陳 強，黃 晨

(1.金富春集團有限公司，浙江 富陽 311418；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院，合肥 230036)

灰關(guān)聯(lián)分析在煮繭與繅絲中的應(yīng)用

陳 強1，2，黃 晨2

(1.金富春集團有限公司，浙江 富陽 311418；2.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院，合肥 230036)

為提高生絲的產(chǎn)質(zhì)量和管理水平，重點就自動繅絲過程中的煮繭工藝和繅絲工藝進行探討。運用灰色系統(tǒng)理論建立數(shù)學(xué)模型，通過灰關(guān)聯(lián)分析計算各影響因素與生絲各指標的關(guān)聯(lián)度。定性分析得出，蒸煮室溫度對煮繭結(jié)果影響最大，理緒溫度對繅絲影響最大。

自動繅絲機；生產(chǎn)工藝；灰關(guān)聯(lián)分析；關(guān)聯(lián)度

蠶絲纖維作為“綠色環(huán)?！碑a(chǎn)品，將成為國際紡織消費品的主流之一[1]。雖然蠶絲具有諸多的優(yōu)良性能，但其加工過程復(fù)雜、工藝流程長、影響因素眾多。為了提高生絲的質(zhì)量等級，筆者對當前制絲企業(yè)普遍應(yīng)用的自動繅絲機，運用灰色系統(tǒng)理論建立數(shù)學(xué)模型，對不同莊口進行定性分析。在生絲生產(chǎn)中，一般采用定纖繅制規(guī)格生絲，為做小生絲纖度偏差、最大偏差及繅折，提高生絲清潔、潔凈成績，降低均勻Ⅱ度變化，本研究著重分析了煮繭時各區(qū)的溫度及繅絲時的自繅車速、索理緒溫度等因素對解舒率、清潔、潔凈等指標的影響。

數(shù)據(jù)分析已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生物、醫(yī)學(xué)、氣象、水文地質(zhì)、社會科學(xué)、人文科學(xué)等各方面的研究。本研究在數(shù)據(jù)分析處理時主要采用灰關(guān)聯(lián)分析。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料與設(shè)備

試驗材料：莊口1～莊口6等莊口繭。

試驗設(shè)備：ZB104型煮繭機、FY2000型自動繅絲機、79型復(fù)搖機、Y871型旦尼爾秤等。

1.2 試驗的數(shù)據(jù)收集

按數(shù)理統(tǒng)計的要求，原始數(shù)據(jù)越多越好，因為統(tǒng)計規(guī)律是建立在大樣本基礎(chǔ)上的，但實際上卻很難滿足，即使獲得了大樣本，大樣本也不一定是典型的，而非典型的過程(如非平穩(wěn)過程、非高斯過程和非噪聲過程等)是難以用統(tǒng)計規(guī)律處理的，灰色系統(tǒng)則無此限制。只要原始數(shù)據(jù)列有4個以上的數(shù)據(jù)，就可以通過生成變換來建立模型[2]30-31。本研究原始數(shù)據(jù)均為5次的均值。

1.2.1 煮繭工藝的樣本數(shù)據(jù)收集

綜合生產(chǎn)實際及相關(guān)資料，對能反映煮繭工藝的指標考察了以下幾個：解舒率(Y1)、絲膠溶失率(Y2)、萬米吊糙次數(shù)(Y3)、內(nèi)層落緒率(Y4)、中心粒數(shù)符合率(Y5)及潔凈(Y6)等；對煮繭工藝影響因素主要考察：蒸煮Ⅰ室溫度(X1)、調(diào)整段的中水區(qū)溫度(X2)、動搖區(qū)溫度(X3)、靜煮區(qū)溫度(X4)和出口保護區(qū)溫度(X5)等。

在原始數(shù)據(jù)中，令各指標值Yi(i＝1，2，…)為母函數(shù)，影響因素Xj(j＝1，2，…)為子函數(shù)，分別如表1，表2所示。

表1 煮繭工藝中指標值原始數(shù)據(jù)Tab.1 Initial datum of index in the craft of boiling cocoon

表2 煮繭工藝中影響因素原始數(shù)據(jù)Tab.2 Initial datum of in fl uencing factor in the craft of boiling cocoon ℃

1.2.2 繅絲工藝的原始數(shù)據(jù)收集

繅絲是制絲工藝中重要的一步，為了提高生絲的產(chǎn)質(zhì)量，結(jié)合實際生產(chǎn)和相關(guān)經(jīng)驗，在繅絲工藝各指標中主要考察清潔(Y1)、潔凈(Y2)、均Ⅱ度變化(Y3)、偏差(Y4)及繅折(Y5)等；在影響因素中主要考察：自繅車速(X1)、索緒溫度(X2)、理緒溫度(X3)、繅絲湯溫(X4）等。

在原始數(shù)據(jù)中令各指標值Yi(i＝1，2，…)為母函數(shù)，影響因素Xj(j＝1，2，…)為子函數(shù)。分別如表3，表4所示。

表3 繅絲工藝中指標值原始數(shù)據(jù)Tab.3 Initial datum of index in the craft of reeling silk

表4 繅絲工藝中影響因素原始數(shù)據(jù)Tab.4 Initial datum of in fl uencing factor in the craft of reeling silk

1.3 試驗數(shù)據(jù)處理方法

在原始數(shù)據(jù)中，因為母函數(shù)不止一個，被比較的子函數(shù)也不止一個，所以可構(gòu)成關(guān)聯(lián)矩陣，如母函數(shù)Y1與子函數(shù)Xj可得到它們的關(guān)聯(lián)度r1j＝Y(jié)1與Xj的關(guān)聯(lián)度＝r(Y1，Xj)(j＝1，2，…)。

1.3.1 原始數(shù)據(jù)標準化處理

在上述的原始數(shù)據(jù)中，由于空間的數(shù)在大小上相差較大，參數(shù)單位不同，為便于比較，需要對數(shù)據(jù)作無量綱化處理或數(shù)據(jù)的初始化，即按下述方法處理。

設(shè)指標值時間數(shù)列和影響因素時間數(shù)列分別為：

對表2、表4作標準化處理：1.3.2 求絕對差序列Δij(tk)

Δij(tk)＝|Yi(tk)－Xj(tk)|k＝1，2，…為各個時刻Yi與Xj的絕對差值，它是以標準化后的數(shù)據(jù)為處理對象。

1.3.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)ξij(tk)[3]

式(3)中：記tk時刻Xj對Yi的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξij(tk)；Δij(tk)＝|Yi(tk)－Xj(tk)|，k＝1，2，…為其絕對差值，Δmin為各時刻的最小絕對差值，即Δmin＝|Yi(tk)－Xj(tk)|；Δmax為各時刻的最大絕對差值，即Δmax＝|Yi(tk)－Xj(tk)|；k稱為分辨系數(shù)，在本文中k值取0.5。

由式(3)可得：

1.3.4 計算關(guān)聯(lián)度

在關(guān)聯(lián)度計算中，主要采用面積關(guān)聯(lián)度分析法，由于有多個母函數(shù)和子函數(shù)，最終將得到一個關(guān)聯(lián)度矩陣，關(guān)聯(lián)度反映的是某個指標受某個因素的影響大小。關(guān)聯(lián)度計算采用下式：

2 試驗結(jié)果與分析

2.1 煮繭工藝原始數(shù)據(jù)處理

2.1.1 標準化處理

將表1、表2的數(shù)據(jù)按照1.3.1所述的方法進行標準化處理，所得結(jié)果分別如表5、表6所示。

表5 煮繭工藝中指標值的標準化處理Tab.5 Standardized treatment of index in the craft of boiling cocoon

表6 煮繭工藝中影響因素的標準化處理Tab.6 Standardized treatment of in fl uencing factor in the craft of boiling cocoon

2.1.2 求絕對差序列Δij(tk)

根據(jù)1.3.2所述，以表5中Y1對表6中的Xj為例，求得的絕對差序列Δij(tk)如下，其余略。

2.1.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

記Y1與子函數(shù)Xj所得的關(guān)聯(lián)系數(shù)為ξ1j(tk)，由式(4)及2.1.2所得結(jié)果，ξ1j((tk)如表7所示，其余略。

表7 Y1與Xj的關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.7 Correlation coef fi cient of Y1 and Xj

2.1.4 計算關(guān)聯(lián)度

由式(5)和2.1.3的計算結(jié)果可得到煮繭工藝中Yi與Xj的關(guān)聯(lián)度矩陣，記為R1。

2.2 煮繭工藝優(yōu)勢分析

2.2.1 對關(guān)聯(lián)度矩陣R1進行列分析

它表明煮繭工藝中某一因素對各項指標的關(guān)聯(lián)度大小。其中對各項指標影響最大的是蒸煮Ⅰ室溫度，其次是中水區(qū)溫度、出口保護區(qū)溫度等。

排列次序為：蒸煮Ⅰ室溫度＞中水區(qū)溫度＞出口保護區(qū)溫度＞動搖區(qū)溫度＞靜煮區(qū)溫度。

可以看出：蒸煮Ⅰ室溫度對潔凈的成績影響最大，對中心粒數(shù)符合率、解舒率影響顯著，在生產(chǎn)中一定要管控好蒸煮Ⅰ室的溫度；中水區(qū)溫度對解舒率影響最大，其次為中心粒數(shù)符合率、潔凈的成績、萬米吊糙次數(shù)等；出口保護區(qū)溫度對萬米吊糙次數(shù)、解舒率影響顯著，其他指標一般；動搖區(qū)溫度對萬米吊糙次數(shù)影響最大，對解舒率影響顯著；靜煮區(qū)溫度對萬米吊糙次數(shù)、解舒率影響顯著，其他一般。

2.2.2 對R1進行行分析

它表示某個指標受煮繭各影響因素的顯著程度。從R1中可以看出：解舒率受蒸煮Ⅰ室、中水區(qū)溫度影響很大，受出口保護區(qū)、動搖區(qū)溫度影響較大；絲膠的溶失受蒸煮Ⅰ室影響最大，但可看到各因素對絲膠溶失率影響相當；萬米吊糙受靜煮區(qū)溫度影響最大，其次為動搖區(qū)、出口保護區(qū)溫、中水區(qū)溫度，蒸煮Ⅰ室對其影響最??；內(nèi)層落緒率受蒸煮Ⅰ室影響最大，其他各因素基本相當；中心粒數(shù)符合率同樣受蒸煮Ⅰ室影響最大，中水區(qū)溫度對其影響顯著；潔凈成績受蒸煮Ⅰ室溫度影響最大。整體分析可看出繭的解舒率受煮繭工藝影響最顯著。絲膠溶失率與各因素的關(guān)聯(lián)度最小，這是因為絲膠的溶失在各個階段進行，且其溶解是個緩慢的過程，所以其與各個因素的關(guān)聯(lián)度大小相近。

2.3 繅絲工藝原始數(shù)據(jù)處理

2.3.1 標準化處理

將表3、表4的數(shù)據(jù)按照1.3.1所述的方法進行標準化處理，所得結(jié)果分別如表8、表9所示。

表8 繅絲工藝中指標值標準化處理Tab.8 Standardized treatment of index in the craft of reeling silk

2.3.2 求絕對差序列Δij(tk)

具體同1.3.2所述，在此略。

2.3.3 計算關(guān)聯(lián)系數(shù)

如2.1.3所述，其結(jié)果如表10所示,其余略。

表9 繅絲工藝中影響因素的標準化處理Tab.9 Standardized treatment of in fl uencing factor in the craft of reeling silk

表10 Y1與Xj的關(guān)聯(lián)系數(shù)Tab.10 Correlation coef fi cient of Y1 and Xj

2.3.4 計算關(guān)聯(lián)度

由(5)式和2.3.3的計算結(jié)果可得到繅絲工藝中Y1與Xj的關(guān)聯(lián)度矩陣，記為R2。

2.4 繅絲工藝優(yōu)勢分析

2.4.1 對關(guān)聯(lián)度矩陣R2進行列分析

它表明繅絲中某個因素對生絲質(zhì)量各項指標的影響大小。從R2中可看出，理緒溫度對清潔、潔凈、繅折、偏差的影響顯著；繅絲湯溫對均Ⅱ度變化影響最小，而對其他指標影響顯著；索緒溫度與清潔、潔凈的關(guān)聯(lián)度大小相當，影響顯著，對偏差、繅折也有一定的影響，而與均Ⅱ度變化關(guān)聯(lián)不大；自繅車速對各指標影響相當。總體來看，索理緒溫度、繅絲湯溫對各指標影響程度相當，說明生絲質(zhì)量受其影響最大。

2.4.2 對R2進行行分析

它表示某個指標受各因素的影響大小。清潔成績受索理緒溫度、繅絲湯溫的影響比較顯著，但是各個因素對清潔成績均有很明顯的影響；潔凈成績受索緒溫度影響最大，其次為理緒溫度、繅絲湯溫；最小的為自繅車速；均Ⅱ度變化與各影響因素關(guān)聯(lián)度大小相當，說明其受原料本身的影響最大；生絲偏差受繅絲湯溫、理緒溫度影響最大；繅折受自繅車速影響最小，而與其他因素關(guān)聯(lián)度較大，這是因為任何不當?shù)牟僮骱凸に嚲鶗黾永O絲的浪費，當索緒溫度適當時解舒良好，可減少長吐量，繅絲湯溫適當，可減少絲條故障、減少內(nèi)層落緒降低繅折。

自繅車速對制絲來說是一個重要的工藝參數(shù)，在生產(chǎn)中，隨著小上生絲的重量不斷增加，芯套與

棒之間的摩擦力不斷增加，小的速度就會不斷增快，為了控制繅絲速度對生絲纖度的影響，在實繅時，從上絲至落絲，速不能只按照工藝設(shè)計的速度一成不變，在空上絲時，應(yīng)將速調(diào)至比工藝設(shè)計的快，然后每運行1 h后再調(diào)慢一些，在滿落絲時速比設(shè)計的要慢一些[4]。

3 結(jié) 語

經(jīng)過對以上數(shù)據(jù)的定性分析，可得出在煮繭工藝中：蒸煮Ⅰ室溫度＞中水區(qū)溫度＞出口保護區(qū)溫度＞動搖區(qū)溫度＞靜煮區(qū)溫度；在繅絲工藝中：理緒溫度＞繅絲湯溫＞索緒溫度＞自繅車速。希望可以為解決生產(chǎn)中的一些實際問題提供理論依據(jù)。但是，制絲企業(yè)必須加強管理來提高生絲的產(chǎn)質(zhì)量。首先，要準確地了解原料繭質(zhì)特征，根據(jù)繭質(zhì)量結(jié)合自動繅的特點來制定生產(chǎn)工藝；其次，在生產(chǎn)中要加強對煮繭工藝、繅絲工藝等的管理，以達到做小生絲纖度偏差、最大偏差和繅折；再者，要加強對員工的操作方法和設(shè)備的管理，制訂科學(xué)合理的工藝檢查標準和管理制度。

總之，提高生絲的產(chǎn)質(zhì)量是一個復(fù)雜的工程，企業(yè)必須全面地、實事求是地去解決問題，才能更好地提高企業(yè)自身的社會和經(jīng)濟效益。

[1] 國家繭絲綢辦公室.我國繭絲綢現(xiàn)狀及“十五”發(fā)展規(guī)劃[J].絲綢，2002(2)：1-4.

[2] 傅立.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

[3] 袁嘉祖.灰色系統(tǒng)理論及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，1991：16-38.

[4] 許才定，唐先紅，孔育國，等.自動繅繅絲生產(chǎn)的技術(shù)總結(jié)[J].絲綢，2001(4)：18-21；2001(5)：22-26.

[5] 蘇州絲綢工學(xué)院，浙江絲綢工學(xué)院.制絲學(xué)：上、下冊[M].北京：中國紡織出版社，1993.

[6] 方一平，黃晨.家蠶品種綜合性狀的灰色評估[J].生產(chǎn)效率，1994(4)：53-55.

[7] 浙江絲綢公司.制絲手冊：合訂本[M].北京：中國紡織出版社，1986.

[8] 劉剛，石顯能，朱衛(wèi)東.非織造過濾材料性能的灰色關(guān)聯(lián)分析[J].東華大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2003(5)：50-52.

[9] 尹云靜，楊運義.自動繅緒下繭粒數(shù)管理標準的探索[J].絲綢，1997(6)：20-22.

[10] 朱文慧.做小自動繅生絲偏差和總差的措施[J].絲綢，1999(7)：18-19.

[11] 鄧聚龍.灰色系統(tǒng)基本方法[M].武漢：華中理工大學(xué)出版社，1987.

Application of grey association analysis on boiling cocoon and reeling silk

CHEN Qiang1,2, HUANG Chen2
(1.Jinfuchun Group Co., Ltd., Fuyang 311418, China; 2.College of Light-Textile Engineering and Art, Anhui Agricultural University, Hefei 230036,China)

For improving the output quality and management level of raw silk, this paper focused on the craft of boiling cocoon and reeling silk in auto reeling silk process. Using the grey system theory to build math model,degree of association between effecting factor and silk index was computed by grey association analysis.Through qualitative analysis, it was concluded that the temperature of boiling room was most influencing to the result, and the deviation was affected most by brushing temperature.

Automatic reeling machine; Production craft; Grey association analysis; Degree of association

TS143

A

1001-7003(2012)02-0021-04

2011-09-07

陳強(1983－ )，男，助理工程師，主要從事制絲、絲織的生產(chǎn)管理。通訊作者：黃晨，教授，hc@ahau.edu.cn。