全流程智能化纺纱质量管理系统的应用探讨

解艳芳

（武汉裕大华纺织有限公司，湖北武汉，430415）

1 质量管理系统

2018年武汉裕大华纺织服装集团有限公司投资3.6亿元于10万锭全流程智能纺纱项目。该智能化项目硬件实现了全流程智能纺纱、全流程回花/回丝智能收付及自动物流输送；软件实现了全流程质量检测追溯。下面以质量管理系统在全流程智能化纺纱中的应用进行初步探讨。

1.1 全流程智能化纺纱工艺流程

JWF1011型往复抓棉机→JWF1107型单轴流开棉机→JWF1109型单轴流开棉机（带间道）→JWF1027⁃6⁃160型多仓混棉机→JWF1115⁃160型清棉机+FA 055⁃160型立式纤维分离器→精灵8D型异纤分拣机+精灵8C型异纤分拣机→FT 202A T型分配器→FT 301B型连续喂棉控制器→JWF1213型梳棉机→JWF1313型并条机→JWF1383型条并卷+JWF1286型精梳机→JWF1316T型并条机→JWF1458A型粗纱机（配粗细联）→JWF1572⁃1200型细纱机（细络联）→VCRO⁃I型细络联自动络筒→自动打包系统

1.2 质量管理系统组成及功能

全流程智能化纺纱质量管理系统主要由三部分组成。一是设备在线质量检测/监测系统能够自动记录和存储相关质检信息，生成图表及趋势图并在系统中实时显示［1］；二是在线质量追溯系统；三是QCC质量管理系统，实现对离线质量检测数据进行分析查询及统计。质量管理系统的功能：在系统中记录了原材料、半成品及成品批次检验信息，利用设备在线质量检测/监测数据采集、在线质量信息追溯及离线质量检测数据统计，对产品质量变化趋势进行预判，便于采取纠正措施，为生产工艺调整提供依据。

2 质量管理系统的功能实践

2.1 在线质量检测、监测与追溯

2.1.1 单机台在线质量检测单元

智能化纺纱在线质量检测系统组成：一是JWF1213型梳棉机在线检测生条重量不匀率［2］；二是JWF1316T型并条机在线检测条干变异系数、重量不匀率；三是细络联采用USTER QUANTUM EXPERT 3型专家系统提供较全面的管纱在线数据，给生产过程提供全方位质量监控等；四是自动打包系统检测筒纱标识、色差、外观疵点等。

单机台在线质量检测单元通过经纬E系统实现数据采集、数据传输、数据分析统计等系统功能。E系统功能包括设备在线监视、电量监视、远程控制、生产调度、订单管理、设备管理、质量管理、能源管理、人员管理以及与ERP系统集成等。

JWF1213型梳棉机在线检测生条重量不匀率。通过对喂棉箱压力、喂入延棉厚度和出条直径的检测，分别控制棉箱和梳棉机喂棉罗拉速度，保证输出延棉均匀。且与E系统连接，实时监控每台梳棉机的生条重量不匀率，并形成每台的曲线图，实时在线监控每台梳棉机的重量内不匀率，具体指标控制在1.5%以内。同时结合人工定期抽检机台生条重量外不匀率，具体指标控制在2.0%以内。

JWF1316T型并条机在线检测条干变异系数、重量不匀率。JWF1316T型并条机采用高速短片段自调匀整技术，经凸凹罗拉棉层检测机构速度传感器和嵌入匀整算法的伺服驱动器及伺服电机机构，直接控制伺服电机实现匀整。采用该匀整技术后，末并条条干变异系数控制在3.0%以内，重量不匀率控制在0.8%以内。

通过控制生条、末并条质量，使得我公司生产的JC 7.4 tex~JC 14.8 tex集聚纺系列品种的百米重量偏差率控制在±1.0%以内，百米重量变异系数控制在1.5%以内。

USTER QUANTUM EXPERT 3型专家系统提供较全面的在线数据，给生产过程提供全方位质量监控。一方面依据纱体和用户需求实时和远程在线监控；另一方面实时、有效监控异常，如异常机台、异常管纱、异常单锭等。自动络筒PP切疵异常案例分析：自2020年6月开始，自动络筒118#~120#区域机上清纱器监控PP切疵异常，跟踪单机台发现PP切疵车头明显高于车尾，且该区域机台均呈现同样趋势。USTER公司工程师通过远程在线监控发现也是如此。于是他们到现场与我们共同调查车头、车尾PP切疵异常原因；并动态跟踪该区域温湿度变化趋势，发现118#车头平均相对湿度为71.3%，车尾平均相对湿度为77.7%，车头平均相对湿度比车尾高6.4%。后续USTER公司工程师再次到现场，将82台车清纱器软件从V 2.01.11升级到V 2.02.23，上述问题依然没有彻底解决。综合分析初步得出结论：出现车头、车尾PP切疵异常与车头、车尾相对湿度差异相关。现场观察温湿度送风装置，确实存在空调出风口正对清纱器后半段的情况。采取措施：一是调整空调出风口位置；二是在自动络筒机车头加装塑料帘子。后续跟踪观察离线、在线监控PP切疵正常。

2.1.2 在线质量追溯系统

在生产过程中，新增了条筒芯片、条筒托盘芯片、粗纱管芯片、细纱管托盘芯片、筒纱纸管条形码识别等。使用传感器、条码、射频识别，通过E系统采集/存储原料信息、机台信息、条筒信息、暂存信息、纱管信息等，形成从半成品到成品入库的在线质量追溯系统。

具体追踪流程：首先进行自动打包系统检测，主要剔除部分外观疵点、避免错管；再进行过程质量追踪，即通过对管纱托盘中的芯片进行写数据操作，进行细纱锭号的标记。具体写入的内容：该托盘对应的细纱机锭号、细纱机落纱完成的年、月、日、时、分，共计6个数据。当自动络筒报警显示某个有问题的管纱时，人工将该管纱对应的托盘放置到RFID读码器正上方，读码器读出该托盘上的管纱信息，再到上位机或E系统中查找当前信息，即该细纱机锭号对应的粗纱车号、锭号、落纱时间以及粗纱机后末并条的车号、落纱时间。

2.2 离线质量检测及数据统计分析

在E系统中，我们建立了QCC质量系统。根据检测中心（负责公司产品质量检测、监督、控制）的试验仪器构成及检测质量数据要求，设计开发了质量离线数据采集、统计、分析软件［3］。检测质量数据使用仪器包括USTER HVI MF100型棉花检测仪、PREMIER aQura2型棉结和短纤维测试仪、USTER ME6型条干检测仪、YG063G型自动强力检测仪、YG156N型自动捻度检测仪等。数据采集采用仪器检测数据导入及人工录入两种方式，采集的数据包括原料、半成品、成品管纱及筒纱的检测数据等。数据查询可通过品种、时间等多路径实现。还可以运用表格及趋势图，参照成纱USTER 2018公报中条干变异系数、细节、粗节、棉结、毛羽H值的标准数据，统计实测品种达到USTER公报标准5%、25%、50%水平的合格率。结合USTER QUANTUM EXPERT 3型专家系统质量监控数据，综合分析原料、半成品、成品检测质量数据相关性及变化趋势，为合理配棉及工艺调整提供依据。

3 基于订单管理的全过程质量信息管理系统

订单管理具体流程：营销公司依据合同下达订单，生产部门根据订单产质量要求采购原料及组织生产；检测中心及时进行原料检验，并将检验数据上传至QCC质量系统，生产部门根据QCC质量系统中原料检测数据合理配棉，组织生产。

生产过程半成品质量监控：利用在线监测半成品条干不匀率或重量不匀率，结合离线抽检实现半成品条干不匀率、重量不匀率检测/监测；离线定期抽检半成品棉结、杂质等，实现半成品棉结、杂质等质量监控。

生产过程成品质量监控：在线采集管纱、筒纱条干变异系数、细节、粗节、棉结、纱疵、异纤等质量数据，并实时分析监控报警，结合离线抽检实现成品质量的检测/监测。出现质量异常报警时，在“成纱质量追踪系统”中进行操作，实现对上工序的质量追溯。QCC质量系统可追溯到某一时间段具体机台和锭位，还可进一步追溯到细纱机台单锭质量的详细信息，减少不合格半成品的连续产生，降低质量损失，提高成品质量一致性。与传统纺纱方式相比，不需要从前、后工序采用人工固定供应标识追溯，可节省人力物力，且追溯准确、效率高。

通过QCC质量系统的数据统计/分析，根据检测原料断裂强度、纱线断裂强度、原料及生条棉结与成纱棉结的相关性，对成纱相关质量数据进行分析评估，依据原料及半制品检测数据适时调整配棉及纺纱工艺。对比同品种管纱、筒纱质量变化趋势，若出现异常就及时追踪查找原因。采用离线检测与在线监控数据相结合，实时监测在线质量、生产效率、生活状况、设备状态等变化，实现生产全过程质量管理控制，确保产品质量稳定性，满足用户订单需求。

通过利用ERP系统、E系统、QCC质量管理系统的信息化管控，从签订合同到售后的用户质量反馈形成闭环质量管理系统。在满足用户合同产品质量要求条件下，运用实时动态监控、在线质量追溯等数据信息设置在线报警提示。运用离线检测数据统计分析结果，指导配棉及纺纱工艺调整，实现订单质量预控预测，通过大数据积累和统计分析为决策提供依据。

4 总结

全流程智能化纺纱质量管理系统在智能化、信息化、系统化等软件硬件的支持下，实现了从原料、半成品到成品的在线质量监控、全流程质量追溯、离线质量检测等闭环质量管理及大数据运用，将以事后检查与纠正为主的模式向以事前预防与控制为主的模式转化，避免大面积不合格品的产生。该系统具有很好的推广应用前景。

全流程智能化纺纱质量管理系统投入运行至今，始终是我公司产品质量稳定的保证。目前配棉采用机采细绒棉，生产JC 7.4 tex~JC 14.8 tex集聚纺系列品种，其纱线质量检测数据达到USTER 2018公报5%~50%水平，生产累计6 000多t纱线无用户投诉索赔，保持产销两旺。该质量管理系统还在不断建设完善中，目前还没有完全实现实时监测半成品质量报警、离线检测数据异常提示。