全流程智能化紡紗質量管理系統的應用探討

解艷芳

（武漢裕大華紡織有限公司，湖北武漢，430415）

1 質量管理系統

2018年武漢裕大華紡織服裝集團有限公司投資3.6億元于10萬錠全流程智能紡紗項目。該智能化項目硬件實現了全流程智能紡紗、全流程回花/回絲智能收付及自動物流輸送；軟件實現了全流程質量檢測追溯。下面以質量管理系統在全流程智能化紡紗中的應用進行初步探討。

1.1 全流程智能化紡紗工藝流程

JWF1011型往復抓棉機→JWF1107型單軸流開棉機→JWF1109型單軸流開棉機（帶間道）→JWF1027?6?160型多倉混棉機→JWF1115?160型清棉機+FA 055?160型立式纖維分離器→精靈8D型異纖分揀機+精靈8C型異纖分揀機→FT 202A T型分配器→FT 301B型連續喂棉控制器→JWF1213型梳棉機→JWF1313型并條機→JWF1383型條并卷+JWF1286型精梳機→JWF1316T型并條機→JWF1458A型粗紗機（配粗細聯）→JWF1572?1200型細紗機（細絡聯）→VCRO?I型細絡聯自動絡筒→自動打包系統

1.2 質量管理系統組成及功能

全流程智能化紡紗質量管理系統主要由三部分組成。一是設備在線質量檢測/監測系統能夠自動記錄和存儲相關質檢信息，生成圖表及趨勢圖并在系統中實時顯示［1］；二是在線質量追溯系統；三是QCC質量管理系統，實現對離線質量檢測數據進行分析查詢及統計。質量管理系統的功能：在系統中記錄了原材料、半成品及成品批次檢驗信息，利用設備在線質量檢測/監測數據采集、在線質量信息追溯及離線質量檢測數據統計，對產品質量變化趨勢進行預判，便于采取糾正措施，為生產工藝調整提供依據。

2 質量管理系統的功能實踐

2.1 在線質量檢測、監測與追溯

2.1.1 單機臺在線質量檢測單元

智能化紡紗在線質量檢測系統組成：一是JWF1213型梳棉機在線檢測生條重量不勻率［2］；二是JWF1316T型并條機在線檢測條干變異系數、重量不勻率；三是細絡聯采用USTER QUANTUM EXPERT 3型專家系統提供較全面的管紗在線數據，給生產過程提供全方位質量監控等；四是自動打包系統檢測筒紗標識、色差、外觀疵點等。

單機臺在線質量檢測單元通過經緯E系統實現數據采集、數據傳輸、數據分析統計等系統功能。E系統功能包括設備在線監視、電量監視、遠程控制、生產調度、訂單管理、設備管理、質量管理、能源管理、人員管理以及與ERP系統集成等。

JWF1213型梳棉機在線檢測生條重量不勻率。通過對喂棉箱壓力、喂入延棉厚度和出條直徑的檢測，分別控制棉箱和梳棉機喂棉羅拉速度，保證輸出延棉均勻。且與E系統連接，實時監控每臺梳棉機的生條重量不勻率，并形成每臺的曲線圖，實時在線監控每臺梳棉機的重量內不勻率，具體指標控制在1.5%以內。同時結合人工定期抽檢機臺生條重量外不勻率，具體指標控制在2.0%以內。

JWF1316T型并條機在線檢測條干變異系數、重量不勻率。JWF1316T型并條機采用高速短片段自調勻整技術，經凸凹羅拉棉層檢測機構速度傳感器和嵌入勻整算法的伺服驅動器及伺服電機機構，直接控制伺服電機實現勻整。采用該勻整技術后，末并條條干變異系數控制在3.0%以內，重量不勻率控制在0.8%以內。

通過控制生條、末并條質量，使得我公司生產的JC 7.4 tex~JC 14.8 tex集聚紡系列品種的百米重量偏差率控制在±1.0%以內，百米重量變異系數控制在1.5%以內。

USTER QUANTUM EXPERT 3型專家系統提供較全面的在線數據，給生產過程提供全方位質量監控。一方面依據紗體和用戶需求實時和遠程在線監控；另一方面實時、有效監控異常，如異常機臺、異常管紗、異常單錠等。自動絡筒PP切疵異常案例分析：自2020年6月開始，自動絡筒118#~120#區域機上清紗器監控PP切疵異常，跟蹤單機臺發現PP切疵車頭明顯高于車尾，且該區域機臺均呈現同樣趨勢。USTER公司工程師通過遠程在線監控發現也是如此。于是他們到現場與我們共同調查車頭、車尾PP切疵異常原因；并動態跟蹤該區域溫濕度變化趨勢，發現118#車頭平均相對濕度為71.3%，車尾平均相對濕度為77.7%，車頭平均相對濕度比車尾高6.4%。后續USTER公司工程師再次到現場，將82臺車清紗器軟件從V 2.01.11升級到V 2.02.23，上述問題依然沒有徹底解決。綜合分析初步得出結論：出現車頭、車尾PP切疵異常與車頭、車尾相對濕度差異相關。現場觀察溫濕度送風裝置，確實存在空調出風口正對清紗器后半段的情況。采取措施：一是調整空調出風口位置；二是在自動絡筒機車頭加裝塑料簾子。后續跟蹤觀察離線、在線監控PP切疵正常。

2.1.2 在線質量追溯系統

在生產過程中，新增了條筒芯片、條筒托盤芯片、粗紗管芯片、細紗管托盤芯片、筒紗紙管條形碼識別等。使用傳感器、條碼、射頻識別，通過E系統采集/存儲原料信息、機臺信息、條筒信息、暫存信息、紗管信息等，形成從半成品到成品入庫的在線質量追溯系統。

具體追蹤流程：首先進行自動打包系統檢測，主要剔除部分外觀疵點、避免錯管；再進行過程質量追蹤，即通過對管紗托盤中的芯片進行寫數據操作，進行細紗錠號的標記。具體寫入的內容：該托盤對應的細紗機錠號、細紗機落紗完成的年、月、日、時、分，共計6個數據。當自動絡筒報警顯示某個有問題的管紗時，人工將該管紗對應的托盤放置到RFID讀碼器正上方，讀碼器讀出該托盤上的管紗信息，再到上位機或E系統中查找當前信息，即該細紗機錠號對應的粗紗車號、錠號、落紗時間以及粗紗機后末并條的車號、落紗時間。

2.2 離線質量檢測及數據統計分析

在E系統中，我們建立了QCC質量系統。根據檢測中心（負責公司產品質量檢測、監督、控制）的試驗儀器構成及檢測質量數據要求，設計開發了質量離線數據采集、統計、分析軟件［3］。檢測質量數據使用儀器包括USTER HVI MF100型棉花檢測儀、PREMIER aQura2型棉結和短纖維測試儀、USTER ME6型條干檢測儀、YG063G型自動強力檢測儀、YG156N型自動捻度檢測儀等。數據采集采用儀器檢測數據導入及人工錄入兩種方式，采集的數據包括原料、半成品、成品管紗及筒紗的檢測數據等。數據查詢可通過品種、時間等多路徑實現。還可以運用表格及趨勢圖，參照成紗USTER 2018公報中條干變異系數、細節、粗節、棉結、毛羽H值的標準數據，統計實測品種達到USTER公報標準5%、25%、50%水平的合格率。結合USTER QUANTUM EXPERT 3型專家系統質量監控數據，綜合分析原料、半成品、成品檢測質量數據相關性及變化趨勢，為合理配棉及工藝調整提供依據。

3 基于訂單管理的全過程質量信息管理系統

訂單管理具體流程：營銷公司依據合同下達訂單，生產部門根據訂單產質量要求采購原料及組織生產；檢測中心及時進行原料檢驗，并將檢驗數據上傳至QCC質量系統，生產部門根據QCC質量系統中原料檢測數據合理配棉，組織生產。

生產過程半成品質量監控：利用在線監測半成品條干不勻率或重量不勻率，結合離線抽檢實現半成品條干不勻率、重量不勻率檢測/監測；離線定期抽檢半成品棉結、雜質等，實現半成品棉結、雜質等質量監控。

生產過程成品質量監控：在線采集管紗、筒紗條干變異系數、細節、粗節、棉結、紗疵、異纖等質量數據，并實時分析監控報警，結合離線抽檢實現成品質量的檢測/監測。出現質量異常報警時，在“成紗質量追蹤系統”中進行操作，實現對上工序的質量追溯。QCC質量系統可追溯到某一時間段具體機臺和錠位，還可進一步追溯到細紗機臺單錠質量的詳細信息，減少不合格半成品的連續產生，降低質量損失，提高成品質量一致性。與傳統紡紗方式相比，不需要從前、后工序采用人工固定供應標識追溯，可節省人力物力，且追溯準確、效率高。

通過QCC質量系統的數據統計/分析，根據檢測原料斷裂強度、紗線斷裂強度、原料及生條棉結與成紗棉結的相關性，對成紗相關質量數據進行分析評估，依據原料及半制品檢測數據適時調整配棉及紡紗工藝。對比同品種管紗、筒紗質量變化趨勢，若出現異常就及時追蹤查找原因。采用離線檢測與在線監控數據相結合，實時監測在線質量、生產效率、生活狀況、設備狀態等變化，實現生產全過程質量管理控制，確保產品質量穩定性，滿足用戶訂單需求。

通過利用ERP系統、E系統、QCC質量管理系統的信息化管控，從簽訂合同到售后的用戶質量反饋形成閉環質量管理系統。在滿足用戶合同產品質量要求條件下，運用實時動態監控、在線質量追溯等數據信息設置在線報警提示。運用離線檢測數據統計分析結果，指導配棉及紡紗工藝調整，實現訂單質量預控預測，通過大數據積累和統計分析為決策提供依據。

4 總結

全流程智能化紡紗質量管理系統在智能化、信息化、系統化等軟件硬件的支持下，實現了從原料、半成品到成品的在線質量監控、全流程質量追溯、離線質量檢測等閉環質量管理及大數據運用，將以事后檢查與糾正為主的模式向以事前預防與控制為主的模式轉化，避免大面積不合格品的產生。該系統具有很好的推廣應用前景。

全流程智能化紡紗質量管理系統投入運行至今，始終是我公司產品質量穩定的保證。目前配棉采用機采細絨棉，生產JC 7.4 tex~JC 14.8 tex集聚紡系列品種，其紗線質量檢測數據達到USTER 2018公報5%~50%水平，生產累計6 000多t紗線無用戶投訴索賠，保持產銷兩旺。該質量管理系統還在不斷建設完善中，目前還沒有完全實現實時監測半成品質量報警、離線檢測數據異常提示。