紡織行業(yè)智能制造系統(tǒng)解決方案典型分析

1、紡織行業(yè)智能制造系統(tǒng)解決方案典型分析1.智能制造發(fā)展現(xiàn)狀從全行業(yè)看，2017 年，規(guī)模以上紡織企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入達(dá)到68935.65 億元，是1978 年的 145.67 倍，占全國規(guī)模以上工業(yè)的 5.9%；2017 年紡織品服裝出口2745.1 億美元，是 1978 年的 127.4 倍，占全國出口總額比重 12.13%，占全球紡織品服裝貿(mào)易總額比重36.8%，全行業(yè)凈創(chuàng)匯 2419 億美元，占全國的57.3%。中國紡織工業(yè)的發(fā)展，發(fā)揮了作為國民經(jīng)濟(jì)傳統(tǒng)支柱產(chǎn)業(yè)、重要的民生產(chǎn)業(yè)和國際競爭優(yōu)勢明顯的產(chǎn)業(yè)的重要作用。作為傳統(tǒng)制造業(yè)，我國紡織產(chǎn)業(yè)如何通過自動化、數(shù)字化實現(xiàn)升級發(fā)展一直是產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)思考的

2、問題。經(jīng)過幾年的建設(shè)，有19個項目列入了工信部智能制造試點(diǎn)示范，25 個項目列入國家智能制造新模式和標(biāo)準(zhǔn)驗證平臺專項支持。從目前情況看，行業(yè)中設(shè)備自動化、數(shù)字化改造力度較大， 設(shè)備聯(lián)網(wǎng)、生產(chǎn)實時監(jiān)控成效明顯；化纖長絲生產(chǎn)線的數(shù)字化和自動化水平在紡織行業(yè)最為領(lǐng)先，紡紗生產(chǎn)線在近兩年內(nèi)可實現(xiàn)夜間無人值守，紡紗過程的無人化將可以實現(xiàn)；電腦橫機(jī)和經(jīng)編設(shè)備的數(shù)字化帶動了針織生產(chǎn)的整體智能水平；印染行業(yè)生產(chǎn)工藝流程的自動化控制越來越廣泛，代表性的數(shù)字化印染工廠初步形成；非織造布全流程自動化以及前端加料與后端分切、卷繞、包裝自動化已有進(jìn)展；服裝縫制單元自動化水平明顯提升，縫紉過程實現(xiàn)吊掛化，服裝智能制造整體

3、解決方案日趨成熟，服裝大規(guī)模個性化定制與協(xié)同制造得到發(fā)展；家紡的毛巾、床品等品類的智能生產(chǎn)逐步興起，智能輸送、智能懸掛、智能倉儲取得較大進(jìn)步。2.智能制造面臨問題我國紡織工業(yè)特別是排頭兵企業(yè)的智能制造取得了較大的進(jìn)步，但整體行業(yè)看，仍存在一些亟待解決的需求和問題，具體歸納如下：表2-19：智能制造【問題需求】一覽表分類方案類別問題和需求整體方案智能工廠企業(yè)智能運(yùn)營程度低染整等關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源和水資源消耗大數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配、聯(lián)動問題大局部方案研發(fā)環(huán)節(jié)智能制造共性技術(shù)、裝備技術(shù)研發(fā)落后生產(chǎn)環(huán)節(jié)工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低紡織裝備互聯(lián)互通生產(chǎn)工藝落后物流環(huán)節(jié)人力成本居高1)企業(yè)智能

4、運(yùn)營水平較低目前德國、 美國和日本等國在紡織企業(yè)智能運(yùn)營方面做了一定的研究與應(yīng)用，國內(nèi)紡織企業(yè)在智能運(yùn)營方面仍處于初步運(yùn)行階段。紡織行業(yè)需在化纖紡絲、紡紗、織造、非織造、染整、服裝和家紡等重點(diǎn)領(lǐng)域進(jìn)一步開展智能化的技術(shù)研發(fā)與試點(diǎn)示范，加快建設(shè)和普及紡織智能工廠、數(shù)字化產(chǎn)線，整體提升紡織企業(yè)的智能化運(yùn)營水平。2)部分關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源和水資源消耗大染整是紡織產(chǎn)業(yè)鏈中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，關(guān)系紡織品服裝的色彩和功能，也是對節(jié)能減排影響較大的子行業(yè)。在生產(chǎn)過程中，產(chǎn)品的能耗、水耗及重點(diǎn)行業(yè)污染物排放較高，后續(xù)污染物的處理及回用也非常值得關(guān)注。3)設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配、聯(lián)動問題大與美國、歐盟、日本等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)相比，我

5、國紡織行業(yè)領(lǐng)域智能制造技術(shù)總體落后，主要表現(xiàn)在紡織制造的裝備、傳感器、專用控制器件、控制軟件、工業(yè)軟件等軟硬件基礎(chǔ)能力相對弱，核心技術(shù)缺失，共性技術(shù)不足，高端裝備、關(guān)鍵部件和基礎(chǔ)件大多依靠進(jìn)口引進(jìn)，或通過引進(jìn)、消化和吸收進(jìn)行二次開發(fā)，造成設(shè)備運(yùn)行匹配、難以聯(lián)動的問題。4)智能制造共性技術(shù)、智能裝備技術(shù)研發(fā)落后在紡織產(chǎn)業(yè)，涉及傳感、控制、檢測、數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)等智能制造的共性技術(shù)和相關(guān)工序連接機(jī)器人及專用機(jī)器人、紡織智能裝備專用基礎(chǔ)件、紡織裝備制造等紡織智能裝備技術(shù)的研發(fā)都需要進(jìn)一步升級。5)工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大，缺少智能化解決方案近幾年紡織行業(yè)生產(chǎn)過程中，改善工人勞動強(qiáng)度和工作環(huán)境的自動化設(shè)備不斷推陳

6、出新，但部分轉(zhuǎn)運(yùn)、搬運(yùn)和檢測環(huán)節(jié)工人的勞動時間和勞動強(qiáng)度依然很大，仍需付出較多的體力勞動。6)加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低如在合成纖維子行業(yè)，設(shè)備集成度高、自動化程度高，但與此同時， 高自動化水平和生產(chǎn)效率使得控制參數(shù)調(diào)整的風(fēng)險高，一旦控制參數(shù)設(shè)置錯誤將造成難以估計的生產(chǎn)損失。所以，如果核心技術(shù)人員流失且工藝參數(shù)設(shè)置依據(jù)保存不當(dāng)，將會形成信息斷點(diǎn)，導(dǎo)致控制系統(tǒng)可調(diào)節(jié)的工藝參數(shù)越來越少，生產(chǎn)裝置的可控性越來越差，最終影響加工精準(zhǔn)度、生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。7)紡織行業(yè)各裝備缺少互聯(lián)互通目前國外新型智能紡織設(shè)備都自帶有智能通信接口，且控制通信容量比較大，設(shè)備互聯(lián)互通水平高，國內(nèi)的紡織設(shè)備雖具備了一定的數(shù)字化

7、、自動化水平，也具備了一些智能化功能，但國內(nèi)紡織設(shè)備互聯(lián)互通標(biāo)準(zhǔn)缺失，各裝備的互聯(lián)互通仍有較大的市場空間。8)生產(chǎn)工藝落后部分紡織企業(yè)仍存在工藝落后的情況，相比國外能實現(xiàn)大多數(shù)紡織設(shè)備高精度運(yùn)動控制和工藝仿真，我國的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝和參數(shù)仿真水平有待進(jìn)一步提升。未來在研發(fā)工藝技術(shù)和制定標(biāo)準(zhǔn)公共技術(shù)服務(wù)平臺等方面也有待進(jìn)一步完善。9)人力成本居高紡織產(chǎn)業(yè)中人員流動性較強(qiáng)，企業(yè)綜合管理成本較高。加之該產(chǎn)業(yè)多分布于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，招工難招工貴等問題日趨嚴(yán)峻，使得紡織行業(yè)人力成本居高。3.解決方案及效果針對上述問題和需求，供應(yīng)商提供了不同模式的解決方案。表2-20：智能制造【問題需求-解決方案】對照一覽表分

8、類方案類別問題和需求解決方案整體方案智能工廠·企業(yè)智能運(yùn)營程度低·染整等關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源和水資源消耗大·方案·方案數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配、聯(lián)動問題大方案局部方案研發(fā)環(huán)節(jié)智能制造共性技術(shù)、裝備技術(shù)研發(fā)落后生產(chǎn)環(huán)節(jié)·工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大·加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低·紡織裝備互聯(lián)互通·生產(chǎn)工藝落后·方案·方案·方案·方案物流環(huán)節(jié)人力成本居高方案問題需求：企業(yè)智能運(yùn)營程度較低解決方案：服裝個性化定制解決方案預(yù)期目標(biāo)：打造柔性生產(chǎn)能力，在一條流水線上制造出靈活多變的個性化產(chǎn)品。具體內(nèi)容：青島

9、紅領(lǐng)將互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)融入大批量定制，方案將設(shè)計、制造和銷售整合在一起，以創(chuàng)新平臺做“人人研發(fā)設(shè)計”，以電商做“渠道”，使制造環(huán)節(jié)不再受制于人。實現(xiàn)目標(biāo)：定制西裝從接單到出貨最長只需用時7 天，滿足了市場的個性化需求和快速反應(yīng)、迅速交貨的要求；實現(xiàn)了個性化手工制作與現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)協(xié)同的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變。問題需求：企業(yè)智能運(yùn)營程度較低解決方案：錦綸全流程智能工廠解決方案預(yù)期目標(biāo)：提高生產(chǎn)的自動化、智能化水平，節(jié)能增效；研發(fā)生產(chǎn)控制和管理信息系統(tǒng)，對產(chǎn)品實行實時監(jiān)控和質(zhì)量追溯。具體內(nèi)容：義烏華鼎股份會同北自所、杭州電子科技大學(xué)、浙江理工大學(xué)、山東萬騰電子科技公司和義烏市五洲新材料等單位成立產(chǎn)學(xué)研用一

10、體化聯(lián)合體，共同打造全流程錦綸生產(chǎn)智能工廠。該項目主要包含智能切片配送技術(shù)、智能絲餅管理技術(shù)、生產(chǎn)數(shù)據(jù)分析技術(shù)、智能立體倉庫技術(shù)和螺桿加熱、環(huán)吹風(fēng)及精密卷繞技術(shù)。實現(xiàn)目標(biāo)：在線檢測系統(tǒng)可對新產(chǎn)品進(jìn)行快速、高效檢測，可產(chǎn)品研制周期縮短30%以上。產(chǎn)品優(yōu)品率得到提高，產(chǎn)品非 AA 優(yōu)等品率降低 44.4%，生產(chǎn)效率提高 50%，單位產(chǎn)值能耗可降低 25%。問題需求：染整等關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源和水資源消耗大解決方案：全流程自動化染色解決方案預(yù)期目標(biāo)：推動印染行業(yè)向集約化、規(guī)模化、綠色化發(fā)展。具體內(nèi)容：研制并應(yīng)用筒子紗數(shù)字化自動染色成套技術(shù)與裝備，變“小零散”的傳統(tǒng)印染為“綠巨人”的現(xiàn)代印染。實現(xiàn)目標(biāo)：該裝備

11、使染色一次合格率達(dá)到了95%以上，設(shè)備運(yùn)行可靠率由原來57%提高到95%，噸紗節(jié)水27%、節(jié)電12.5%、污水排放減少26.7%。問題需求：設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配聯(lián)動問題解決方案：千噸級碳纖維智能制造解決方案預(yù)期目標(biāo)：解決碳纖維生產(chǎn)過程中設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配聯(lián)動問題，降低碳纖維的生產(chǎn)成本，提高碳纖維品質(zhì)和生產(chǎn)效率。具體內(nèi)容：中復(fù)神鷹千噸級碳纖維智能制造項目采用工業(yè)機(jī)器人、電子標(biāo)簽、條碼、分布式控制系統(tǒng)（DCS）、可編程邏輯控制器（PLC）、數(shù)據(jù)采集系 統(tǒng)（SCADA）、在線無損檢測系統(tǒng)設(shè)備、智能物流與倉儲等 16 種以上核心智能制造裝備的創(chuàng)新應(yīng)用，以期提高聚合單元智能化。實現(xiàn)目標(biāo)：實現(xiàn)聚合單元智能化程度

12、95%以上，紡絲單元智能化程度98%以 上，碳化單元智能化程度95%以上，溶劑分離單元智能化程度98%以 上，倉儲系統(tǒng)智能化程度95%以上；采用千噸級碳纖維智能制造新模式應(yīng)用技術(shù)后生產(chǎn)效率提高20%以上，運(yùn)營成本降低20%以上，產(chǎn)品研制周期縮短30%以上，產(chǎn)品不良品率降低20%以上，單位產(chǎn)值能耗降低10% 以上。問題需求：工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大解決方案：滌綸長絲熔體直紡智能制造解決方案預(yù)期目標(biāo)：優(yōu)化工藝、降低成本、高企業(yè)整體效率。具體內(nèi)容：福建百宏通過滌綸長絲紡絲工程模擬計算系統(tǒng)及工藝優(yōu)化技術(shù)引進(jìn)全自動落筒系統(tǒng)和全自動包裝生產(chǎn)線，實現(xiàn)智能化生產(chǎn)，打造數(shù)字智能化企業(yè)，自主開發(fā)了熔體直紡滌綸長絲紡絲的

13、工藝優(yōu)化系統(tǒng)。實現(xiàn)目標(biāo)：模擬計算系統(tǒng)及工藝優(yōu)化技術(shù)提升了熔體直紡滌綸長絲產(chǎn)品品質(zhì)，指導(dǎo)了細(xì)旦等新產(chǎn)品開發(fā)，產(chǎn)品開發(fā)周期從 180 天縮短到 150 天。生產(chǎn)制造與管理，減少工人 1000 人，產(chǎn)品雙 A 率從 96%提高到 98%，加強(qiáng)了成本管理和綜合調(diào)度 ，實現(xiàn)少人工廠的目標(biāo)。問題需求：加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低解決方案：化纖新材料大數(shù)據(jù)分析解決方案預(yù)期目標(biāo)：提高合成纖維的質(zhì)量，提升加工精度和生產(chǎn)效率。具體內(nèi)容：聯(lián)合北京三聯(lián)虹普新合纖技術(shù)、電子四院、桐昆集團(tuán)、義烏華鼎錦綸、長樂恒申合纖科技、杭州聚合順新等公司共同搭建合成纖維工業(yè)大數(shù)據(jù)實時控制生產(chǎn)驗證平臺和合成纖維工業(yè)大數(shù)據(jù)管控驗證平臺。實現(xiàn)目標(biāo)

14、：該平臺指導(dǎo)企業(yè)如何利用大數(shù)據(jù)技術(shù)分析產(chǎn)品質(zhì)量、提升全要素生產(chǎn)率和加工精度的方法和路徑，梳理出合成纖維行業(yè)生產(chǎn)組織方式的共性特征和工藝控制相關(guān)的核心要素，幫助企業(yè)打好大數(shù)據(jù)質(zhì)量分析基礎(chǔ)框架， 也推動企業(yè)選擇差別化工藝發(fā)展方向，更尋求多元化品種組合，同時向客戶需求導(dǎo)向的服務(wù)型企業(yè)轉(zhuǎn)型。問題需求：加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低 解決方案：經(jīng)編行業(yè)云平臺解決方案預(yù)期目標(biāo)：獲取設(shè)備底層數(shù)據(jù)，實現(xiàn)信息互聯(lián)互通。具體內(nèi)容：經(jīng)編行業(yè)云平臺以中國電信天翼云為基礎(chǔ)的，依托網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商云網(wǎng)融合優(yōu)勢，打造“一云，兩網(wǎng)，三平臺”為架構(gòu)的新型數(shù)字化技術(shù)行業(yè)云， 對經(jīng)編行業(yè)的人，機(jī)，物，法進(jìn)行管理，對企業(yè)的資產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行全聯(lián)接， 實

15、現(xiàn)數(shù)據(jù)全融合，實現(xiàn)企業(yè)及行業(yè)的數(shù)據(jù)可視、業(yè)務(wù)可管、狀態(tài)可控。根據(jù)經(jīng)編行業(yè)的實際生產(chǎn)情況，梳理出來一整套符合行業(yè)操作流程的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)規(guī)范。實現(xiàn)目標(biāo)：平臺上線后，優(yōu)化了經(jīng)編企業(yè)的生產(chǎn)流程，省去了稱重、產(chǎn)量統(tǒng)計、原材料匹配、績效管理等人工操作環(huán)節(jié)，降低了企業(yè)的數(shù)據(jù)采集成本與采集難度，實現(xiàn)底層設(shè)備數(shù)據(jù)采集的通用性，提升了數(shù)據(jù)解析的效率和生產(chǎn)效率，節(jié)約了人力成本，有效改善生產(chǎn)效率低等問題。問題需求：人力成本居高解決方案：化纖長絲生產(chǎn)智能物流解決方案預(yù)期目標(biāo)：降低人力成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。具體內(nèi)容：江蘇盛虹、福建百宏等十余家化纖龍頭企業(yè)在智能化紡絲環(huán)節(jié)，急需全自動落絲系統(tǒng)和全自動包裝系統(tǒng)的開發(fā)與實施，以替代人

16、工操作。為此，北自所研制了化纖長絲生產(chǎn)的智能物流系統(tǒng)。實現(xiàn)目標(biāo)：該系統(tǒng)實現(xiàn)了滌綸長絲后紡環(huán)節(jié)的信息全跟蹤，可追溯，實現(xiàn)連續(xù)成產(chǎn)，緩解了企業(yè)招工難的問題，為企業(yè)提升產(chǎn)品質(zhì)量、實現(xiàn)信息追溯提供了技術(shù)支撐。4.下一步發(fā)展方向表2-21：智能制造【問題需求-解決方案-發(fā)展方向】對照一覽表分類方案類別問題和需求解決方案發(fā)展方向整體方案智能工廠·企業(yè)智能運(yùn)營程度低·染整等關(guān)鍵環(huán)節(jié)能源和水資源消耗大·方案·方案·培育發(fā)展大規(guī)模個性化定制·建成若干數(shù)字化工廠數(shù)字化產(chǎn)線設(shè)備調(diào)試運(yùn)行匹配、聯(lián)動問題大方案差別化滌綸長絲、錦綸、氨綸成套生產(chǎn)線等研發(fā)環(huán)節(jié)智能制

17、造共性技術(shù)、裝備技術(shù)研發(fā)落后促進(jìn)紡織產(chǎn)業(yè)智能制造共性技術(shù)、裝備技術(shù)， 研發(fā)及應(yīng)用·工人生產(chǎn)勞動強(qiáng)度大·加工精準(zhǔn)度和生產(chǎn)效率低·紡織裝備互聯(lián)互通程度低，有待進(jìn)一步提高·生產(chǎn)工藝落后，有待技術(shù)升級·方案·方案·方案·推動開發(fā)一批新的智能制造裝備·提升國產(chǎn)裝備與工業(yè)軟件應(yīng)用的普適性·產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同供應(yīng)平臺·工藝創(chuàng)新及優(yōu)化局部方案生產(chǎn)環(huán)節(jié)·方案物流環(huán)節(jié)人力成本居高方案進(jìn)一步實現(xiàn)從紡絲、假捻變形到絲餅檢驗分級、包裝、倉儲全流程自動化1)智能工廠培育發(fā)展大規(guī)模個性化定制。制定服裝測量方法標(biāo)準(zhǔn)，推動人體數(shù)據(jù)庫建設(shè)和服裝號型標(biāo)準(zhǔn)制定，提高三維人體測量、服裝3D可視化及模擬技術(shù)的精準(zhǔn)性和實用化。鼓勵建設(shè)消費(fèi)者與生產(chǎn)企業(yè)信息交互平臺、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同供應(yīng)平臺，在服裝、家紡行業(yè)，推廣個性化定制和批量定制，直接對接消費(fèi)需求，用工業(yè)化手段生產(chǎn)個性化產(chǎn)品；2)數(shù)字化產(chǎn)線突破一批關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)差別