節(jié)增多，粗紗斷頭上升，從而影響產(chǎn)品質(zhì)量；粗紗回潮率過(guò)高會(huì)降低纖維的伸長(zhǎng)率，纖維會(huì)纏繞膠輥和羅拉導(dǎo)致?tīng)可觳婚_(kāi)。粗紗回潮率過(guò)小會(huì)使棉纖維橫向收縮，強(qiáng)力下降，伸長(zhǎng)率增加，相互間摩擦減小，易產(chǎn)生靜電，紗線毛羽增多，飛花和斷頭次數(shù)增加，影響紗線質(zhì)量。

將粗紗工序斷頭與熟條質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)、粗紗質(zhì)量參數(shù)指標(biāo)和環(huán)境參數(shù)指標(biāo)分別看作一個(gè)單獨(dú)的灰色系統(tǒng)，探究某個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)粗紗斷頭的具體影響，經(jīng)關(guān)聯(lián)度計(jì)算并排序得出不同紗線的不同環(huán)節(jié)對(duì)粗紗工序斷頭影響排名前3的因素指標(biāo)，如表3所示。

從表3可以看出，在熟條質(zhì)量測(cè)試環(huán)節(jié)中，精梳紗和普梳紗粗紗斷頭影響排名前3的指標(biāo)為末并條干、末并定長(zhǎng)濕質(zhì)量、末并回潮率，表明在不考慮其他因素出現(xiàn)粗紗斷頭時(shí)，企業(yè)在熟條質(zhì)量環(huán)節(jié)應(yīng)著重關(guān)注末并條干、末并定長(zhǎng)濕質(zhì)量、末并回潮率等指標(biāo)。同理在考慮粗紗質(zhì)量對(duì)粗紗斷頭的影響時(shí)，應(yīng)著重關(guān)注粗紗的捻系數(shù)、回潮率、定長(zhǎng)濕質(zhì)量等指標(biāo)。在環(huán)境參數(shù)指標(biāo)中，相對(duì)溫度比相對(duì)濕度對(duì)粗紗工序斷頭影響的關(guān)聯(lián)系數(shù)大。

表3 不同紡紗環(huán)節(jié)對(duì)粗紗斷頭較顯著的影響因素指標(biāo)

4 結(jié) 論

不同于以往定性研究粗紗斷頭的影響因素，本文通過(guò)灰色關(guān)聯(lián)進(jìn)行定量實(shí)證分析，給出了粗紗斷頭影響因素的排名，就不同類型紗線進(jìn)行了對(duì)比分析，并對(duì)不同紡紗環(huán)節(jié)下粗紗斷頭影響因素做出排名。結(jié)果如下：

①熟條質(zhì)量、粗紗質(zhì)量和相對(duì)溫濕度對(duì)粗紗斷頭影響較大。在列舉的粗紗工序斷頭影響因素指標(biāo)中，所有指標(biāo)與粗紗斷頭的關(guān)聯(lián)度均為強(qiáng)度關(guān)聯(lián)(大于0.6)。

②影響粗紗工序斷頭最主要的因素是末并條干、粗紗捻系數(shù)和粗紗回潮率。

③相同環(huán)節(jié)中不同類型的紗線影響粗紗斷頭的指標(biāo)大致相同。在列舉的所有紗線品種中，熟條質(zhì)量對(duì)粗紗斷頭工序影響較大的指標(biāo)排名均為末并條干、末并定長(zhǎng)濕質(zhì)量、末并回潮率等指標(biāo)。粗紗質(zhì)量對(duì)粗紗斷頭影響較大的指標(biāo)排名均為粗紗捻系數(shù)、粗紗回潮率、粗紗定長(zhǎng)濕質(zhì)量等指標(biāo)。

紡紗企業(yè)應(yīng)根據(jù)不同類型紗線的具體情況進(jìn)行分析，優(yōu)化熟條和粗紗工藝，合理做出降低粗紗工序斷頭的規(guī)劃，同時(shí)應(yīng)單獨(dú)關(guān)注某個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)粗紗工序斷頭的影響，根據(jù)不同紗線做出合理性規(guī)劃，做到快速、準(zhǔn)確地聚焦到對(duì)粗紗斷頭影響較大的指標(biāo)上，從而提升生產(chǎn)效率。