纺织行业智能制造系统解决方案典型分析

('纺织行业智能制造系统解决方案典型分析1.智能制造发展现状从全行业看，2017年，规模以上纺织企业主营业务收入达到68935.65亿元，是1978年的145.67倍，占全国规模以上工业的5.9%：2017年纺织品服装出口2745.1亿美元，是1978年的127.4倍，占全国出II总额比重12.13%,占全球纺织品服装贸易总额比重36.8%,全行业净创汇2419亿美元，占全国的57.3%。中国纺织工业的发展，发挥了作为国民经济传统支柱产业、重要的民生产业和国际竞争优势明显的产业的重要作用。作为传统制造业，我国纺织产业如何通过自动化、数字化实现升级发展一直是产业重点思考的问题。经过儿年的建设，有19个项目列入了工信部智能制造试点示范，25个项目列入国家智能制造新模式和标准验证平台专项支持。从目前情况看，行业中设备白动化、数字化改造力度较大，设备联网、生产实时监控成效明显；化纤长丝生产线的数字化和自动化水平在纺织行业最为领先，纺纱生产线在近两年内可实现夜间无人值守，纺纱过程的无人化将可以实现；电脑横机和经编设备的数字化带动了针织生产的整体智能水平；印染行业生产工艺流程的自动化控制越来越广泛，代表性的数字化印染工厂初步形成：非织造布全流程自动化以及前端加料与后端分切、卷绕、包装自动化己有进展;服装缝制单元自动化水平明显提升，缝纫过程实现吊挂化，服装智能制造整体解决方案日趋成熟，服装大规模个性化定制与协同制造得到发展；家纺的毛巾、床品等品类的智能生产逐步兴起，智能输送、智能悬挂、智能仓储取得较大进步。2.智能制造面临问题我国纺织工业特别是排头兵企业的智能制造取得了较大的进步，但整体行业看，仍存在一些亟待解决的需求和问题，具体归纳如卜.：表2-19：智能制造【问题需求】一览表分类方案类别问题和需求1）企业智能运营水平较低整体方案智能工厂企业智能运营程度低染整等关键环节能源和水资源消耗大数字化产线设备调试运行匹配、联动问题大局部方案研发环节智能制造共性技术、装备技术研发落后生产环节工人生产劳动强度大加工精准度和生产效率低纺织装备互联互通生产工艺落后物流环节人力成本居高目前德国、美国和日本等国在纺织企业智能运营方面做了一定的研究与应用，国内纺织企业在智能运营方面仍处于初步运行阶段。纺织行业需在化纤纺丝、纺纱、织造、非织造、染整、服装和家纺等重点领域进一步开展智能化的技术研发与试点示范，加快建设和普及纺织智能工厂、数字化产线，整体提升纺织企业的智能化运营水平。2）部分关键环节能源和水资源消耗大染整是纺织产业链中的关键环节，关系纺织品服装的色彩和功能，也是对节能减排影响较大的子行业。在生产过程中，产品的能耗、水耗及重:点行业污染物排放较高，后续污染物的处理及回用也非常值得关注。3）设备调试运行匹配、联动问题大与美国、欧盟、日本等发达国家和地区相比，我国纺织行业领域智能制造技术总体落后，主要表现在纺织制造的装备、传感器、专用控制器件、控制软件、工业软件等软硬件基础能力相对弱，核心技术缺失，共性技术不足，高端装备、关键部件和基础件大多依靠进口引进,或通过引进、消化和吸收进行二次开发，造成设备运行匹配、难以联动的问题。4）智能制造共性技术、智能装备技术研发落后在纺织产业，涉及传感、控制、检测、数据、网络等智能制造的共性技术和相关工序连接机器人及专用机器人、纺织智能装备专用基础件、纺织装备制造等纺织智能装备技术的研发都需要进一步升级。5）工人生产劳动强度大，缺少智能化解决方案近几年纺织行业生产过程中，改善工人劳动强度和工作环境的自动化设备不断推陈出新，但部分转运、搬运和检测环节工人的劳动时间和劳动强度依然很大，仍需付出较多的体力劳动。6）加工精准度和生产效率低如在合成纤维子行业，设备集成度高、自动化程度高，但与此同时，高自动化水平和生产效率使得控制参数调整的风险高，一旦控制参数设置错误将造成难以估计的生产损失。所以,如果核心技术人员流失且工艺参数设置依据保存不当，将会形成信息断点，导致控制系统可调节的工艺参数越来越少，生产装置的可控性越来越差，最终影响加工精准度、生产效率和产品质量。7）纺织行业各装备缺少互联互通目前国外新型智能纺织设备都自带有智能通信接口，且控制通信容量比较大，设备互联互通水平高，国内的纺织设备虽具备了一定的数字化、自动化水平，也具备了一些智能化功能,但国内纺织设备互联互通标准缺失，各装备的互联互通仍有较大的市场空间。8）生产工艺落后部分纺织企业仍存在工艺落后的情况，相比国外能实现大多数纺织设备高精度运动控制和工艺仿真，我国的产品生产工艺和参数仿真水平有待进一步提升。未来在研发工艺技术和制定标准公共技术服务平台等方面也有待进一步完善。整体方案智能工厂-企业智能运营程度低-染整等关键环节能源和水资源消耗大-方案①・方案③数字化产线设备调试运行匹配、联动问题大方案④局部方案研发环节智能制造共性技术、装备技术研发落后生产环节•工人生产劳动强度大•加工精准度和生产效率低-纺织装备互联互通•生产工艺落后•方案⑤•方案⑥•方案®®-方案⑤物流环节人力成本居高方案⑧发达地区，招工难招工贵等问题日趋严峻，使得纺织行业人力成本居高。3.解决方案及效果针对上述问题和需求，供应商提供了不同模式的解决方案。表2-20：智能制造【问题需求-解决方案】对照一览表问题需求：企业智能运营程度较低解决方案①：服装个性化定制解决方案预期目标：打造柔性生产能力，在一条流水线上制造出灵活多变的个性化产品。具体内容：青岛红领将互联网、物联网等技术融入大批量定制，方案将设计、制造和销售整合在一起,以创新平台做“人人研发设计”，以电商做“渠道”，使制造环节不再受制于人。实现目标：定制西装从接单到出货最长只需用时7天，满足了市场的个性化需求和快速反应、迅速交货的要求：实现了个性化手工制作与现代化工业大生产协同的战略转变。问题需求：企业智能运营程度较低解决方案②：锦纶全流程智能工厂解决方案预期目标：提高生产的自动化、智能化水平，节能增效；研发生产控制和管理信息系统，对产品实行实时监控和质量追溯。具体内容：义乌华鼎股份会同北自所、杭州电子科技大学、浙江理工大学、山东万腾电子科技公司和义乌市五洲新材料等单位成立产学研用一体化联合体，共同打造全流程锦纶生产智能工厂。该项目主要包含智能切片配送技术、智能丝饼管理技术、生产数据分析技术、智能立体仓库技术和螺杆加热、环吹风及精密卷绕技术。实现目标：在线检测系统可对新产品进行快速、高效检测，可产品研制周期缩短30%以上。产品优品率得到提高，产品非AA优等品率降低44.4%,生产效率提高50%,单位产值能耗可降低25%。问题需求：染整等关键环节能源和水资源消耗大解决方案③：全流程自动化染色解决方案预期目标：推动印染行业向集约化、规模化、绿色化发展。具体内容：研制并应用筒子纱数字化自动染色成套技术与装备，变“小零散”的传统印染为“绿巨人”的现代印染。实现目标：该装备使染色一次合格率达到了95%以上，设备运行可靠率由原来57%提高到95%,吨纱节水27%、节电12.5%、污水排放减少26.7%。问题需求：设备调试运行匹配联动问题解决方案④：千吨级碳纤维智能制造解决方案预期目标：解决碳纤维生产过程中设备调试运行匹配联动问题，降低碳纤维的生产成本，提高碳纤维品质和分类方案类别问题和需求解决方案生产效率。具体内容：中复神鹰千吨级碳纤维智能制造项目采用工业机器人、电子标签、条码、分布式控制系统（DCS）、可编程逻辑控制器（PLC）、数据采集系统（SCADA）、在线无损检测系统设备、智能物流与仓储等16种以上核心智能制造装备的创新应用，以期提高聚合单元智能化。实现目标：实现聚合单元智能化程度95%以上，纺丝单元智能化程度98%以上，碳化单元智能化程度95%以上，溶剂分离单元智能化程度98%以上，仓储系统智能化程度95%以上；采用千吨级碳纤维智能制造新模式应用技术后生产效率提高20%以上，运营成本降低20%以上，产品研制周期缩短30%以上，产品不良品率降低20%以上，单位产值能耗降低10%以上。问题需求：工人生产劳动强度大解决方案⑤：涤纶长丝熔体直纺智能制造解决方案预期目标：优化工艺、降低成本、高企业整体效率。具体内容：福建百宏通过涤纶长丝纺丝工程模拟计算系统及工艺优化技术引进全自动落筒系统和全自动包装生产线，实现智能化生产，打造数字智能化企业，自主开发了熔体直纺涤纶长丝纺幺幺的工艺优化系统。实现目标：模拟计算系统及工艺优化技术提升了熔体直纺涤纶长税产品品质，指导了细旦等新产品开发,产品开发周期从180天缩短到150天。生产制造与管理，减少工人1000人，产品双A率从96%提高到98%,加强了成本管理和综合调度，实现少人工厂的目标。问题需求：加工精准度和生产效率低解决方案⑥：化纤新材料大数据分析解决方案预期目标：提高合成纤维的质量，提升加工精度和生产效率。具体内容：联合北京三联虹普新合纤技术、电子四院、桐昆集团、义乌华鼎锦纶、K乐恒申合纤科技、杭州聚合顺新等公司共同搭建合成纤维工业大数据实时控制生产验证平台和合成纤维工业大数据管控验证平台。实现目标：该平台指导企业如何利用大数据技术分析产品质量、提升全要素生产率和加工精度的方法和路径，梳理出合成纤维行业生产组织方式的共性特征和工艺控制相关的核心要素，帮助企业打好大数据质量分析基础框架，也推动企业选择差别化工艺发展方向，更寻求多元化品种组合，同时向客广需求导向的服务型企业转型。问题需求：加工精准度和生产效率低解决方案⑦：经编行业云平台解决方案预期目标：获取设备底层数据，实现信息互联互通。具体内容：经编行业云平台以中国电信天翼云为基础的，依托网络运营商云网融合优势，打造“一云，两网，三平台”为架构的新型数字化技术行业云，对经编行业的人，机，物，法进行管理，对企业的资产设备进行全联接，实现数据全融合，实现企业及行业的数据可视、业务可管、状态可控。根据经编行业的实际生产情况，梳理出来一整套符合行业操作流程的标准作业规范。实现目标：平台上线后，优化了经编企业的生产流程，省去了称重、产量统计、原材料匹配、绩效管理等人工操作环节，降低了企业的数据采集成本与采集难度，实现底层设备数据采集的通用性,提升了数据解析的效率和生产效率，节约了人力成本，有效改善生产效率低等问题。问题需求：人力成本居高解决方案⑧：化纤长税生产智能物流解决方案预期目标：降低人力成本，提高产品质量。具体内容：江苏盛虹、福建百宏等十余家化纤龙头企业在智能化纺丝•环节，急需全自动落丝系统和全自动包装系统的开发与实施，以替代人工操作。为此，北自所研制了化纤长丝生产的智能物流系统。实现目标：该系统实现了涤纶长性后纺环节的信息全跟踪，可追溯，实现连续成产，缓解了企业招工难的问题，为企业提升产品质量、实现信息追溯提供了技术支撑。4.下一步发展方向5.表2-21：智能制造【问题需求-解决方案-发展方向】对照一览表1）智能工厂一一培育发展大规模个性化定制。制定服装测量方法标准，推动人体数据库建设和服装号型标准制定，提高三维人体测量、服装3D可视化及模拟技术的精准性和实用化。鼓励建设消费者与生产企业信息交互平台、产业链协同供应平台，在服装、家纺行业，推广个性化定制和批量定制，直接对接消费需求，用工业化手段生产个性化产品；2）数字化产线一一突破一批关键技术，研发差别化涤纶长丝、锦纶、氨纶成套生产线，采用数控、智能技术，改变目前涤纶长丝、锦纶、氨纶生产品种单一，产品质量不能追溯的现状，提高产品质量和企业经济效益；分类方案类别问题和需求解决方案发展方向整体方案智能工厂-企业智能运营程度低-染整等关键环节能源和水资源消耗大-方案①②-方案③•培育发展大规模个性化定制-建成若干数字化工厂数字化产线设备调试运行匹配、联动问题大方案④差别化涤纶长丝、锦纶、疑纶成套生产线等局部方案研发环节智能制造共性技术、装备技术研发落后促进纺织产业智能制造共性技术、装备技术，研发及应用生产环节-工人生产劳动强度大-加工精准度和生产效率低-纺织装备互联互通程度低，有待进一步提高•生产工艺落后，有待技术升级•方案⑤•方案⑥-方案⑥⑦・方案⑤-推动开发一批新的智能制造装备•提升国产装备与工业软件应用的普适性-产业链协同供应平台-工艺创新及优化物流环节人力成本居高方案⑧进一步实现从纺丝、假捻变形到丝饼检验分级、包装、仓储全流程自动化3）研发方面一一促进纺织产业智能制造共性技术及智能装备技术研发及应用；4）设计方面一一形成服装版型数据库、智能化服装CAD技术平台、3D/4D打印等技术融合的服装设计新模式等；5）生产方面一一围绕关键工艺环节的需求，推动开发…批新的智能制造装备或生产线提升国产装备与工业软件应用的普适性，使成果应用推广能满足量大面广的企业智能化升级需求;6）物流方面一一将化纤长丝和棉纺生产线中成熟物流系统解决方案向纺织其他领域推广。',)