灰關(guān)聯(lián)分析在煮繭與繅絲中的應(yīng)用

陳 強(qiáng)，黃 晨

(1.金富春集團(tuán)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(qiáng)1，2，黃 晨2

(1.金富春集團(tuán)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(diǎn)就自動(dòng)繅絲過程中的煮繭工藝和繅絲工藝進(jìn)行探討。運(yùn)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(jì)算各影響因素與生絲各指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度。定性分析得出，蒸煮室溫度對(duì)煮繭結(jié)果影響最大，理緒溫度對(duì)繅絲影響最大。

自動(dòng)繅絲機(jī)；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(guó)際紡織消費(fèi)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(zhǎng)、影響因素眾多。為了提高生絲的質(zhì)量等級(jí)，筆者對(duì)當(dāng)前制絲企業(yè)普遍應(yīng)用的自動(dòng)繅絲機(jī)，運(yùn)用灰色系統(tǒng)理論建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)不同莊口進(jìn)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(jī)，降低均勻Ⅱ度變化，本研究著重分析了煮繭時(shí)各區(qū)的溫度及繅絲時(shí)的自繅車速、索理緒溫度等因素對(duì)解舒率、清潔、潔凈等指標(biāo)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(huì)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(shí)主要采用灰關(guān)聯(lián)分析。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料與設(shè)備

試驗(yàn)材料：莊口1～莊口6等莊口繭。

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

1.2 試驗(yàn)的數(shù)據(jù)收集

按數(shù)理統(tǒng)計(jì)的要求，原始數(shù)據(jù)越多越好，因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)規(guī)律是建立在大樣本基礎(chǔ)上的，但實(shí)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(jì)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(gè)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(shí)際及相關(guān)資料，對(duì)能反映煮繭工藝的指標(biāo)考察了以下幾個(gè)：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(duì)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(dòng)搖區(qū)溫度(X3)、靜煮區(qū)溫度(X4)和出口保護(hù)區(qū)溫度(X5)等。

在原始數(shù)據(jù)中，令各指標(biāo)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(biāo)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(shí)際生產(chǎn)和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，在繅絲工藝各指標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

在原始數(shù)據(jù)中，因?yàn)槟负瘮?shù)不止一個(gè)，被比較的子函數(shù)也不止一個(gè)，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(biāo)準(zhǔn)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(duì)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(biāo)值時(shí)間數(shù)列和影響因素時(shí)間數(shù)列分別為：

對(duì)表2、表4作標(biāo)準(zhǔn)化處理：1.3.2 求絕對(duì)差序列Δij(tk)

Δij(tk)＝|Yi(tk)－Xj(tk)|k＝1，2，…為各個(gè)時(shí)刻Yi與Xj的絕對(duì)差值，它是以標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)為處理對(duì)象。

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

式(3)中：記tk時(shí)刻Xj對(duì)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(duì)差值，Δmin為各時(shí)刻的最小絕對(duì)差值，即Δmin＝|Yi(tk)－Xj(tk)|；Δmax為各時(shí)刻的最大絕對(duì)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(jì)算關(guān)聯(lián)度

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

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 煮繭工藝原始數(shù)據(jù)處理

2.1.1 標(biāo)準(zhǔn)化處理

將表1、表2的數(shù)據(jù)按照1.3.1所述的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)值的標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)化處理Tab.6 Standardized treatment of in fl uencing factor in the craft of boiling cocoon

2.1.2 求絕對(duì)差序列Δij(tk)

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

2.1.3 計(jì)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(jì)算關(guān)聯(lián)度

由式(5)和2.1.3的計(jì)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(shì)分析

2.2.1 對(duì)關(guān)聯(lián)度矩陣R1進(jìn)行列分析

它表明煮繭工藝中某一因素對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)聯(lián)度大小。其中對(duì)各項(xiàng)指標(biāo)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(hù)區(qū)溫度等。

排列次序?yàn)椋赫糁螈袷覝囟龋局兴畢^(qū)溫度＞出口保護(hù)區(qū)溫度＞動(dòng)搖區(qū)溫度＞靜煮區(qū)溫度。

可以看出：蒸煮Ⅰ室溫度對(duì)潔凈的成績(jī)影響最大，對(duì)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(duì)解舒率影響最大，其次為中心粒數(shù)符合率、潔凈的成績(jī)、萬米吊糙次數(shù)等；出口保護(hù)區(qū)溫度對(duì)萬米吊糙次數(shù)、解舒率影響顯著，其他指標(biāo)一般；動(dòng)搖區(qū)溫度對(duì)萬米吊糙次數(shù)影響最大，對(duì)解舒率影響顯著；靜煮區(qū)溫度對(duì)萬米吊糙次數(shù)、解舒率影響顯著，其他一般。

2.2.2 對(duì)R1進(jìn)行行分析

它表示某個(gè)指標(biāo)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(hù)區(qū)、動(dòng)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(duì)絲膠溶失率影響相當(dāng)；萬米吊糙受靜煮區(qū)溫度影響最大，其次為動(dòng)搖區(qū)、出口保護(hù)區(qū)溫、中水區(qū)溫度，蒸煮Ⅰ室對(duì)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(dāng)；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(duì)其影響顯著；潔凈成績(jī)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?yàn)榻z膠的溶失在各個(gè)階段進(jìn)行，且其溶解是個(gè)緩慢的過程，所以其與各個(gè)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(biāo)準(zhǔn)化處理

將表3、表4的數(shù)據(jù)按照1.3.1所述的方法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)值標(biāo)準(zhǔn)化處理Tab.8 Standardized treatment of index in the craft of reeling silk

2.3.2 求絕對(duì)差序列Δij(tk)

具體同1.3.2所述，在此略。

2.3.3 計(jì)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)算關(guān)聯(lián)度

由(5)式和2.3.3的計(jì)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(shì)分析

2.4.1 對(duì)關(guān)聯(lián)度矩陣R2進(jìn)行列分析

它表明繅絲中某個(gè)因素對(duì)生絲質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)的影響大小。從R2中可看出，理緒溫度對(duì)清潔、潔凈、繅折、偏差的影響顯著；繅絲湯溫對(duì)均Ⅱ度變化影響最小，而對(duì)其他指標(biāo)影響顯著；索緒溫度與清潔、潔凈的關(guān)聯(lián)度大小相當(dāng)，影響顯著，對(duì)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(duì)各指標(biāo)影響相當(dāng)?？傮w來看，索理緒溫度、繅絲湯溫對(duì)各指標(biāo)影響程度相當(dāng)，說明生絲質(zhì)量受其影響最大。

2.4.2 對(duì)R2進(jìn)行行分析

它表示某個(gè)指標(biāo)受各因素的影響大小。清潔成績(jī)受索理緒溫度、繅絲湯溫的影響比較顯著，但是各個(gè)因素對(duì)清潔成績(jī)均有很明顯的影響；潔凈成績(jī)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(dāng)，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?yàn)槿魏尾划?dāng)?shù)牟僮骱凸に嚲鶗?huì)增加繭絲的浪費(fèi)，當(dāng)索緒溫度適當(dāng)時(shí)解舒良好，可減少長(zhǎng)吐量，繅絲湯溫適當(dāng)，可減少絲條故障、減少內(nèi)層落緒降低繅折。

自繅車速對(duì)制絲來說是一個(gè)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(huì)不斷增快，為了控制繅絲速度對(duì)生絲纖度的影響，在實(shí)繅時(shí)，從上絲至落絲，速不能只按照工藝設(shè)計(jì)的速度一成不變，在空上絲時(shí)，應(yīng)將速調(diào)至比工藝設(shè)計(jì)的快，然后每運(yùn)行1 h后再調(diào)慢一些，在滿落絲時(shí)速比設(shè)計(jì)的要慢一些[4]。

3 結(jié) 語

經(jīng)過對(duì)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(hù)區(qū)溫度＞動(dòng)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(shí)際問題提供理論依據(jù)。但是，制絲企業(yè)必須加強(qiáng)管理來提高生絲的產(chǎn)質(zhì)量。首先，要準(zhǔn)確地了解原料繭質(zhì)特征，根據(jù)繭質(zhì)量結(jié)合自動(dòng)繅的特點(diǎn)來制定生產(chǎn)工藝；其次，在生產(chǎn)中要加強(qiáng)對(duì)煮繭工藝、繅絲工藝等的管理，以達(dá)到做小生絲纖度偏差、最大偏差和繅折；再者，要加強(qiáng)對(duì)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(biāo)準(zhǔn)和管理制度。

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

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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(qiáng)(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。