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1、2013中国纱线质量暨新产品开发技术论坛论文集基于HVI数据成纱质量预测模型的研究邱兆宝(山东青岛市纺织工程学会)摘要： 探讨基于HVI数据的成纱质量优化组合预测模型的创建方法及应用效果。阐述了根据HVI棉 花检测指标以及成纱条干、强力及毛羽等主要质量指标，建立组合预测模型预测成纱质量。提出了剔除异常数 据的审核方法，采用偏相关分析方法，分析了棉花技术品级在质量预测中的作用，创建了优化组合预测模型，并 以c 148 tex纱为例，说明了成纱质量预测的方法和效果。认为：以原棉技术品级为自变量而建立的成纱质量 优化组合预测模型，其可信度优于原棉品质其它各单一指标所组成的模型，对拟定配棉实施方案、加
2、强纺纱质量 控制有着现实的指导意义。关键词：HVI数据；原棉技术品级；成纱质量；优化组合；预测模型；断裂强度；条干史数据进行审核。成纱质量指标主要有：条干1问题的提出 Cy、断裂强度、细节、粗节、棉结、毛羽。异常数据不同。以往人们在研究原棉品质与成纱质量关系驴兰棉花品质的HVI指标，从不同角度反映了原审核公式为： 棉的物理性能，这些指标对成纱质量的影响各有三(Pfc)，l 时，往往孤立地、静态地分析原棉某项品质指标与 成纱某项质量指标的简单相关关系，而忽略其整式中： i一分别表示原棉技术品级和成纱质量体性和系统性。实际上，原棉与成纱质量的各项指标的序号；指标是相互影响的。从一批历史数据计算得到
3、的吃第i项原棉技术品级对第_项成纱质两个变量之间的简单相关系数，往往不能正确地量指标的偏离指数；说明这两个变量之间的关系。成纱质量预测是改只第i项原棉技术品级；进纺纱性能、优化工艺过程的主要手段，对拟定配棉实施方案，加强全面质量管理有着现实的指导Cii第i项技术品级对第J项成纱质量指 标的测试值。意义。笔者在2009年棉纺织技术第10期“原现以某6组试验数据为例，说明成纱质量指棉技术品级评价模型在配棉中的应用研究”一文标偏离指数的计算过程，其偏离指数计算结果见中，以HVI测试的棉纤维上半部长度、整齐度指表1。数、断裂比强度、马克隆值为原棉品质的主要内在其中质量指标-：“l”表示条干，“2”表示
4、断裂指标，采用模糊数学的方法，提出了原棉品质的综强度。例如，原棉技术品级序号1的条干指标偏合评价指标，即原棉技术品级的概念，为定量分析离指数曰1l=(P。C。)(CI。Pl+C2lP2+原棉品质与成纱质量关系，进而为建立成纱质量C3lP3+c4lP4+C5lP5+c61P6)6=0184预测模型奠定了一定科学基础。 9(10336)=1074。 2成纱质量预测模型的建立21异常数据的处理在建立成纱质量预测模型之前，应首先对历278质量检测与控制表l偏离指数计算表序号技术品级条干c断裂强度cNIex1条干偏离指数强度偏离指数iPCilC丑曰n曰正序号条干c断裂强度cNtex。1细节个km“粗节个
5、km“棉结个km。13 mm毛羽根(10 m)2792013中国纱线质量暨新产品开发技术论坛论文集在研究原棉品质与成纱质量关系时，应进行 系，而简单相关系数则可能由于其他因素的影响 偏相关分析。偏相关系数与简单相关系数在数值 而反映的仅是表面的非本质的联系，甚至可能完 上可能相差很大，甚至有时相关系数的正负符号 全是假象。根据表2和表3所列数据，进行原棉 都可能相反。偏相关系数反映两个变量的本质联 品质与成纱质量指标的偏相关分析，结果见表4。表4原棉品质与成纱质量偏相关分析表注：表中“ 表示在00l水平上显著相关；“ 表示在005水平上显著相关；黄度为控制变量参与有关计算，本表 中不再反映。原
6、棉品质对成纱质量的影响程度可用其偏相 方法的加权权重数，采用不同的最优准则就会有 关系数的绝对值之和表示：不同的最优组合预测模型，其权重数的获得也就 存在着一定的差异。 加i 2j善旧f 对成纱质量建立了n个预测模型)，i(_=l，2，式中：i表示原棉品质指标的序号，共5项；j：，n)，yi(江l，2， ，m)为第i期历史数据；砖为表示成纱质量指标的序号，共6项；埘i表示第i项m 原棉指标对各项成纱质量偏相关系数的绝对值之 第歹种预测模型的组合权重系数，且I|i=1，I|声0；和(总体影响值)；Rii表示第i项原棉指标对第j占为组合预测校正值(偏差)，组合预测的模型为： 项成纱质量指标的偏相关
7、系数。根据这个公式可n y(i)=后jy“+(一)。2l。以计算出原棉技术品级、上半部长度、断裂比强Jn 度、整齐度、马克隆值等5项指标分别对成纱条干其中，J|i=尺；R；，R为决定系数。Cy、断裂强度、细节、粗节、棉结、毛羽等6项成纱可以证明，由两个以上加权求和组成的组合 质量指标偏相关系数的绝对值之和，分别为 预测模型，优于组成它的各个单项预测模型。组 4942、3224、4007、1458、3978。由此可见，技 合预测模型将多种不同的预测方法兼容并包，各 术品级指标具有独特的整体性和系统性，可信度 取所长。由于集中了更多的信息与预测技巧，所 优于原棉品质其他单一指标。由于设备、工艺、品
8、 以能减少预测的系统误差，达到提高预测精度的 种等条件因厂而宜，故原棉品质与成纱质量定量 目的。由于各项数据是在特定时间和条件下获得 分析数值也不尽相同，但分析方法是一样的。的，随着时间的推移，再用原模型来预测就失去了 意义。因此，应随着时间的推移，不断地选取新的23组合预测模型的构建 数据，舍去过时的数据，保留趋势发展的基本信 组合预测模型是指将两个或两个以上的不同 息，根据当前配棉方案构建新的组合预测模型。 预测方法得出的不同预测值，通过赋予适当的权 显然，根据不同时期的数据建立的组合预测模型， 重，作为最终预测结果的一种预测方法。组合预 其函数类型和参数是各不相同的。 测模型是对单项预测
9、模型的信息进行筛选优化的3应用实例分析 过程。原棉技术品级和成纱质量特征值是服从正 态分布的，因此可以用回归的方法建立成纱质量原棉技术品级与成纱质量是非线性关系，主要 预测模型。成纱质量受原棉、设备、工艺、温湿度 呈4种函数类型：指数函数(y=础k)、二次多项式函 等影响，由于这些因素是动态的，所以不同时期的 数(y=口+如+蕊2)、幂函数(y+似6)和对数函数(y 预测模型(包括模型类型及其参数)是不同的。 =口+6lIl菇)。曲线拟合应根据贸与)，的散点分布形 组合预测的关键是如何恰当地确定各个单项预测 状选择函数类型，回归曲线配制的基本方法是通过280质量检测与控制必要的变量转换对其作线
10、性化处理。 的数据，建立的以技术品级戈为自变量的组合预测 对历史检验数据，通过异常数据审核筛选后。模型见表5(函数类型按决定系数砰的大小，取前2便可建立成纱质量预测模型。根据表2和表3提供种进行组合，计算过程略)。裹5成纱质量组合预测模型 罐雾函数类型及有关参数偏差占注：砰表示决定系数；i表示权数；占表示校正值(偏差)；y=，。+扎如+(一)s。校正值s可能为零，也可能大于或小于零，若 息，以适当的权数组成。由于每种预测方法描述 相加求平均值，则趋近于零。因此校正值s不能 角度不同，所以若认为某个单项预测误差较大，就 取预测的平均偏差。为避免这一缺点，应分别对 把该种预测方法弃之不用，这可能造
11、成部分有用 大于零和小于零的偏差分别求平均值。当预测值 的信息丢失。为此，应综合考虑各单项预测方法 小于实际值时校正值占取大于零的平均值，当预 的特点，将不同的单项预测方法进行组合。这样， 测值大于实际值时校正值占取小于零的平均值。 即使一个预测误差较大的预测方法，如果它包含 不同的定量预测方法各有其优点和缺点，它系统独立的信息，当它与一个预测误差较小的预 们之间并不是相互排斥，而是相互联系、相互补 测方法组合后，完全有可能增加系统的预测精度。 充。组合预测模型是基于单种预测方法的局限运用表5中建立的条干cy和强度组合预测模 性，通过对多种不同的预测方法进行的非线性结 型，对后期的成纱条干和强
12、度进行预测(过程合。该方法综合利用各种预测方法所提供的信略)，结果见表6。表6预测统计分析表2812013中国纱线质量暨新产品开发技术论坛论文集预测模型的有效度，可通过决定系数、绝对配棉中的应用研究J棉纺织技术，2009，37(10)：误差和标准差等指标来衡量。经检验(过程略)，14-17 本例中成纱条干Cy和强度的预测值符合精度要2邱兆宝成纱质量预测模型研讨J纺织学报， 求。关于预测模型精度的整体评价问题，限于篇1988，9(9)：21-243齐晓丽，徐晓明，吴遐预测值校正和预测精度提高幅，另文阐述。 的探讨J中小企业管理与科技，20lO(2)：223- 4结束语2244王铮，黎放，彭若虹，
13、等预测模型精度的评价J (1)成纱质量预测是一种定量预测方法，应统计与决策，2008(9)：7677 遵循连贯性、相关类推和概率性原则，按系统内部5丁忠平，袁安民计算机配棉系统的应用效果分析 要素变化存在的因果关系，通过识别影响系统发 J棉纺织技术，2011，39(11)：3638 展的主变量建立模型，然后根据系统自变量(原6姚穆中国棉纺织产业面临的机遇和挑战J棉纺 棉技术品级)的变化预测系统因变量(成纱质织技术，20ll，39(2)：1-2量)。预测结果的可信度取决于模型对真实系统7张先述低等级配棉纺制毛巾用纱的实践J棉纺的拟合效果。织技术，20ll，39(2)：35-37 8张长青，马逗逗
14、，雷少凯优化配棉管理系统的应用(2)在进行预测时，要特别注重对数据的分 J棉纺织技术，2009，37(3)：63拼析。预测结果与发展的实际结果未必相符，应对 9汪同三，张涛等组合预测M北京：社会科学文 预测的结果加以分析和评价，以确定系统模型的献出版社，2008：181-182 可信度。10李树冬试论组合预测的精度估计分析J上海交 (3)预测过程是系统资料、预测方法和预测 通大学学报：农业科学版，2007，25(4)：165-168 分析有机结合的过程，资料是基础，方法是核心，11韩冬梅，牛文清，于长锐组合预测建模中单项模型 分析则贯穿于全过程。筛选研究J系统工程与电子技术，2009，31(6)：(4)以原棉技术品级为自变量而建立的成纱13811385质量优化组合预测模型，具有独特的整体性和可12曹永强，张道军非线性智能组合预测模型及其应 用J中国矿业大学学报，2004，33(7)：428-432 信度，优于原棉品质其他各单一指标所组成的模型，对拟定配棉实施方案、加强纺纱质量控制有着 现实的指导意义。参考文献：1邱兆宝，何秀珍，闫承兰原棉技术品级评价模型在282
