节能环保高效的经轴生产方法 【技术领域】
本发明涉及纺织业梭织生产工序的经轴生产调度技术，适用于纯棉色织布生产流程中的最优化计划排单、整经和染色。
背景技术
目前，随着人工、能源等生产成本的不断上涨，国内外市场的竞争日趋激烈，需要纺织品制造业的管理人员和技术人员致力于寻求更为便利、高效的生产方法和生产技术。经纱占织布用纱的60％，其主要采用经轴方式生产，对染色、整经、浆纱工序的效率和成本有着重要的影响。用电脑优化整经、染缸和浆缸工艺参数，并配合设备设置优化和工艺攻关，实现最优化经轴生产，是纺织业内一个全新的举措。采用该种方法组织生产，既大大的降低了水、电、蒸汽和各种染色助剂的消耗，又提高了整经、浆纱、染色和织布工序的生产效率，并减少了环境污染物的末端治理，对纺织企业节能、减排和增效都具有非常重要的作用。
至今为止，还没有一家公司对优化经轴生产做过系统全面的研究，更没有能够实现最优化经轴生产。主要原因，一方面是整个纺织业内对优化生产技术重视不够，没有意识到其中蕴藏的巨大潜力，另一方面是这个技术跨越计划、染纱和整经浆纱多个工序，涉及到车间工艺、生产设备和智能生产调度等多个领域，研究范围广，技术难度大。目前通行的做法是操作人员自行确定经轴生产的浆缸数、整经头份、轴数、轴型和染色用缸等参数，再加之对设备配置和工艺路线是否最佳都没有深入推敲，所作安排往往并非最佳方案，造成车间效率和成本的很大浪费。总体上看，深入研究经轴生产的诸多参数之间互相影响、互为制约的关系，深入研究设备的优化配置，深入研究不同条件下的工艺路线，对这三个方面加以统筹考虑，并总结出适合各种订单条件的严密且完整的算法，是经轴生产技术中的一大技术空白。
一个工厂生产的订单大小各有不同，工艺花型也是千差万别。同时，分析海量的订单和工艺数据需要较为深厚的信息技术基础，许多企业往往缺乏兼懂生产、工艺和计划调度的人才，对优化经轴生产所蕴藏的巨大潜力往往并不了解，如何去做更是无从谈起。
同时，实际生产中面临的另一大掣肘是过多依靠操作人员的直觉和经验。有些企业已经实现了电脑化操作，但也仅仅是把纸面操作搬到了电脑上，并没有实现真正的优化生产。
表1是一些实际订单的安排方法，操作人员没有能够从生产效率和成本角度出发，严密考虑各个参数之间的关系和最佳水平，如直接按之生产，将会带来整经、染色、浆纱乃至织布等多个工序水、电、蒸汽以及各种助剂用量大幅上升、成本增加、效率下降、产能损失等一系列重大问题，污水治理工作量也会大大增加，总体影响非常显著。
表一：
排单 品种 总 长 纱支 色号 总头 份 总重 缸 数 轴 数 头 份 轴 重 PT0891 01 PC80A80A-1626 28DF 220 0 CF80/ 2 BL71272 RT 3457 114. 6 1 4 86 5 28. 5 PT0891 13 KC6060-173630 310 0 CF60 VL17763 7182 217. 1 1 8 89 8 27. 7 PT0891 18 DC80A60-1745 25 328 0 CF80/ 2 WH001 7415 357. 8 1 10 74 2 36. 5 PT0891 19 PC80A70-17604 6 131 0 JC80/ 2 WH001 7620 150. 1 1 10 76 2 15. 0 PT0891 31 PC80A50-17367 8K 690 0 CF80/ 2 BL77484 R 1725 179. 2 2 2 86 3 44. 6 PT0891 31 PC80A50-17367 8K 690 0 JC80/ 2 WH001 4799 497. 9 2 6 80 0 41. 4 PT0891 67 PC80A80A-1554 83E 158 40 JC80/ 2 BK15252 MD 8062 1841 .0 4 10 80 7 47. 9 PT0891 67 PC80A60-17329 0E 295 0 CF80/ 2 WH001 4880 218. 5 1 8 61 0 27. 3 PT0891 67 PC80A60-17334 3E 163 0 CF80/ 2 WH001 4880 120. 7 1 8 61 0 15. 1 PT0891 68 PC100A50-1760 90 598 0 JC100 /2 GY29329 8312 1523 .1 4 10 83 2 37. 5 PT0891 68 PC100A50-1762 25K 388 0 JC100 /2 BGF002 5850 621. 5 2 7 83 6 45. 5 PT0891 69 PC100A50-1762 36 373 0 JC100 /2 GY33579 7392 285. 1 1 10 74 0 29. 2
总体上看，系统研究经轴生产优化方案，研究合适的硬件配备，研究产生负面影响的工艺参数并实施攻关改进，是生产中一个现实存在、具有重大影响但却一直被忽略的重要课题。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种优化每浆缸整经长度、单经轴头份数、轴数、所用轴型的经轴生产方法，从而实现以最少浆缸数、最少染缸数、最少经轴数、最小染缸体积，以减少资源消耗、提高生产效率、减少末端治理，实现低投入、高产出和绿色生产。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：节能环保高效的经轴生产方法，包括以下步骤：
a、通过实验确定各种纱型纱支在保证整经、浆纱、染色以及织造质量的前提下可接受的最低单轴整经头份数；
b、通过实验确定各种颜色在保证染色质量的前提下可接受的最大单轴整经长度；
c、通过实验确定各种颜色在保证染色质量的前提下可接受的最大单轴重量；
d、根据计划订单的浆纱总长度、经纱总头份数、纱支、颜色依次按公式计算出最大单浆缸整经长度、最小浆缸数、实际单浆缸整经长度、单轴整经头份数临时值、单浆缸整经轴数临时值、实际单轴整经头份数、实际总轴数、实际单轴重量；
c、根据以上得到的最小浆缸数、实际单浆缸整经长度、实际单轴整经头份数、实际总轴数、实际单轴重量数据安排计划订单生产。
所述的最大单浆缸整经长度的计算公式是最大单轴重量*纱支*用纱系数/最低单轴整经头份数。所述的最小浆缸数的计算公式是总整经长度/最大单浆缸整经长度，结果向上取整。所述的实际单浆缸整经长度的计算公式是总整经长度/最小浆缸数。所述的单轴整经头份临时值的计算公式是最大单轴重量*纱支*用纱系数/实际单浆缸整经长度，单轴整经头份数临时值超过设备许可上限的，取设备许可上限。所述的单浆缸整经轴数临时值的计算公式是经纱总头份数/单轴整经头份临时值，结果向上取整。所述的实际单轴整经头份数地计算公式是经纱总头份数/单浆缸整经轴数临时值，结果向上取整。所述的实际总轴数的计算公式是经纱总头份数/实际单轴整经头份数，结果向上取整。所述的实际单轴重量的计算公式是实际单轴整经头份数*实际单浆缸整经长度/纱支/用纱系数。对总轴重在迷你轴生产能力范围内的大轴任务，比较采用迷你轴和大轴两种生产方式的用缸情况，以确定最佳轴型。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
1.通过设计一整套实验，定量地确定在满足生产质量要求下的最低单轴整经头份数、最大单轴整经长度、最大单轴重量；
2.通过设计一整套算法公式，定量地确定最佳浆缸数量、最佳单轴整经头份数、最佳整经轴数、最佳单轴重量，以达到最少浆缸数、最少经轴数、最小染缸数的目标；
3.基于以上第2点所述的优化算法，计算出各种订单的最优化生产组织方案，再进一步定量地分析适合订单结构的最佳硬件配置，挖掘出真正的硬件需求，并实现了需求拉动型的硬件采购模式。
本发明通过染色和整浆工艺、经轴参数算法、硬件配置的研究，引入了最佳浆缸数、最大单轴整经长度、最少整经轴数、最少染缸数这一系列概念和算法，能够准确地计算出完成一个色织订单所需要的最少浆缸数量，达到了减少浆缸和染缸、提高染色和整浆生产效率的目的，确保了在色织布加工中按最优化的模式进行生产，具有显著降低水、电、蒸汽、各种染色助剂以及浆料、显著提高生产效率及生产能力、显著减少末端治理等一系列优点，对整个纺织工业的经轴生产将起到良好的示范和推动作用。
【具体实施方式】
下面结合一些实际订单，对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述，但并不构成对本发明的任何限制。
表1是三个实际的订单。
排单 品种 整经 总长 经纱 纱支 经纱 色号 经纱 总头 份 经纱 总重 浆 缸 总 数 单浆 缸 轴数 单 轴 头 份 单轴 轴重 整经 总轴 数 染 缸 缸 数 染缸 总体积 (L) PT08916 7 PC80A80A-155 483E 15840 JC80/2 BK15252 MD 8062 1841 4 10 807 47.9 40 4 20000 PT08913 1 PC80A50-1736 78K 6900 JC80/2 WH001 4799 497.9 2 6 800 41.4 12 2 6000 PT08911 3 KC6060-17363 0 3100 CF60 VL17763 7182 217.1 1 8 898 27.7 8 1 4400
具体实施方式：
a、通过前期实验，已经确定：在保证整经、浆纱、染色以及织造质量的前提下，以上三个订单可接受的最低单轴整经头份数分别为425、425、600根。
b、通过前期实验，已经确定：在保证染色质量的前提下，以上三个订单可接受的最大单轴整经长度分别为7000M、无限制、7000M。
c、通过前期实验，已经确定：在保证染色质量的前提下，以上三个订单可接受的最大单轴重量分别为48KG、65KG、48KG。
所述的实验中选择符合条件的大货订单安排生产，根据实际染色和浆纱质量情况进行分析总结。染色阶段主要依据是染色命中率和后工序色差反馈，浆纱阶段主要依据是浆纱断头、扭结情况以及后工序可织性反馈。
d、根据计划浆纱总长度、经纱总头份数、纱支、颜色依次计算出最大单浆缸整经长度、最小浆缸数、实际单浆缸整经长度、单轴整经头份数临时值、单浆缸整经轴数临时值、实际单轴整经头份数、实际总轴数、实际单轴重量，如下：
a)第一个颜色BK15252MD的计算过程：
b)第二个颜色WH001的计算过程：
c)第三个颜色VL17763的计算过程：
用纱系数的推导过程是：纱支的定义为：1磅重的纱线，其长度有多少个840码，据此可推出每米长纱线的重量为0.4536/(纱支*840*0.9144)＝1/(纱支*1693)公斤，式中：一磅等于0.4536公斤，一码等于0.9144米。
e、对总轴重在迷你轴生产能力范围内的大轴任务，比较采用迷你轴和大轴两种生产方式的用缸情况，确定轴型；对其他任务根据单轴重量相应选择生产轴型。据此，对第三个颜色进一步计算如下：
根据订单情况以及优化的方法，计算优化的设备和配件方案，并在损坏更换、扩产增配、直接增购等过程中加以考虑，逐步实现硬件的优化配置。
所述的轴型是指外形大小不同、装纱容量不同的经轴轴架类型。实际生产中，可根据订单结构、生产中周转情况和以上计算方法求出各自需求数量，以优化其配置。
通过以上计算过程，三个订单的计算结果如下：
排单 品种 整经 总长 经纱 纱支 经纱 色号 经纱 总头份 经纱 总重 浆 缸 总 数 单浆 缸 轴数 单 轴 头 份 单轴 轴重 整经 总轴 数 染 缸 缸 数 染缸 总体积 (L) PT08916 7 PC80A80A-15548 3E 15840 JC80/2 BK15252M D 8062 1841 3 14 576 44.9 42 3 15000
排单 品种 整经 总长 经纱 纱支 经纱 色号 经纱 总头份 经纱 总重 浆 缸 总 数 单浆 缸 轴数 单 轴 头 份 单轴 轴重 整经 总轴 数 染 缸 缸 数 染缸 总体积 (L) PT08913 1 PC80A50-173678 K 6900 JC80/2 WH001 4799 497.9 1 8 600 61.1 8 1 4400 PT08911 3 KC6060-173630 3100 CF60 VL17763 7182 217.1 1 9 798 24.4 9 1 3000
与原安排相比，浆缸数、整经轴数、染缸数及染缸体积变化如下：
由上表可见，这3个颜色的染缸数、用缸体积、浆缸数分别比原方法下降了25％以上，整经轴数也略有减少。由于染色所耗用的水、电、蒸汽、助剂基本与染色用缸体积成正比，故按新方法能够显著节省这些资源消耗，对降低生产成本、减少末端污染治理具有重要作用。由于生产批次减少、染色用缸量的减少和变小，整经、染色、浆纱的生产效率和总体产能都得以提高。由于总体浆缸长度增加，总体织轴长度也会趋向加长，对减少织造上了机、提高织造效率也有帮助。综合以上信息，新的生产方法新颖、实用，对推动纺织业节能、减排和增效具有显著的作用。
总之，本发明虽然例举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。