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專家系統於紡織產業之應用探討

前言
在此專業化(Specialization)的社會，企業界甚或紡織業界於員工的訓練上花費不
貲。然而，具專業技術的員工又往往流動性很大，即使不跳槽也因為個人的問題
在緊要關頭不見人影或面臨退休的問題；其次，專業人員所作的決策也經常受情
緒的影響而前後不一致。因此，如何能將專業人員的知識經驗輸入電腦，永久為
企業所用，已愈來愈為企業所關注[1]。專家系統是目前人工智慧中被視為最具
實用價值的技術，世界各國企業界已發現專家系統在許多方面均有很大的應用潛
力，包括機械故障與產品缺陷之診斷、生產製程之規劃、產品分析與設計、財務
稅務規劃、投資設計組合、法律問題諮詢等，並且體認到應用專家系統技術，可
以達到專家知識分享化、融合化、邏輯化、系統化、永續化、標準化的效果，進
而達到節省成本、提昇品質的目的[3]。本文之目的在於探討有關專家系統於紡
織產業上之應用。

專家系統於紡織產業之應用
專家系統於紡織產業的應用方面，國外已陸續研發各製程相關應用系統，而國內
於紡織相關製程之研發則尚屬起步階段，以下分別由應用專家系統建置紡織領域
知識特點分析、國內、外紡織製程專家系統及由中國紡織中心目前所執行之機能
性服飾品專家系統分別探討之。

一、應用專家系統建置紡織領域知識特點分析:
紡織業者甚或一般企業界對於專家經驗知識，多採用傳統的保存與傳承方式，即
將其寫成文獻保存或直接傳授給他人，然而新手得需花費大量時間來解讀這些複
雜難以理解的文獻或報告，且專家也需花費很多時間來編修文獻或傳授，再說新
手訓練完後，同樣面臨升遷、退休或離職，及累積的經驗知識流失的問題；另外
就紡織領域的專家而言，亦容易受限於時間、空間及周遭環境的影響，除了知識
銜接不完整外，也有專家間意見不一致的情形發生。而專家系統的建立，即能改
善上述問題，而且因為專家系統於程式的維護與撰寫上，並不需要複雜的技術文
件，因此新手容易承接原系統，並於短時間內進入狀況，讓公司源源不斷的正常
運作。
以下探討以專家系統建立紡織業專家領域知識，於知識傳承性、與領域專家相較
之特點分析[3]。
(一)知識傳承性：
紡織專家日積月累，長期培養的經驗知識，可能因升遷、退休、離職等因素，而
有流失之虞，造成技術銜接不完整的問題，間接或直接影響公司整體的營運情
形。而專家系統為以知識法則為依據，以推理為方法之智慧型程式，其特點如下：

性質	特點
方便性	可免除文獻查閱的麻煩
信賴性	可顯示整個推理過程，增進使用者對解答者的信心與理解
永續性	可免除因升遷、退休造成所累積的經驗知識流失的問題
經濟性	可大量複製達到經濟效益


表1、專家系統之知識傳承性



(二)紡織業專家系統與紡織專家之比較

將專家系統與人類領域專家相比較，可發現紡織業專家系統有如下特點，詳見表2。

性質	專家系統	紡織領域專家
1.時效性	可輕易將訊息經由網路通訊方式立即傳送	專家的派遣費時費錢
2.空間性	可將訊息傳送至任何所需地點	專家容易受工作環境之限制
3.時間性	可24小時工作	專家需要休息
4.整合性	知識法則較易整合	專家受人際溝通的限制
5.合理性	基於一定的邏輯推理原則進行推理	專家之推理經常不符合邏輯推理原則，且易受心理、生理狀況而影響判斷
6.周延性	可考慮知識庫中所包含的所有可能解答	時間及記憶所限，而不夠周延

表2、專家系統與人類領域專家之比較

二、國內、外紡織業專家系統研發狀況
1980年中期以前，在紡織界上仍未有關專家系統的報導提出，但是自從1987年以
後，國外專家系統於紡織應用的發展逐漸普遍，至於專家系統在紡織領域的應用
方面，涵蓋紡織各製程: 纖維、紡紗、織布、染整而至服裝，包括產品分析與品
質改善、生產製程規劃、機械故障與產品缺陷之診斷等[4]。
以下分別介紹國內、外於紡織產業相關製程發展之專家系統及紡織中心目前所執
行的機能性服飾品專家系統：
(一)國內、外紡織專家系統
(1)名稱：纖維辨識專家系統[5]
應用範圍：纖維
說明：該系統集合了大量的專家知識，除了對人類專家的直接諮詢外，更包括了
許多紡織上的文獻記載與報導。其歸納問題的方式採用規則逆向推演方法，即將
所觀察得到的事實逐一輸入，來反推導致這些觀察現象的是何種纖維。
(2)名稱：應用專家系統於纖維鑑別[6]
應用範圍：纖維
說明：該系統是以歸納式學習的工具產生有關纖維鑑別之知識法則，而有關纖維
之判別的推理是以法則式推理工具進行，但此系統目前只限於溶劑法及顯微鏡法
之纖維鑑別。
(3)名稱：棉花紗線性能預測[7]
應用範圍：棉紗
說明：該系統為應用已知的經驗公式及傳統的統計方法，再納入該領域之專家知
識，將其整合成專家系統，可連接棉花纖維與棉花紗線之關係，即經由棉花纖維
之相關資料可預測其紗線性能(如：強力、伸度、非均勻率、疵點等)
(4)名稱：棉紗出口之專家系統[8]
應用範圍：棉紗
說明：為有關印度出口棉紗之市場決策設計之專家系統。該系統可縱覽由印度出
口特定棉紗之國際貿易情形；另外也將物件導向(Object-Oriented)設計概念融入
傳統的專家系統模型。
(5)名稱：棉紡故障診斷專家系統[9]
應用範圍：紡紗
說明：應用擴展模糊Petri網，確切地處理棉紡領域中一些具有模糊性質的專家知
識，並經由推理算法，構造之棉紡故障診斷專家系統。應用於棉紡生產過程中快
速診斷故障，提供專家決策方案，達到品質控制之目的。
(6)名稱：噴氣織機停機診斷專家系統[10]
應用範圍：織布
說明：所有的噴氣織機之製程參數為完全無人工干預之情形下，接到由專家系統
之中央計算機所傳來之指令後，織機上的微執行機構會自動執行這些命令，將機
器予以調節，使其保持最優化。
(7)名稱：紡紗診斷專家系統[11]
應用範圍：紡紗
說明：該系統不斷地監視及分析有問題的絡筒單元，並經由專家系統對所收集到
的信息進行分析處理後，隨時提出相應的改進建議。
(8)名稱：織機即時診斷諮詢專家系統[11]
應用範圍：織布
說明：當故障發生時，分析系統即會自動啟動，並根據儲存於計算機內知識庫裏
的知識，系統能夠對應該檢查相對零件，及如何改變製程參數並提出建議。(9)
名稱：還原染料組合的最適級數[4][12]

應用範圍：染整
說明：根據Donnan染色公式所發展出來之適合任何一種染色處理過程的綜括性
模式，應用Kulbekamunk理論來探討在不同染料之用量下，分別會對於染過色或
未染色的底布有何影響。其目的在於預測各種染料不同的組合下，染色性質對一
些製程參數改變時，所反應出來的靈敏程度。

(10)名稱：織物疵點檢驗專家系統[13]

應用範圍：織布

說明：該系統利用攝影機作為檢測頭，攝取織物疵點之影像，並以影像處理分析
技術及圖形識別方法對檢測到的疵點進行分類，該檢驗速度可達100m/min。

(11)名稱：服裝裁剪專家系統[14]

應用範圍：服裝

說明：該系統為利用現有的服裝裁剪知識與服裝裁剪專家的經驗，對知識進行規
則處理與推理，所設計之服裝裁片具有人工專家所裁之水準，提高了裁剪品質，
減輕了龐大的勞動力，彌補人工裁剪之不足(如：有限的記憶力、繪圖速度慢、
準確性差等)，提高服裝工業的經濟效益。

將以上所介紹之紡織專家系統，依前面所提及的專家系統應用面，由應用之問題
特性及決策目標將其歸納後，可詳見表3。

系統名稱	問題特性	決策目標
1.纖維辨識專家系統	判斷型	纖維類別
2.應用專家系統於纖維鑑別	判斷型	纖維類別
3.棉花紗線性能預測	預測型	紗線性能
4.棉紗出口之專家系統	規劃型	棉紗出口
5.棉紡故障診斷專家系統	診斷型	棉紡生產故障
6.噴氣織機停機診斷專家統	診斷型	織機停機原因
7.紡紗診斷專家系統	監控型	絡筒單元作業
8.織機即時診斷諮詢專家系統	診斷型	織機製程
9.還原染料組合的最適級數	監控型	還原染料組合
10.織物疵點檢驗專家系統	判斷型	織物疵點
11.服裝裁剪專家系統	設計型	服裝裁剪

表3、紡織產業應用專家系統分析

由表3資料可知，依問題特性分析，就11套紡織專家系統而言，以診斷型及判斷
型居多，其次為監控型，而預測型、規劃型與設計型較少；另由決策目標分析，
大多屬於紡織製造過程之診斷應用，其他類型的應用則較少。

(二)機能性服飾品專家系統

服飾用紡織品的最終用途除了要求能有防護的作用外，在生活水準日益提升的今
日，尚需結合款式、花色的設計，以迎合消費者在主觀知覺上的滿足感，但其實
還是以能夠使人在穿著時感到舒適為最重要。過去一般人會憑著自己經驗的累積
來選擇在什麼樣的環境條件下應該穿何種材質、厚薄的衣服，但由於人之生理調
節，除了隨環境變化外，亦會隨著不同活動程度而有所變化，在此交互影響之下，
如能預先對衣服材質的一些影響舒適的因素加以瞭解，對於一個廠商而言，即可
根據這些因素來選擇所需的纖維材質、紗線粗細、組織結構及整理加工，再配合
衣服合身性的設計，以開發出一件舒適的衣服；而對於一位消費者而言，則可以
更清楚地由衣服所標示的功能指標，來判斷並選擇符合自己所需的衣服，以達舒
適的功效。

由於上述提及的困擾及關鍵點，本中心著手進行以專家系統建立機能性服飾品相
關技術之規劃，於四年的科案計畫中，將陸續研發吸濕排汗性、蓄熱保溫性、防
護性及衛生保健之機能性服飾品專家系統，目前本中心所執行的吸濕排汗性之機
能性服飾品專家系統，該系統為針對廠商之需求，預期建立完成後，能掌握機能
性服飾品關鍵技術，給予產品品質定位，提供最佳品質搜尋途徑，讓產品功能及
品質能有效驗證，並提昇工廠自行品質保證能力。

以下簡單介紹目前研發的機能性服飾品專家系統研究架構(如圖1所示)及知識庫
設計之各項資料。

圖1、機能性服飾品專家系統之基本架構

知識庫設計之各項資料：

(1)基本資料：

包括織物之編號、成份、組織、支數或丹尼、厚度、重量、膨鬆密度、樣布來源
等。

(2)機能性資料：

包括織物之保溫性、舒適性、吸水性、乾燥速率等，可由表4表示。

性質	測試項目
保溫性(keeping warmth)	熱阻抗值(clo)
舒適性(comfort)	透濕指數(im)、舒適範圍(w/m2)、透氣性 (cm3/cm2/s)
吸水性(water absorption)	30秒擴散面積(cm2)、30秒擴散現象
乾燥速率(dry rate)	乾燥速率(%/min)

表4、機能性相關測試項目

(3)物、化性測試：

包括織物之抗起毬、耐汗等。

(4)客觀評估測試：

包括織物之16項力學特性值、基本手感值等。

結論

國內於紡織相關製程之專家系統研究則尚屬起步階段，實際研發且應用於製程上
者並不多，現有的應用系統大多仍屬於傳統式資料庫管理。本文認為專家系統在
國內紡織界上的應用仍有相當多的發展空間；亦唯有透過專家系統的建立，才能
將紡織業知識經驗完整的傳承延續。

謝誌

本文係執行經濟部科技專案所達成之成果，並承蒙叡揚資訊股份有限公司陳明杰
顧問指導，特此致謝。

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(中國紡織工業研究中心紡織試驗部　張碧蘭)