HVI数据助配棉实现“四化”

　　国家棉花新标准（GB1103.1-2012）采用棉纤维大容量测试仪（HVI）检验棉纤维的颜色级指标和其它质量指标，在质量指标设置上基本实现了与国际通用标准接轨。新标准的实施，必将对纺织企业的配棉技术产生深刻的变革。因此研究HVI检验指标在纺纱工艺中的作用和对纺织产品性能价值的影响，以及在纺织生产中正确使用HVI指标，对促进纺织企业技术进步以及利用信息化改造传统行业，改进和完善纺织企业合理购棉、科学配棉、稳定生产，降低成本，提高产品质量有着更加重要的经济意义。

　　计算机配棉技术以原棉管理为基础，以成纱质量预测为手段，以成本控制为核心，运用系统工程的思想方法及HVI数据，将棉纺工艺学、运筹学、模糊数学、技术经济学，定量化描述配棉的全过程，并以此形成棉纤维和纱线质量检测的在线网络一体化系统。基于HVI数据，计算机配棉可实现信息化、知识化、智能化和规范化。

　　基于HVI数据的计算机配棉技术的主要内容包括：原棉质量综合评价，配棉质量成本标准，成纱质量预测，配棉方案优选和配棉方案评价。

　　原棉质量指导配棉

　　原棉质量分内在质量和外观质量。内在质量指标包括上半部长度、整齐度指数、断裂比强度、马克隆值；外观质量是由黄度（+b）和反射率（Rd）确定的颜色级。

　　根据内在质量指标的分级分档特征值，运用模糊数学中的模糊分等和隶属度的概念，可以计算出原棉的综合评价指数，并可根据数值的大小，得到所有原棉优劣排列顺序，这一评价指数称为技术品级。技术品级与成纱质量密切相关，其可信度优于原棉的单项指标，对进一步加强原棉分类组批管理，制订配棉质量成本标准和配棉实施方案具有积极意义。

　　原棉外观质量的颜色级指标对指导配棉有着重要的意义。配棉需根据纺纱品种的质量要求，将多种不同特性（含颜色）的原棉按一定比例组成混和棉使用，由于纱线品种和用途不同，对成纱本色色差的要求也不尽相同。新标准中规定了棉花颜色的类型和级别，其中，类型依据黄度（+b）确定，级别依据反射率（Rd）确定。颜色的类型和级别，可转化为成纱本色颜色的类型和级别，但不能简单的依据混棉黄度(+b)和反射率（Rd）的加权平均指标确定混棉成份的颜色级。为防止因混棉成份组合不当而产生的色差，需要计算混棉黄度（+b）和反射率（Rd）变异系数，作为判定混棉模糊关联颜色级可信度的依据。

　　配棉质量成本标准是重要依据

　　配棉质量成本标准是制订配棉实施方案和设计纺纱工艺的重要依据。标准由技术品级、技术品级CV值、颜色级、黄度CV值、定额差价、用棉量定额和成纱质量7项指标组成。技术品级和技术品级CV值与成纱内在质量密切相关，颜色级和黄度CV值对成纱的色差有直接影响，混棉差价和用棉量则决定混棉成本。

　　原棉使用价值体现在成纱质量成本上，质量与成本两者是对立统一的关系。为了充分发挥和合理利用不同原棉的特性和差价，达到稳定生产、保证质量、控制成本的目的，一般不采用单唛头纺纱，而是把几种原棉搭配组成混和棉使用。所谓配棉质量成本模型，就是对配棉问题抽象化了的数学表述，即运用数学语言定量化地描述配棉质量与成本各相关因素的依存关系和变化规律。

　　按标准的组成要素，应建立多目标层次结构模型。模型以配棉质量成本标准为依据，按标准的组成要素，在对复杂问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上，利用定量信息使决策的思维过程数学化，从而为控制质量成本提供决策方法，实现质量与成本两者之间的协调统一。

　　成纱质量预测优化纺纱工艺

　　成纱质量预测是改进纺纱性能、优化工艺过程的主要手段。以原棉技术品级为自变量而建立的成纱质量优化组合预测模型，具有独特的整体性和可信度，对拟定配棉实施方案，加强全面质量管理，有着现实的指导意义。

　　组合预测模型是指将两个或两个以上的不同预测方法得出的不同预测值，通过赋予适当的权重，作为最终预测结果的一种预测方法。组合预测模型是对单项预测模型的信息进行筛选优化的过程。成纱质量受原棉、设备、工艺、温湿度等影响，由于这些因素是动态的，所以，不同时期的预测模型（包括模型类型及其参数）是不同的。

　　组合预测模型将多种不同的预测方法兼容并包，各取所长，由于集中了更多的信息与预测技巧，所以能减少预测的系统误差，达到提高预测精度的目的。由于各项数据是在特定时间和条件下获得的，随着时间的推移，再用原模型来预测就失去了意义。因此，应随着时间的推移，不断地选取新的数据，舍去过时的数据，根据当前配棉方案构建新的组合预测模型。

　　成纱质量预测是一种定量预测方法，应遵循连贯性、相关类推和概率性原则，按系统内部要素变化存在的因果关系，通过识别影响系统发展的主变量建立模型，然后根据系统自变量（原棉技术品级）的变化预测系统因变量（成纱质量）。预测结果的可信度取决于模型对真实系统的拟合效果。

　　优选最佳配棉方案

　　依据配棉质量成本标准可从多个配棉方案中优选较佳方案。优选方法采用隐枚举法，有效地解决了非线性目标整数规划配棉方案优选问题。

　　完整的配棉方案包括接批棉和混包排列。接批棉是配棉方案的重要组成部分，在实际进行接批棉方案优选时，往往涉及的指标很多，而这些指标又可能分别属于不同的层次和类别，因此对复杂的优选问题，通常采用多层次的模糊优选。混包排列方法是决定混棉均匀的重要因素，配棉方案可行，但若混包排列不合理，将会直接影响成纱质量（包括色差）。运用分位数、编码排序组成的棉包单元，可达到局部与全局的统一，有效地缩短混棉不匀周期，为提高混和效果创造条件。通过考察相邻单元的统计值，并与总体比较，可对混包效果进行评价，效果评价的主要指标由技术品级极差、标准差和颜色级极差、标准差组成。

　　质量与成本要协调统一

　　对配棉方案进行评价时，在注重技术品级、技术品级CV值、颜色级和黄度CV值指标的同时，还应对混棉差价进行评价，在保证成纱质量的前提下，混棉实际差价应尽量小于混棉定额差价，使配棉方案达到质量与成本的协调统一。

　　计算机配棉技术改变了落后的按感官检验结果配棉的方式，由传统的以定性为主转向以定量为主。基于HVI数据的计算机配棉软件采用以数据库、模型库、方法库和知识库为基本部件组成系统总体框架结构，实现了方法模型化、模型数据化、配棉智能化。陕西长岭纺织机电科技有限公司研发的XJ128型快速纤维性能测试仪，是一种自动取样、快速、大容量、多指标的全自动型棉纤维性能综合测试仪器，该测试仪与计算机配棉软件和纱线质量测试仪网络数据共享，实现了配棉信息化、知识化、智能化和规范化。（山东青岛市纺织工程学会 邱兆宝）