细纱单锭检测装置的应用与思考

高 阳 张启祥 黄 兵 王小惠 章美云

（江苏大生集团有限公司，江苏南通，226002）

细纱单锭检测的技术方案最早在30多年前就被提出，此后国际上多家厂商推出相关产品并被少量应用。最近几年，以互联网、大数据、人工智能为代表的新一代信息技术的发展，深刻改变着行业的发展理念、生产工具与生产方式，推动了传统产业加快转型升级。同时随着劳动力成本的不断提高，单锭检测装置在各大纺纱企业的应用也越来越普遍，为企业集中控制、优化管理、节能降耗、减少用工等方面提供了有力的支持，助力纺纱企业实现自动化和智能化［1-2］。

1 细纱单锭检测概况

1.1 单锭检测应用的迫切性

进入新世纪以来，由于传统纺织行业工作环境差、效益较低，国内纺纱行业逐渐呈现出人员短缺且素质较低的特点，使得车间无法对员工进行精细化管理。随着自动化、智能化纺纱设备的应用，如单锭检测装备等，有效缓解了纺织企业用工紧张、效率低的问题，也为企业管理提供了新的思路和方向［3-4］。

1.2 单锭检测原理

单锭检测主要分为光电式和电磁式，其原理都是检测钢丝圈在钢领上的运转情况，以反馈纺纱断头、弱捻等情况［5］。

1.3 单锭检测装置的主要功能

1.3.1 降低劳动成本

单锭检测装置可自动监控断头，并及时报警，大大增加了挡车工和机修工巡检的针对性和有效性，因此可以适当提高看台数，降低劳动成本。

1.3.2 提高纱线品质

单锭检测装置能够及时发现弱捻、重复断头多的不良锭，便于机修工及时处理，在一定程度上提高了纱线质量。

1.3.3 降低资源消耗

单锭检测装置除了能及时发现纱线断头外，在配备粗纱自停系统后，还能及时切断粗纱供应，减少粗纱损耗，间接减少了负压电机用电成本，降低了资源消耗。

1.3.4 优化管理方式

通过单锭检测装置的纱线断头监控、电能监控、温湿度监控等功能，能够及时了解车间生产情况，便于调整。通过终端数据汇总，如针对挡车工的“单班产量”“落纱时间”“千锭时断头”等，针对机工的“留头率”“不良锭子”等，针对工艺的“断头长度曲线”“温湿度与千锭时断头曲线”等，为车间管理者在考核、工艺调整等方面提供依据。

2 细纱单锭检测的未来发展方向

2.1 硬件方面

对电磁式单锭检测装置而言，检测探头尽量小巧，在不影响检测的情况下可增加检测探头与钢丝圈的距离，从而减少钢丝圈磁化的可能性，同时方便挡车工接头；针对光电式单锭检测装置而言，如在生产环境较差、色纺等情况下，加大对钢丝圈的识别能力，同时应避免光电装置能力衰退。

细纱单锭检测装置已成为细纱机不可或缺的一部分，尽量使其与细纱主机一体化。国内外部分主机厂家已经把单锭检测装置和主机融合在一起，采集读取相关数据，如主轴速度、前罗拉速度等，充分合理利用检测探头和PLC，减少了不必要的外设装置和线路，同时也减少了相应的故障点。

2.2 软件方面

软件方面是细纱单锭检测装置的薄弱项，目前单锭检测装置PC端的数据还是以机台数据为基础进行简单的数据汇总，并无其他分析功能。这些数据对于员工管理，尤其是考核方面只能作为参考。例如对于挡车工而言，在细纱临近了机时，由于空锭增加，导致接头时间增加，这种与挡车工无关的因素也算在平均接头时间内，使得数据失去参考意义；对于机修工而言，不良锭子的及时修复是一个重要的考核指标，目前单锭检测装置虽能提供不良锭位，但没有修复不良锭子的间隔时间，使得管理者无法监控机修工是否在规定时间内进行检修。因此，依靠单锭检测装置来进行考核管理还存在很大的局限性。厂商在保障数据汇总及时准确的同时，还要继续加强数据分析和人工选择功能的开发和应用，如针对挡车工考核当中，应杜绝细纱了机、改纺、擦平车时间等与挡车工无关的变量来影响千锭时断头、平均断头时间的准确性。同时在软件中引用数据模型，方便管理者进行管理考核。

3 细纱单锭检测对细纱工序的变革

3.1 对员工工作模式的变革

通过单锭检测装置对细纱生产进行全面监控，使得挡车工和机修工可以有目的地进行巡回，改变了原有的巡回方式，减轻了劳动负担，提高了劳动效率。

3.2 对管理模式的变革

在传统的细纱工段管理中，挡车工和机修工互不干涉，除了对挡车工有简单的产量考核以外，基本没有量化考核的手段。而单锭检测装置的应用，改变了挡车工的操作模式，也进一步加强了管理者对车间生产的全方位监控能力。细纱机单锭状态得到时刻监控，可以量化挡车工和机修工的考核指标，为改变传统的管理模式提供数据支撑。

在质量相同的情况下，车间追求的是更高的产量，即更短的落纱时间、接头时间以及更少的空锭。对挡车工而言，主要的工作就是接头和落纱，而落纱时间和接头时间直接影响到细纱产量；而对机修工而言，调整落纱留头和修理空锭又会影响接头时间和落纱时间，间接影响着细纱产量。因此，通过单锭检测装置，结合数据模型，可以对挡车工和机修工进行量化考核管理。

对挡车工而言，其考核情况可参照公式（1）。对机修工而言，其考核情况可参照公式（2）。

式中：Q1、Q2代表挡车工和机修工的考核参数；k1、k2、k3、k4、k5代表相应参数的考核系数；A代表平均落纱时间；B代表平均接头时间；C代表留头率；D代表空锭（未接头锭位数量与时间的综合考量）；E代表不良锭（重复断头锭位的数量和时间的综合考量）。其中，空锭可分为操作空锭和机械空锭。操作空锭可通过挡车工的接头时间体现。由于单锭检测无法辨别操作空锭和机械空锭，可人工统计一定数量机械空锭在空锭中的占比，作为考核系数k4的组成部分，因此对于机修工可通过调节考核系数k4来反映机械空锭情况。对于不良锭的考核，可以促使机修工及时修复不良锭，以保证纱线质量。

通过以上考核方式，使得挡车工和机修工形成互相监督、互相激励的工作方式，提高车间生产效率。

纺纱厂采用轮班制，一般分为3个班组，通过领班、组长带领工人生产，对于细纱班组层面的管理，可通过班组的平均落纱时间、平均接头时间、平均了机时间等参量，运用模糊聚类分析等手段，把不同量纲、不同数量级的指标进行标准化处理，并进行比较，从而对领班、组长进行考核，加强对班组长的管理监督。同理，对于工艺计划方面，可以利用数据分析优选最佳锭速曲线、最佳钢丝圈周期等［5］，兼顾产量与质量，达到生产效益最大化。

对于车间考核管理和工艺的优选方面，更多地需要提升单锭检测软件分析功能，当然这需要单锭检测装置生产企业和纺纱企业合力推进变革。

4 结语

细纱单锭检测装置在纺纱企业的应用已经越来越普遍，其功能也在不断延伸发展。生产实践表明，该装置具有降低劳动成本、提高纱线品质、减少资源消耗、优化管理方式等优点，但在软硬件方面，尤其是在软件方面还存在着很大的提升空间。对纺纱企业而言，单锭检测装置的出现，给员工工作模式和管理者管理模式带来巨大的变革。因此，需要细纱单锭检测装置生产企业与纺纱企业加强合作，更好地开发其应用功能，使其发挥更大的作用。