Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Spinnereilinie, die wenigstens aus verschiedenen Bereichen, beispielsweise aus den Bereichen Putzerei, Vorwerk und Spinnerei besteht, wobei jeder Bereich aus mehreren in Reihe und/oder parallel arbeitenden, eine Maschinenebene bildenden Textilmaschinen zusammengesetzt ist und die einzelnen in Reihe geschalteten Textilmaschinen unterschiedliche Fasergebilde produzieren, wobei in die Putzerei eingehender Faserrohstoff am Ausgang der Spinnerei als gesponnenes Garn erhalten wird.
Solche Spinnereilinien sind bei der Herstellung von Garn üblich. Die Verkettung von einer Serie von unterschiedlichen Textilmaschinen, wobei jede Maschine das Produkt der vorgeschalteten Maschine weiterverarbeitet, führt zu einer weitgehenden gegenseitigen Abhängigkeit der Maschinen, und zwar nicht nur, was die Produktionsgeschwindigkeit anbelangt, sondern auch im Hinblick auf die Eigenschaften des jeweils produzierten Produktes.
Es sind in der Patentliteratur einzelne Vorschlage anzutreffen, wie man am Ausgang verschiedener Maschinen ein bestimmtes Qualitätsmerkmal erfaßt, und der Betrieb der Maschine so steuert, daß das überwachte Qualitätsmerkmal in einem bestimmten Sollbereich liegt. Problematisch bei diesen bisherigen Vorschlägen ist, daß sie im Regelfall nur vereinzelte Maschinen oder Maschinenkombinationen betreffen, und die Beeinflussung von anderen mit diesen Maschinen verketteten Maschinen, sowie die Gesamtauswirkung auf die Produktion außer Acht gelassen wurde.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art bzw. eine Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahrens so auszubilden, daß an allen kritischen Bereichen der Spinnereilinie einschlägige Qualitätsmerkmale gemessen werden können, wobei die Regelung der gesamten Spinnereilinie so vorgenommen werden soll, daß einerseits die Produktionsgeschwindigkeit der einzelnen miteineinander verketteten Textilmaschinen im Sinne der Realisierung eines vorgegebenen Produktionsplanes weitestgehend aufrechterhalten werden kann, andererseits aber so, daß an allen kritischen Bereichen des Verfahrens vorgebbare Qualitätsmerkmale zumindest im wesentlichen eingehalten werden können, so daß das Endprodukt der Spinnereilinie auch von der Qualität her die eingangs gestellten Forderungen weitestgehend erfüllt. Das erfindungsgemäße Verfahren soll vorzugsweise unter Zuhilfenahme von Rechnern erfolgen, die miteinander verbunden sind, und zwar so, daß jeder Rechner anhand der ihm vorgelegten Daten eindeutige Entscheidungen treffen kann bzw. dann Alarm auslösen kann, wenn widersprüchliche oder nicht realisierbare Vorgaben vorliegen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird verfahrensmäßig vorgesehen, daß man bei wenigstens einigen Textilmaschinen in jedem der genannten Bereiche wenigstens ein Qualitätsmerkmal des jeweils produzierten Fasergebildes mißt und zur Regelung der jeweiligen Textilmaschine oder einer vorgeschalteten Textilmaschine des gleichen Bereiches benützt, und daß aus zumindest einigen der in den Bereichen Vorwerk und Spinnerei gemessenen Qualitätsmerkmale, Korrekturwerte gebildet und zur Beeinflussung des Betriebs einer Textilmaschine eines vorgeschalteten Bereiches benützt werden.
Mit einem derartigen Verfahren können bei jeder Textilmaschine sowohl für die Qualitatsmerkmale als auch für die Produktionsgeschwindigkeit der jeweiligen Maschine Sollwerte bzw. Sollbereiche angegeben werden, die nicht über- bzw. unterschritten werden dürfen. Sollte aber die vorhandene textilmaschinenbezogene Regelung nicht ausreichen, um die Qualitätsmerkmale wieder in die erwünschten Sollbereiche hineinzuregeln, so kann, ohne die Produktion der Textilmaschine zu drosseln, was im Hinblick auf die Gesamtauswirkung auf Wirtschaftlichkeit des Herstellungsverfahrens nicht erwünscht wäre, eine Korrektur bei einer früheren Textilmaschine des gleichen Bereiches oder gar in einem vorhergehenden Bereich der Spinnereilinie vorgenommen werden. Mit anderen Worten bietet das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit, die Produktionsgeschwindigkeit auf einem erwunschten Maximum zu halten, aber dennoch die Qualitätsmerkmale einzuhalten und zwar durch gezielte Änderungen in anderen Bereichen des Herstellungsverfahrens, natürlich nur insofern, als die vorgenommenen Änderungen nicht zu unzulässigen Abweichungen bei anderen Qualitätsmerkmalen bzw. bei der Produktionsgeschwindigkeit führen. In einem solchen Fall wird Alarm ausgelöst und die Betriebsleitung kann von sich aus über andere mögliche Vorgaben, evtl. eine Veränderung der Produktionsgeschwindigkeit, Überlegungen anstellen.
Hierfür liefert das erfindungsgemäße Verfahren eine Menge Daten in Form der gemessenen Qualitätswerte, die von der Betriebsleitung anhand der bekannten Zusammenhänge, ggf. unter Zuhilfenahme eines Rechners, berücksichtigt werden können. Die Möglichkeit, eine Qualitätseinstellung nicht nur an der betroffenen Textilmaschine, sondern auch an einer vorhergehenden Maschine, ggf. in einem anderen Bereich, bietet auch eine verbesserte Möglichkeit bei festgestellter mangelnder Qualität zu reagieren. Wird beispielsweise am Ausgang der Karde festgestellt, daß Stapelkürzungen aufgetreten sind, so kann zunächst die Drehzahl des Briseurs geändert werden, damit dieser etwas weniger aggressiv wirkt.
Stellt man dann fest, daß Stapelkürzungen dennoch auftreten, so könnte man die Ursache der eingetretenen Stapelkürzungen bei einer zu aggressiv eingestellten vorgeschalteten Feinreinigungsmaschine suchen. Bereits wahrend der Garnherstellung könnte man daher eine neue Einstellung der Feinreinigungsmaschine ausprobieren, um zu sehen, ob hierdurch der gemessene Stapel wieder in den Sollbereich hinein geändert werden kann. Gelingt dies, ohne daß der Schmutzgehalt des gereinigten bzw. des kardierten Produktes außerhalb der zulässigen Bereiche wandert, was von den entsprechenden Sensoren ermittelt wird, so kann die Neueinstellung der Feinreinigungsmaschine beibehalten werden. Gelingt es nicht, so müßte man sich die Frage stellen, ob nicht das Problem des zu kurzen Stapels seine Ursache bei den Mischverhältnissen der einzelnen Provenienzen hat, die bekanntlich unterschiedliche Stapel aufweisen. Möglicherweise laßt sich der Stapel dadurch wieder in den erwünschten Bereich bringen, daß man eine Veränderung der Mischverhältnisse vornimmt, wobei die Auswirkung dieser Veränderung auf die anderen gemessenen Parameter beispielsweise auf die Farbe und den Schmutzgehalt, ohne weiteres durch die Überwachung aller dieser Qualitätsmerkmale überprüfbar ist.
Bei diesem Beispiel handelt es sich ausschließlich um Textilmaschinen, die in dem Putzereibereich liegen. Die Erfindung ermöglicht aber auch bereichübergreifende Qualitätskorrekturen. Wird beispielsweise am Ausgang der Ringspinnmaschine festgestellt, daß die Garnfestigkeit zu niedrig liegt, wobei diese mangelnde Festigkeit auf einen zu kurzen Stapel zurückzuführen ist, könnte der Grund für den zu kurzen Stapel bei der Einstellung der Kämmaschine liegen, beispielsweise, wenn diese zu aggressiv eingestellt wäre.
Gelingt es mit einer Korrektur der Einstellung der Kämmaschine nicht, die Festigkeit in den erwünschten Bereich hinein zu erhöhen, so kann beschlossen werden, daß eine weitere Korrektur erforderlich ist, und es kann beispielsweise entweder die Einstellung der Karde und/oder der Mischung der einzelnen Provenienzen korrigiert werden. Dies ist natürlich nur insofern möglich, als den an den vorhergehenden Textilmaschinen gemessenen Qualitätsmerkmalen einen gewissen Spielraum zulassen. Ist dies nicht der Fall, so wird in der Herstellungsreihenfolge immer weiter zurück nach Korrekturmöglichkeiten gesucht.
Durch diese schrittweise Untersuchung, ob eine Korrektur durch eine unmittelbar zuvor geschaltete Maschine erfolgen kann oder ob man noch weiter zurückgreifen muß, wird erfindungsgemäß sichergestellt, daß die erforderlichen Veränderungen zu einer geringstmöglichen Störung des bereits laufenden Verfahrens führt. Würde man beispielsweise bei mangelnder Festigkeit am Ausgang der Ringspinnmaschine sofort zu einer Änderung der Mischungskomponenten zurückgreifen, so hatte dies zur Folge, daß eine ganze Reihe von anderen Parametern geändert würden, wodurch das Regelverfahren insgesamt verkompliziert, wenn nicht gar unmöglich gemacht wäre.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere durch Zuhilfenahme von Computern durchzuführen. Zu diesem Zweck wird erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Produktionsabläufe in den einzelnen Bereichen von den jeweiligen Bereichen zugeordneten Prozeßrechnern bestimmt werden, die auch für die Bildung der genannten Korrekturwerte zuständig sind, wobei die einzelnen eine Prozeßleitebene bildenden Prozeßrechner aneinander angeschlossen sind, und daß die Übertragung der jeweiligen Korrekturwerte von einem Bereich zu einem anderen über die jeweils zustandigen Prozeßrechner erfolgt.
Das Vorsehen eines jeweiligen Prozeßrechners für jeden Bereich der Spinnereilinie führt einerseits zu einer rationellen Ausnutzung der Kapazität vom im Handel erhältlichen Rechnern, führt aber andererseits auch zu einer gewissen Autonomie des Bereiches, was dem insgesamt zu bewältigenden Datenfluß zugutekommt. Durch diese Ausbildung wird die Menge der zwischen den einzelnen Prozeßrechnern miteinander auszutauschenden Daten in Grenzen gehalten, was für das Gesamtverfahren von Vorteil ist.
Die Prozeßrechner in der Prozeßleitebene sind vorzugsweise an einem Betriebsleitrechner angeschlossen, mit dem sie auch Daten austauschen können. Der Betriebsleitrechner stellt eine der Prozeßleitebene und der Maschinenebene übergeordneten Betriebsleitebene dar.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es sinnvoll, wenn die Prozeßleitebene zusätzlich einen Prozeßrechner für einen Rohstofflagerbereich und/oder einen Prozeßrechner für einen Spulenlagerbereich aufweist, wobei die Bewegungsabläufe des Faserrohstoffes im Rohstofflager und/oder der fertigen Spulen im Spulenlager von den jeweiligen Prozeßrechnern bestimmt werden. Auch können diese Prozeßrechner Information über die Lagerbestände in den jeweiligen Lagern speichern.
In den Betriebsleitrechner sind u.a. Angaben zu den eingehenden Aufträgen (Umfang, Garnsorte, Liefermengen, geplante Lieferzeiten, vereinbarte Preise, Qualitätsmerkmale des erwünschten Garnes) sowie Angaben zu den Lagerbeständen von Faserrohstoffen der verschiedenen Provenienzen oder erwarteter Lieferungen von weiteren Provenienzen enthalten, wobei auch Angaben zu den technischen Merkmalen der Fasern der einzelnen Ballen gespeichert sind.
Der Betriebsleitrechner ermöglicht es der Betriebsleitung, einen günstigen Produktionsplan zu erstellen, wodurch die einzelnen Kundenaufträge in der vorgesehenen Reihenfolge abzuarbeiten sind, sofern die Lagerhaltung bzw. die Lieferungen an Rohstoff und die verfügbare Kapazität dies zulassen.
Angenommen, daß der Produktionsplan feststeht, so wird der erste Auftrag, der zu bearbeiten ist, in Angriff genommen. Hierfür werden die erforderlichen Grunddaten vom Betriebsleitrechner an die einzelnen miteinander über ein Lokalnetz verbundenen Prozeßrechner mitgeteilt, wobei diese die notwendigen Grundeinstellungen für die Inbetriebnahme, Betrieb und Abstellen der einzelnen Textilmaschinen vornehmen, teilweise anhand der vom Betriebsleitrechner übermittelten Grunddaten und teilweise aufgrund von in den jeweiligen Speichern enthaltenen Daten. Das System kann auch als eine Art Selbstlernsystem programmiert werden, so daß im Falle von wiederholten Aufträgen die einmal gelernten Grundeinstellungen wieder verwendet werden können, ggf. mit kleinen Anpassungen, um Variationen in den Eigenschaften der einzelnen Faserrohstoffe zu berücksichtigen. Auch können einmal erprobte und für nützlich gefundene Korrekturmaßnahmen immer wieder verwendet werden, wenn das gleiche Muster von Abweichungen vorliegt.
Im Betrieb kann das Verfahren so ablaufen, daß die in jedem Bereich gemessenen Qualitätsmerkmale dem jeweils zuständigen Prozeßrechner zugeführt werden und daß letzterer einen Vergleich dieser Qualitätsmerkmale mit beispielsweise vom Betriebsleitrechner festgelegten Werten vornimmt und im Falle eines ungünstigen Vergleiches in die Regelung des jeweiligen Bereiches eingreift, sofern im Rahmen der Regelung unter Berücksichtigung der vorgesehenen Produktion eine Veränderung der gemessenen Qualitätsmerkmale im Sinne eines günstigeren Vergleiches möglich ist. Wenn dies nicht erreichbar ist bzw. nur durch eine unerwünschte Änderung der Regelung bzw. der Produktion erreichbar ist, wird aus den Qualitätsmerkmalen ein Korrekturwert errechnet, der zu einer Parameterveranderung in dem vorherigen Bereich der Spinnereilinie herangezogen wird.
Die Regelung der einzelnen Textilmaschinen aufgrund der am Ausgang der jeweiligen Maschine gemessenen Qualitätsmerkmale wird häufig durch eine der Maschine zugeordnete, autonom funktionierende Regelung vorgenommen. Es ist aber auch möglich, die Regelung der einzelnen Textilmaschinen aufgrund der am Ausgang der jeweiligen Maschine gemessenen Qualitätsmerkmale von dem jeweils zugeordneten Prozeßrechner vornehmen zu lassen, was heutzutage immer mehr von Bedeutung wird, da man Regelverfahren zunehmend mit einem entsprechend programmierten Computer durchführt.
Die Steuerung bzw. Regelung der Produktion der einzelnen Textilmaschinen wird vorzugsweise auch vom jeweils zugeordneten Prozeßrechner vorgenommen, wobei dieser die vom Betriebsleitrechner vorgegebenen Produktionsvorgaben und die von den anderen Prozeßrechnern mitgeteilten Angaben zu der jeweiligen Produktionsgeschwindigkeit berücksichtigen kann. Im Grunde genommen strebt das System eine stetige Produktionsgeschwindigkeit an, die möglichst hoch sein sollte. Zwischen einzelnen Textilmaschinen ist häufig eine gewisse Pufferkapazität vorhanden. Beispielsweise können etwa acht Karden die Kardenbänder für zwei parallel zueinander arbeitenden Strecken produzieren, wobei das Kardenband in Kannen abgelegt wird, aus denen es zu einem späteren Zeitpunkt für die Weiterverarbeitung durch die Strecken herausgenommen wird, so daß die Pufferkapazität durch die Anzahl und das Fassungsvermögen der Kannen bestimmt wird, einschließlich solche, die zwischen den Karden und den Strecken gelagert werden. In diesem Falle kann jede Strecke, selbst dann, wenn eine Karde oder mehrere Karden aufgrund eines Defektes kurzzeitig außer Betrieb gesetzt werden muß bzw. müssen, für eine gewisse Zeit mit der gleichen Geschwindigkeit weiterarbeiten. Die mangelnde oder unzureichende Produktion der Karden muß nur dann berücksichtigt werden, wenn ein Betriebszustand erreicht wird, bei dem ein unzureichender Vorrat an Kardenband für die Strecke droht.
Obwohl man bemüht ist, die Qualitätsmerkmale, wenn möglich on-line zu messen, bestehen Schwierigkeiten, bestimmte Parameter an Ort und Stelle zu erfassen. Die entsprechenden Qualitätsmerkmale können aber im Labor gemessen werden, und die Ergebnisse dieser Labormessungen können ebenfalls bei der Ermittlung von evtl. notwendigen Korrekturwerten berücksichtigt werden, wenn die Ergebnisse der Labormessungen dem jeweils zuständigen Prozeßrechner mitgeteilt werden. Weitere vorteilhafte Ausbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie vorteilhafte Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens sind den Unteransprüchen 10 bis 29 zu entnehmen.
Der Vollständigkeit halber soll kurz auf die FR-A-25 34 690 bzw. auf die entsprechende DE-A-32 37 864 hingewiesen werden.
Diese Schrift offenbart ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln einer Spinnereivorbereitungsanlage, d.h. den Bereich Putzerei, die aus mehreren Baugruppen besteht, wobei jede Baugruppe mehr als eine Maschine aufweist, bei dem Art und Menge der Verarbeitung des Fasermaterials gemessen und gesteuert bzw. geregelt werden und zeichnet sich dadurch aus, daß in den Baugruppen oder Einzelmaschinen Fasermaterial- und/oder maschinenbezogene Werte ständig gemessen, durch einen Mikrocomputer mit vorgegebenen Soll-Werten verglichen und bei Abweichungen von den Soll-Werten neu berechnet und der neue Wert einem Stellglied der Baugruppen oder Einzelmaschinen wieder zugeführt wird. Die Entgegenhaltung befaßt sich nicht mit der Steuerung einer gesamten Spinnereilinien, bestehend aus mehreren Bereichen und gibt keinerlei Hinweis, daß es angebracht wäre, die gesamte Spinnereilinie in mehrere Bereiche zu unterteilen bzw. wie diese Unterteilung vorgenommen werden soll und wie dann das Verfahren durchgeführt werden soll.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher erläutert; in welcher zeigt:
Nach Fig. 1 ist eine Spinnereilinie 10, welche eine Maschinenebene darstellt, in fünf in einer Reihe angeordnete Bereiche 12, 14, 16, 18 und 20 unterteilt. Der Bereich 12 umfaßt das Ballenlager, wo die Ballen gelagert und zu dem nachfolgenden Bereich, nämlich dem Putzereibereich 14 transportiert werden. Der Bereich 14 umfaßt verschiedene Textilmaschinen, z.B. Ballenöffner, Grob- und Feinreinigungsmaschinen, Mischer und Karden sowie eine Bandablage. Der Bereich 14 wird vom sogenannten Vorwerkbereich 16 gefolgt, welcher in diesem Beispiel aus Kämmaschinen und Strecken besteht. Danach kommt der Spinnereibereich 18, bestehend aus Vorspinnmaschinen, beispielsweise Flyer, Ringspinnmaschinen, Offenendspinnmaschinen, anderen Spinnmaschinen, beispielsweise Friktionsspinnmaschinen, und Spulern. Das Produkt des Bereiches 18 besteht aus Garnspulen und diese werden in einem nachfolgenden Spulenlagerbereich 20 gelagert und für die Lieferung an den jeweiligen Kunden in der Packerei des Spulenlagers abgepackt.
Es soll darauf hingewiesen werden, daß der Spinnereibereich, normalerweise entweder aus Flyer und Ringspinnmaschinen oder aus Offenendspinnmaschinen oder aus anderen Spinnmaschinen besteht. Eine Mischung verschiedenartiger Spinnmaschinen in diesem Bereich ist zwar denkbar, jedoch in der Praxis eher unwahrscheinlich.
Für jeden der funf genannten Bereiche 12 bis 20 ist ein jeweiliger Prozeßrechner 22, 24, 26, 28, 30 vorgesehen, der über jeweilige Leitungen 32, 34, 36, 38 und 40 mit dem jeweils zugeordneten Produktbereich 12 bis 20 verbunden ist. Untereinander sind die Prozeßrechner 22 bis 30 über ein lokales Netz verbunden, das auch eine Verbindung 44 zu einem Betriebsleitrechner 46 umfaßt. Nachdem die einzelnen Textilmaschinen in der Spinnereilinie 10 zum Teil auch mit eigenen rechnergesteuerten Steuer- und Regelsystemen ausgestattet sind, können die Leitungen 32 bis 40 auch ggf. als lokale Netze ausgebildet werden, damit die Kommunikation zwischen jedem Prozeßrechner und den zugeordneten rechnergesteuerten Maschinen ohne weiteres möglich ist.
Die fünf Prozeßrechner 22 bis 30 definieren hierarchiemäßig eine Prozeßleitebene, während der Betriebsleitrechner in der Hierarchie eine Etage höher ist und eine Betriebsleitebene definiert. Zusätzlich zu den genannten Rechnern kann ein Laborrechner 48 vorhanden sein, der sinnvollerweise in die Prozeßleitebene integriert ist und mit den Prozeßrechnern 22 bis 30 über das lokale Netz 42 kommuniziert.
Nachdem im Ballenlagerbereich 12 und im Spulenlagerbereich 20 relativ wenig Daten ausgetauscht werden, können die durch den Prozeßrechner Rohstoff 22 und den Prozeßrechner Garn 30 durchgeführten Funktionen in den PS-Rechner Putzerei 24 bzw. in den PS-Rechner Spinnerei 28 integriert werden.
Die Spinnereilinie 14 sowie hier schematisch dargestellt, beinhaltet keine Transportsysteme. Wenn solche Transportsysteme vorhanden sind, können zusätzliche Gruppenrechner für die Transportsysteme an das lokale Netz 42 angeschlossen werden. In den Betriebsleitrechner 46 werden u.a. die Aufträge von den einzelnen Kunden mit allen relevanten Angaben sowie Angaben zu dem von der Betriebsleitung eingekauften und noch zu liefernden Faserballen eingegeben. Über die Verbindung 44 sowie das lokale Netz 42 hat der Betriebsleitrechner auch Zugang zu den im Prozeßrechner 22 gespeicherten Angaben zu den derzeitigen Lagerbeständen und zu den im Prozeßrechner Garn 30 gespeicherten Beständen angefertigtes Garn, die bei der Erstellung der einzelnen Produktionspläne durch die Betriebsleitung unter Anwendung des Betriebsleitrechners erforderlich sind. Der Betriebsleitrechner kann auch andere notwendige Funktionen ausüben, beispielsweise kann er administrative und kommerzielle EDV-Aufgaben bewältigen und bestimmte Nebensysteme ansteuern, beispielsweise Brandschutz- und HLK-Systeme.
Um die Zusammenarbeit der Rechner mit den einzelnen Bereichen besser darzustellen, wird nunmehr auf die Figuren 2 bis 4 bezuggenommen.
Die Fig. 2 zeigt in durchgezogenen Linien den Putzereibereich und gestrichelt den Ballenlagerbereich. Der Materialfluß findet in Fig. 2 von links nach rechts statt und wird mit den pfeilartigen Dreiecken 52 gekennzeichnet.
Ballen aus dem Ballenlagerbereich 12 werden zunächst zu einer Ballenabtragungsmaschine 53 geführt, welche Faserflocken von den einzelnen Ballen abträgt und in eine Grobreinigungsmaschine 54 einspeist. Das grob gereinigte Produkt geht dann in einen Mischer 56, der die von der Grobreinigungsmaschine 54 erhaltenen Flocken der verschiedenen Provenienzen zusammenmischt. Die Anteile der verschiedenen Provenienzen werden in diesem Beispiel von der Ballenabtragungsmaschine 53 bestimmt, wobei diese natürlich nur diejenigen Ballen abtragen kann, die ihr aus dem Ballenlager zugeliefert werden. Das Ausgangsprodukt des Mischers führt dann zu einer Feinreinigungsmaschine 58, und die fein gereinigten Flocken werden dann in den Speiseschacht 60 einer Karde 62 eingespeist. Obwohl in Fig. 2 nur ein Schacht 60 und eine Karde 62 gezeigt sind, werden in der Praxis mehrere Schächte und Karden parallel betrieben, d.h. parallel von der Feinreinigungsmaschine 58 gespeist. Die kardierten Fasern werden am Ausgang der Karde zu einem Kardenband zusammengeführt und dann in Kannen gefüllt, die vorübergehend in einer Bandablage 64 gespeichert werden. Die Kannen fahren dann aus der Bandablage 64 der Putzerei in den Vorwerkbereich der Fig. 3.
Unterhalb der soeben beschriebenen Textilmaschinenlinie sind in Fig. 2 noch einige weitere Kästen dargestellt, deren Funktion kurz erläutert wird. Das Feld 66 deutet auf eine Abgangsaufbereitungsmaschine hin, d.h. eine Maschine, die den Faserabgang aus anderen Herstellungsstufen wieder in Flockenform bringt, wobei die so aufbereiteten Flocken als Mischfasern mit den aus der Ballenabtragungsmaschine 53 kommenden Flocken gemischt werden können. Zu diesem Zweck werden die aufbereiteten Flocken aus der Maschine 66 zu einer Dosierungsmaschine 68 geführt, die dann die Flocken in die pneumatische Transportleitung zwischen der Ballenabtragungsmaschine 53 und der Grobreinigungsmaschine 54 einführt, was hier aber nicht gezeigt ist, um die Darstellung zu vereinfachen.
Zwischen der Ballenabtragungsmaschine und Grobreinigungsmaschine können andere Maschinen bzw. Einrichtungen eingesetzt werden. Diese schließen beispielsweise eine Fremdkörperausscheidungseinrichtung 70, eine Metallausscheidungseinrichtung 72 und eine Honigtaubehandlungseinrichtung 74 ein.
In Fig. 3 sind vier verschiedene Möglichkeiten für die Weiterbehandlung der vom Putzereibereich in Kannen gelieferten Kardenbänder gezeigt.
Die erste Möglichkeit besteht darin, Kardenbänder in zwei in Reihe geschalteten Strecken 76 und 78 durch Doublieren und Verziehen weiterzubearbeiten, um eine Erhöhung ihrer Gleichmäßigkeit und eine Parallelisierung der Fasern zu bewirken. Mit der Linie 80 wird angedeutet, daß es nicht notwendig ist, das Kardenband zweimal zu verziehen, für manche Zwecke genugt eine einmalige Verziehung.
Eine dritte Möglichkeit besteht darin, die Kardenbänder in einer Strecke 76 zu verziehen und dann in einer Einheit 82 für die Kämmerei vorzubereiten. Hier werden nämlich in der Einheit 82 mehrere Kardenbänder zu einem Wickel zusammengelegt und dann der eigentlichen Kämmaschine 84 zugeführt. Nach der Kämmaschine wird das gekämmte Vlies zu einem Band zusammengeführt und nochmals in einer weiteren Strecke 78 behandelt. Schließlich zeigt die senkrechte Linie 86, daß das Kardenband direkt zu der Kämmereivorbereitungseinheit 82 unter Umgehung der ersten Strecke 76 geführt werden kann.
Das durch die Strecken 76, 78 doppelt behandelte Kardenband nach dem oberen Teil der Fig. 3 wird üblicherweise zu einer Offenendspinnmaschine 88 geführt, die daraus Garn erzeugt.
Das einmal verstreckte Kardenband, das an der senkrechten Linie 80 in der Fig. 3 erhalten wird, wird dagegen eher für neuartige Spinnverfahren wie beispielsweise Friktionsspinnen oder Düsenspinnen verwendet, wobei das entsprechende Verfahren in der Einheit 90 durchgeführt wird. Auch hier erhält man als unmittelbares Erzeugnis des Verfahrens ein Garn.
Das verstreckte und gekämmte Kardenband vom unteren Teil der Fig. 3 wird üblicherweise einem Flyer 92 zugeführt und das so entstehende Vorgarn wird anschließend in einer Ringspinnmaschine 94 zum fertigen Garn gesponnen. Das von der Ringspinnmaschine produzierte Garn, das auf Spinnköpse gewickelt ist, wird einem Spuler 96 zugeführt, der fehlerhafte Garnstücke herausschneidet und das Garn auf größere Spulen wickelt.
Mit der senkrechten Linie 98 wird angedeutet, daß hier ein fertiges Garnprodukt vorliegt. Das Garnprodukt kann gleich verpackt und etikettiert werden, was mit der Maschine 100 erfolgt, wo das Garn in der Bedämpfungseinheit 102 zuvor bedämpft wird. Dies gilt für alle Garne, egal ob sie von der Offenendspinnmaschine, von der Ringspinnmaschine oder von einem anderen Spinnverfahren kommen.
In den Fig. 2 bis 5 ist der für den jeweiligen Bereich zuständige Prozeßrechner 24, 26 bzw. 28 eingezeichnet. Die Anschlüsse zwischen den jeweiligen Prozeßrechnern und den einzelnen in deren Bereich vorhandenen Maschinen sind in diesen Figuren nicht gezeigt, sondern es werden lediglich mit einer doppelten Linie und der Bezeichnung PS diejenigen Maschinen angedeutet, an denen Qualitätsmerkmale gemessen und dem zuständigen Prozeßrechner mitgeteilt werden, unter der Voraussetzung, daß die so gemessenen Qualitätsmerkmale auch eine Auswirkung auf einen anderen Bereich haben können. Bei der Fig. 2 ist vom Ballenlager ausgehend eine Erfassungsstation 104 gezeigt, die ebenfalls mit einer doppelten Linie und der Bezeichnung PS versehen ist. In diesem Fall ist der zuständige Prozeßrechner entweder der Prozeßrechner 24 oder, für den Fall, daß ein getrennter Prozeßrechner für den Rohstoffbereich vorgesehen ist, dieser Rechner gemeint.
Das gleiche gilt für die Ausgangserfassungsstation 106 der Fig. 4, d.h. die Bezeichnung PS deutet hier entweder auf den Spinnereibereichsrechner 28 oder auf einen getrennten Bereichsrechner für das Spulenlager, sofern ein solcher Rechner vorhanden ist.
Bei vielen der einzelnen Maschinen bzw. Einheiten sind kleine Kreise mit der Bezeichnung "Q" zu sehen. In manchen Fällen führt nach der Bezeichnung "Q" ein Pfeil in die jeweils zugeordnete Maschine/Einheit zurück. Dieses "Q" bedeutet, daß Qualitätsmerkmale gemessen werden und in Form einer Regelschleife zur Regelung der entsprechenden Maschinen verwendet werden. Es kann sich hier um einen autonom funktionierenden Regelkreis handeln, oder die Regelung kann vom zuständigen Bereichsrechner aus erfolgen, je nach dem wie der Konstrukteur die Anlage auslegt.
Bei manchen Einheiten, beispielsweise bei der Karde 62, sind Qualitätsregelungen, sogenannte Q-Regelungen vorgesehen, die nicht nur eine Auswirkung auf die Maschine selbst, sondern auch auf den Betrieb einer in Materialflußrichtung vorgeschalteten Maschine haben. Beispielsweise ist die Karde diesbezüglich zu der Feinreinigungsmaschine, der Ballenabtragungsmaschine und die Ballenlager zurückgekoppelt.
Neben jedem Q-Regelungskreis werden diejenigen Qualitätsmerkmale, die gemessen werden, angegeben. Bei manchen Maschinen sind auch Kreise mit "P" eingezeichnet; es handelt sich hier um Einrichtungen zum Messen der jeweiligen Produktionsgeschwindigkeit und zur Regelung der eigenen Produktionsgeschwindigkeit und ggf. der Produktionsgeschwindigkeit von in der Verfahrenslinie vorgeschalteten Maschinen.
Um die einzelnen gemessenen Qualitätsmerkmale übersichtlicher darzustellen, geben die Tabellen der Fig. 5 und 6 in kompakter Form an, welche Sensoren bei welchen Maschinen vorhanden sind. Auch wird in diesen Tabellen angegeben, ob die Qualitätsmerkmale intermittierend erfaßt werden (i) oder kontinuierlich (k), und in manchen Fällen wird auch zum Ausdruck gebracht, daß die Überwachung auch evtl. auf beide Arten erfolgen kann. Auch wird neben den einzelnen Sensoren angegeben, mit welcher Genauigkeit sie bevorzugt arbeiten sollten. Bei den Sensoren, wo die Genauigkeit mit einem doppelten Pfeil angedeutet ist, kann davon ausgegangen werden, daß die Sensoren mit vorzugsweise einer Genauigkeit besser als 1% arbeiten sollen.
Eine weitere Hilfe bei der Erfassung der bei den einzelnen Maschinen vorkommenden Steuer-/Regelgrößen und der entsprechenden Stellgrößen bieten die Fig. 7 und 8. Es handelt sich hier um die Steuer-/Regelgroßen der maschineninternen Regelkreise, d.h. der Regelkreise, die der jeweiligen Maschine zugeordnet sind. Als Ergänzung hierzu gibt die Tabelle der Fig. 9 auch diejenigen Qualitatsmerkmale an, die an einer Maschine erfaßt werden und zu Regeleingriffen bei anderen Maschinen führen.
Weitere Einzelheiten werden nunmehr anhand der Fig. 2, 3 und 4 erläutert.
Aus Fig. 2 sieht man anhand der Beschriftung neben dem Ballenlager 12, daß für die einzelnen Ballen der einzelnen Provenienzen einige Qualitätsmerkmale ermittelt werden und zwar handelt es sich hier um den Stapel, den Micronaire-Wert, die Faserfestigkeit, den Schmutzgehalt und die Farbe. Die entsprechenden Werte, die ggf. in codierter Form auf den Ballen gespeichert werden können, werden in den Rohstoffbereichsrechner 22 oder in den Putzereibereichsrechner 24 eingeschrieben bzw. eingelesen und stehen dort auch dem Betriebsleitrechner zur Verfügung. Anhand des vom Betriebsleitrechner festgesetzten bzw. vorgegebenen Produktionsplans werden nun Ballen von verschiedenen Provenienzen der Ballenabtragungsmaschine 53 vorgelegt und diese trägt Rohstoff aus den einzelnen Ballen entsprechend den erwünschten Mischverhältnissen ab. Das so abgetragene Flockenmaterial wird dann in der Grobreinigungsmaschine grob gereinigt. Am Ausgang der Grobreinigungsmaschine werden Qualitätsmerkmale in Form von ausgeschiedenem Schmutz und Faserabgang gemessen und entsprechend den gemessenen Werten wird der Druck der in der Grobreinigungsmaschine integrierten Saugquelle geregelt, um die gemessenen Abgang- und Schmutzwerte in erwünschten Grenzen zu halten. Die gemessenen Werte für Abgang und Schmutz werden auch dem Putzereibereichsrechner 24 mitgeteilt. Die grob gereinigten Flocken werden dann dem Mischer 56 zugeführt und dort gemischt, bevor sie an die Feinreinigungsmaschine 58 übergeben werden.
Der Durchsatz des Mischers wird erfaßt und zur Steuerung der Arbeitsgeschwindigkeit der Ballenabtragungsmaschine 53 sowie evtl. der automatischen Ballentransportsysteme im Ballenlager 12 verwendet.
Die gemischten Flocken laufen anschließend durch die Feinreinigungsmaschine 58 und am Ausgang dieser Maschine werden ebenfalls Qualitätsmerkmale in Form des entstehenden Abganges bzw. des ausgeschiedenen Schmutzes gemessen und ggf. wird die Einstellung der Feinreinigungsmaschine über die Regelschleife geregelt, um die gemessenen Werte für Abgang und Schmutz in den erwünschten Grenzen zu halten. Diese Werte werden dem zuständigen Prozeßrechner 24 mitgeteilt.
Nach Durchlaufen des Schachtes 60 wird das Flockenmaterial in der Karde 62 kardiert. In der Karde werden einerseits die Nummer des Kardenbandes sowie der CV-Wert gemessen und zur Regelung der Karde durch eine interne Regelschleife ausgenutzt. Die entsprechenden Werte können auch auf den Prozeßrechner 24 übertragen werden, damit dieser über den Ablauf in der Karde voll informiert ist. Nachdem die Karde auch eine gewisse Produktion erreichen soll, wird auch hier die Produktion gemessen, und der Betrieb des Mischers wird entsprechend gesteuert und geregelt, damit der Mischer nur so viele Flocken mischt, wie die Karde tatsächlich verarbeiten kann. Hier bieten natürlich die Transportwege innerhalb der Feinreinigungsmaschine sowie der Schacht 60 gewisse Pufferkapazitäten.
Auch bei der Fremdkörperausscheidungseinheit 70, der Metallausscheidungseinheit 72 und der Honigtaubehandlungseinheit 74 sind interne Regelschleifen vorhanden, die die Qualität der erfolgten Ausscheidung bzw. Behandlung ermitteln und auf erwünschte Werte hin regeln. Bei der Dosierungseinheit 68 wird auch die Produktion geregelt, da man schließlich nur einen festgelegten Anteil Abgang mit neuem Material vermischen will.
Weiterhin werden am Ausgang der Karde die Nissenzahl, der Stapel, der Micronaire-Wert, die Farbe, der Abgang, der ausgeschiedene Schmutz und die Faserfestigkeit gemessen und diese Werte müssen ganz bestimmte Kriterien erfüllen. Gelingt es nicht, diese Werte durch Regelung der Karde innerhalb der festgesetzten Grenzen zu halten, so wird zunächst versucht, durch eine Neueinstellung der Feinreinigungsmaschine die entsprechenden Werte zu verbessern. Gelingt dies nicht, so ist es erforderlich, eine Veränderung der Mischverhältnisse vorzunehmen, was durch die Ansteuerung der Ballenabtragungsmaschine erfolgen muß und schließlich auch Auswirkungen auf das Ballenlager hat, was durch die in diese Maschinen eingehenden Pfeile angedeutet ist. Obwohl die entsprechenden Pfeile von den entsprechenden Q-Sensoren der Karde ausgehen, werden die Signale eigentlich vom Bereichsrechner 24 aus weitergeleitet.
Auf alle Fälle erhält der Bereichsrechner 24 laufend die von den entsprechenden Qualitätssensoren gemessenen Werte und hat die Möglichkeit, diese Werte wenigstens vorübergehend zu speichern. Das produzierte Kardenband wird dann in der Bandablagemaschine 64 in Kannen gefüllt, wobei der Betrieb der Kannenfüllköpfe so geregelt wird, daß eine konstante Bandspannung erreicht ist, was mit dem entsprechenden Hinweis in Fig. 2 neben der Kannenfüllmaschine 64 zum Ausdruck gebracht wird.
Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei den Strecken 76 und 78 interne Regelungen vorgesehen sind, die bestimmte Qualitätsmerkmale in bestimmten Grenzen halten. Es handelt sich hier beispielsweise um die produzierte Bandnummer, den CV-Wert, den Stapel und die Farbe, auch kann das Spektrogramm gemessen und geregelt werden. Alle die gemessenen Werte werden an den zustandigen Prozeßrechner 26 übergeben.
Auch die Kämmereivorbereitungseinheit ist an den Prozeßrechner 26 angeschlossen, damit der Rechner stets den Betriebszustand dieser Einheit kennt.
Weiterhin werden bei der Kämmaschine 84 des Vorwerksbereiches Qualitätsmerkmale in Form der Bandnummer, des CV-Wertes, des Stapels und des Micronaire-Wertes gemessen und zur internen Regelung der Kämmaschine verwendet. Auch werden diese Werte an den zuständigen Prozeßrechner 26 übertragen.
Gelingt es nicht, die vorgegebenen Bereiche der entsprechenden Qualitätsmerkmale einzuhalten, so müssen evtl. Korrekturen für den Stapel und den Micronaire-Wert vorgenommen werden. Diese Korrektur wird durch eine Neueinstellung der Ballenabtragungsmaschine vorgenommen, d.h. die Mischungsverhältnisse der einzelnen Provenienzen werden geändert. Obwohl der entsprechende Pfeil direkt von der Kämmaschine 84 zu der Ballenabtragungsmaschine 54 führt, wird in der Tat die Notwendigkeit der Korrektur vom Prozeßrechner 26 erkannt und über das lokale Netz 42 dem Prozeßrechner 24 des Putzereibereiches mitgeteilt und die entsprechende Änderung der Mischverhältnisse wird von diesem Rechner vorgenommen, entsprechend dem Vorgehen bei einer Korrektur aufgrund von Unstimmigkeiten bei den Qualitätsmerkmalen am Ausgang der Karde 62.
Am Ausgang der Offenendspinnmaschine wird der sogenannte 4K-Wert (Angaben zu der Häufigkeit von Dickstellen/Dünnstellen, Moire-Werte und lange Dickstellen) sowie das Spektrogramm gemessen und durch einen internen Regelungskreis geregelt. Gelingt es nicht, diese Werte durch den internen Regelungskreis in die erwunschten Bereiche hineinzuregeln, so muß einer Korrektur bei der Karde und evtl. auch bei der Strecke vorgenommen werden, was mit den entsprechenden Pfeilen in den Fig. 2, 3 und 4 angedeutet ist. Auch hier werden aber in der Praxis die gemessenen Werte für die Qualitätsmerkmale in den Prozeßrechner 28 des Spinnereibereiches eingegeben und dieser entscheidet über die Notwendigkeit eines Regeleingriffes bei der Karde oder evtl. bei der Strecke. Wenn eine solche Korrektur beschlossen ist, so wird dies dem zuständigen Prozeßrechner 24 bzw. 26 mitgeteilt und die entsprechende Neueinstellung bzw. der entsprechende Regeleingriff wird vom zuständigen Rechner durchgeführt.
Sollte es sich statt um eine Offenendspinnmaschine um ein neues Spinnverfahren handeln, so werden genau die gleichen Werte gemessen und geregelt, was durch die entsprechenden Hinweise in Fig. 4 ersichtlich ist. Auch hier werden die entsprechenden Werte für die Qualitätsmerkmale dem Prozeßrechner 28 des Spinnereibereiches mitgeteilt, der die entsprechenden Änderungen dann über den angeschlossenen Prozeßrechner 24 bzw. 26 vornimmt.
Bei dem Beispiel des Flyers 92 der Fig. 4 werden als Qualitätsmerkmale Luntenbruchzustände, Luntenspannungswerte und die Vorgarnnummer gemessen und intern geregelt. Die gemessenen Werte werden auch dem zustandigen Prozeßrechner 28 des Spinnereibereiches mitgeteilt.
Bei der Ringspinnmaschine werden Qualitätsmerkmale wie die Fadenspannung, evtl. der 4K-Wert und auch evtl. die Haarigkeit gemessen. Gelingt es nicht, diese Werte über einen internen Regelungskreis in Griff zu bekommen, so muß eine Korrektur bei der Karde, bei der Kämmaschine und evtl. bei der Strecke vorgenommen werden, was durch den entsprechenden Pfeil in Fig. 4 bzw. in den Fig. 2 und 3 angedeutet ist. Auch hier erfolgt die Korrektur mit Hilfe des zuständigen Prozeßrechners 28.
Beim Spuler 96 wird wiederum der 4K-Wert gemessen und zur internen Regelung der Arbeitsweise des Spulers herangezogen. Nach dem Spuler kann man auch evtl. die Fasermischung und evtl. auch die Haarigkeit des Garnes kontrollieren. Man kann auch das Arbeitsvermögen, die Garnnummer, den CV-Wert und evtl. den Classimat-Wert nach dem Spuler messen und dazu ausnützen, um eine Korrektur bei der Ringspinnmaschine 94 vorzunehmen. Alle diese gemessenen Werte werden, wie mit der Bezeichnung PS angedeutet, dem Prozeßrechner 28 mitgeteilt und evtl. Korrekturmaßnahmen an der Ringspinnmaschine werden vom Prozeßrechner 28 aus befohlen.
Sollte es sich herausstellen, daß die Haarigkeit außerhalb der zulässigen Grenzen liegt, so wird dies vorwiegend dadurch berücksichtigt, daß ein Alarm ausgelöst wird, so daß man genau untersuchen kann, wo diese Haarigkeit ihre Ursache hat.
Schließlich werden alle verpackten und etikettierten Spulen in der Ausgangserfassungsstation 106 erfaßt und die entsprechenden Werte werden im zuständigen Prozeßrechner gespeichert und stehen dort dem Betriebsleitrechner zur Verfügung. Es kann sich hier um reine Mengenangaben, klassifiziert nach Garnnummer und Garneigenschaften, oder auch um Angaben zu den jeweiligen Lagerplätzen handeln, im letzten Fall, sofern das Spulenlager computerisiert ist, beispielsweise so, daß die Transportsysteme und Lagerplätze vom Rechner aus geregelt bzw. vorgegeben werden.
Schließlich soll betont werden, daß die Einteilung der Maschinen in die angegebenen Bereiche zwar als vorteilhaft angesehen wird, jedoch nicht zwingend ist. D.h. die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen können anders gewählt werden als hier beschrieben.
Dies bedeutet, daß die "Dreiteilung" der Spinnereilinie, nämlich in die drei Bereiche "Putzerei", "Vorwerk" und "Spinnerei" (in einem Spinnsaal) als besonders wichtig angesehen wird.
Die Putzerei kennzeichnet sich durch einen kontinuierlichen Materialfluß (pneumatisches Transportsystem) und endet mit der Karde.
Der "Spinnsaal" kennzeichnet sich durch eine Vielzahl von einzelnen Bearbeitungsstationen (Spinnstellen) und es entstehen hier besondere Probleme, die spezieller Lösungen bedürfen.
Der "Vorwerk-"Bereich kennzeichnet sich durch einen diskontinuierlichen Materialfluß (in Behältern) und hängt stark von dem Endprodukt ab (z.B. gekämmtes Material / nur kardiertes Material).
Die Indentifizierung des Vorwerkbereiches als eines eigenen Bereiches und seine Integration in die Gesamtbearbeitungslinie wird als besonders wichtig für die vorliegende Anmeldung angesehen.
Es muß betont werden, daß die vorliegende Erfindung immer auf der gewünschten Beziehung zwischen Qualität und Produktionsgeschwindigkeit beruht. Es bestehen die folgenden strategischen Möglichkeiten:
Diese Möglichkeiten werden einfach ausgedrückt, um die Tatsache klarzustellen, daß die vorliegende Erfindung nicht nur auf das Erreichen einer vorbestimmten Qualität gerichtet ist.
Die vorliegende Erfindung umfaßt, wie im einzelnen vorstehend erklärt wurde, das Messen von Qualitätseigenschaften und Produktionsgeschwindigkeiten an einzelnen Maschinen mit dem Ziel, grundsätzlich zunächst eine Korrektur an der bestimmten Maschine zu versuchen und auszuführen, an der die Qualitäts- oder Produktionsmerkmale gemessen wurden, falls die gemessenen Werte nicht den angestrebten Werten entsprechen. Falls dies nicht möglich ist, wird ein Versuch unternommen, die gemessenen Werte durch Korrektur an einer vorhergehenden Maschine im gleichen Bereich zu korrigieren. Falls dies nicht möglich ist, wird die Korrektur an einer früheren Stufe, d.h. an einer Maschine in einem vorhergehenden Bereich der Produktionslinie vorgenommen.
Diese Änderungen an einer vorhergehenden Maschine des gleichen Bereiches oder an einer vorhergehenden Maschine in einem vorhergehenden Bereich können erfindungsgemäß vollautomatisch ausgeführt werden. Das trifft besonders für die Regulierung und Korrektur von Maschinen im "Putzerei-"Bereich zu.
Für praktische Zwecke reicht es jedoch vollständig aus, und ist zur Erhöhung des Kundenvertrauens anzustreben, wenn jede Änderung, die über die interne Regelung einer Einzelmaschine hinausgeht, zuerst durch das Computersystem der Bedienungsperson vorgeschlagen wird, die dann unter Benutzung ihrer eigenen Erfahrung und ihres Urteilsvermögens eine Auswahl treffen kann, ob sie den Vorschlag annimmt oder nicht. Damit werden alle Korrekturen, die dem Computer bei einer vorhergehenden Maschine des gleichen Bereiches oder einer Maschine in einem vorhergehenden Bereich notwendig erscheinen, zuerst der Bedienungsperson oder der Leitung vorgeschlagen, bevor sie ausgeführt werden. Falls die Bedienungsperson oder der Leiter den Vorschlag annimmt, kann er dies dem Computersystem durch einen einfachen Annahmebefehl anweisen, und das Computersystem führt dann je nach dem die Korrektur entweder an der vorhergehenden Maschine des gleichen Bereiches oder der betreffenden Maschine in einem fruheren Bereich aus. Damit erhält die Bedienungsperson die Chance, an der Entscheidungsfindung teilzunehmen, wobei der Vorschlag und die Ausführung des Vorschlages automatisch durch den Computer behandelt werden.