數字孿生在紡紗領域應用的關鍵技術解析

李新榮, 韓鵬輝, 李瑞芬, 賈 坤, 路元江, 康雪峰

(1.天津工業大學 機械工程學院, 天津 300387; 2.天津市現代機電裝備技術重點實驗室, 天津 300387;3.無錫紡織機械質量監督檢驗中心, 江蘇 無錫 214062; 4.青島宏大紡織機械有限責任公司, 山東 青島 266000; 5.無錫經緯紡織科技試驗有限公司, 江蘇 無錫 214000; 6.參數技術(上海)軟件有限公司北京分公司, 北京 100004)

傳統紡紗領域的生產工藝設計與關鍵工藝質量預測依賴技術人員的知識儲備和認知水平,嚴重制約了生產的紗線質量及工藝設計效率的提升;加之傳統生產時原料及半成品的運輸主要依靠人工搬運[1],增大了勞動強度,降低了生產效率。正是上述原因,造成中國紡紗領域長期處于大而不強的狀態。經過幾十年的發展,通過信息化、數字化等手段[2],紡紗領域特別是在提升生產效率[3]、降低生產成本、減少用工等方面有了長足進步[4],清梳聯[5]、粗細絡聯[6]、棉卷自動輸送[7]、筒紗自動包裝系統[8]、在線監控和智能化管理[9]、數據分析及遠程診斷[10]、新型紡紗[11]等智能制造相關技術不斷涌現[12]。目前紡紗領域的智能制造革新[13-14]主要聚焦在提升生產自動化、降低生產成本、提高勞動生產率、減少用工等方面,在提升紗線設計效率、提高紗線生產質量、增加紗線生產的質量穩定性等與紗線質量密切的相關研究方面缺少成熟的方法。

現階段紡紗領域面臨工藝參數設計依然主要依靠人工經驗、紗線生產質量不穩定[15]、紗線質量提升困難等問題。隨著紡織行業開始向高質量發展轉變,紡紗領域也面臨著如何提升紗線質量,由傳統的“由量取勝”向“由質取勝”轉變,從而進一步占領中高端市場的問題[16]。……