技术▎德国诺茵豪斯纺纱厂自动化输送与包装技术

德国诺茵豪斯纺纱厂自动化输送与包装技术

章虎生TigerZhang总经理

诺茵豪斯科技（苏州）有限公司

一、介绍德国诺茵豪斯集团公司

诺茵豪斯有60多年的历史家族企业。公司创立于1955年，至今有近30家子公司，2,800多员工，年产值为5亿欧元。大多数在德国本土，公司总部在德国西部。海外主要在匈牙利，瑞典，捷克，美国，和中国。中国子公司在苏州。

诺茵豪斯是一家多元化的集团公司。产业主要包括以下几个板块：机械零部件加工，纺织工业设备与自动化系统，商用车辆，空压机设备，环保设备，可再生能源设备，以及钢铁工业设备等领域。其中，纺织工业设备与自动化系统占有很重要的地位，每年为集团公司贡献百分之二十的产值。目前纺织板块的业务包括：纺纱厂自动化系统和织厂机外卷取设备，罗森克的磨皮辊机、圈条器，Sohler-Neuenhauser纺厂与织厂的清洁设备，Scholze的经轴，以及Genkinger，中文叫根克尔的织厂物料搬运设备。

诺茵豪斯是一家典型的德国制造公司。集团公司核心的两大能力是：机械加工与研发创新。

集团的高管层一直把研发与技术创新作为公司发展的长期战略。公司拥有相当规模的研发队伍，每年的研发投入超过销售额的5%，来确保公司的产品在全球高端市场占有很高的份额，有些甚至达到惊人的70%。

公司的理念不是大而全，而是专一，把核心领域做精、做深。纺纱厂自动化，从1986年**次向全球客户展示，到现在已经发展了30多年；一直专注在纺纱厂领域，不断升级产品技术，为客户提供精准的定制化服务。

在国内的市场，我们依托中国子公司，从2012年开始推广纺纱厂输送与包装自动化系统。很多业内朋友都告诉我：纺纱厂自动化是趋势，是不可逆的进程，自动化系统很有“前景”，也很有“钱景”。是不是有“钱景”不敢说，但肯定在中国市场有很大的潜力，过去几年的推广虽然很艰苦，但也取得了一些成绩。

二、探讨纺纱厂推进自动化系统的意义

几年来，我们和很多纺纱厂专家们，面对面地交流和学习，前后大概有152 0173 3840、60家。我们沟通自动化的理念，探讨自动化在中国工厂的应用，同时还有项目实施过程中不断提高现有产品对中国客户要求的匹配度。

这套系统先是在欧美，后来在印度、土耳其以及东南亚一些纺纱厂都有不俗的表现，我们也有信心将中国的客户服务好。随着市场的发展，我们先后与十几家客户，就输送与包装自动化领域进行深度合作，其中包括：岱银集团，三和集团，如意集团，溢达集团，利泰丝路投资，广东德永佳以及南山集团等。

谈到自动化的好处，可以有三个方面。**，能大幅提高设备的运行效率从而提高产能；其次，提高产品的质量，减少次品和浪费，增强企业形象；*后，减少逐年不断抬高的用工成本，包括改善工作环境、减少人员流失等。*终核心还是增强企业长期盈利能力，提高在激烈市场环境中的竞争力。企业对自动化真金白银的投入，就是对现在和未来的投入，相信一定能获得真金白银的回报。

去年听到一位纺纱厂老总这样一段话：在中国，产业结构调整与升级，同样会使得纺织行业加大对智能化设备的投入，推动企业走“数字化管理”道路，*终实现“智慧工厂”的大目标。所以，纺织工厂也应该要走这三步：智能设备工厂，数字化工厂，智慧工厂。

我想他的思考很具有前瞻性。现在像“德国工业4.0”，“中国制造2025”，以及“智慧工厂”都是比较热的词汇，也是自动化发展趋势的直接表达。作为中国比较传统的、劳动密集型的纺织行业，也会在这个趋势的洪流中实现华丽变身。

一些企业已经有在“数字化工厂”道路上走出了一步。和同行多次的交流中，我个人觉得，实现纺纱厂“智慧工厂”的目标，要具备以下几个条件：

**，纺纱厂要有智能化的设备；设备的智能化程度，大大影响后面能够实现自动化系统的水平。

第二，原料和在制品的自动控制；比如像纱线的自动检测和数据收集。

第三，生产过程物料流转自动化；比如采用诺茵豪斯的输送与包装自动化系统；

第四，企业内部信息化管理；企业有能力整合包括设备运行在内的所有数据，并分析数据，来管控日常生产。

抽象的比喻一下：智能设备是躯干，产品在线监控是眼镜，物流自动化如同手脚，信息化是大脑，数据处理就是血液。

当然，还有一个*重要的因素就是“人”。**是企业管理层要从传统的管理模式向数字化思维管理转变，比如采用以订单拉动生产过程管理；其次，自动化系统能为企业带来全新的工作方式，反过来，对“使用人”也有新的要求。有一些可以说是“由量到质”的巨大变化，对原来生产管理、技术、与操作的要求不是降低了，而是拔高了。比如，你的生产计划，现场操作，设备维护，数据分析与处理能力等，都是新的挑战。换句话来说，自动化也需要操作人员改变之前的工作习惯。

可以说智慧工厂是智慧员工，智能设备，智能物流系统，信息化管理的集合体。

纺纱厂要做到“黑灯工厂”或是“无人工厂”、*终实现“智慧工厂”的大目标，还有很长一段路要走。将自动化作为工厂的战略方向，也要思考目前企业发展具备的一些条件。

**、企业的定位。像企业的市场要怎么布局，产品要怎么定位，你的客户需求有什么需求，这些是方向。

第二个条件是，企业设备、用工难度和订单的实际状况。

设备是否具备了一定程度的电气自动化甚至是智能化。如果设备条件还不错，可以试试。如果还没有，我觉得就应该等等；用工难度上，如果企业需要大量人员，而且面临招人和留人的困扰，自动化还是要排上日程的；对于生产要求，自动化*理想的状态是“单一品种，全年无休”。当然很难做到，一些纱厂都提到了要“多品种，小批量，差异化”。要上自动化，就要调整生产计划，小批量集中机台，将自动化应用在余下部分。

第三、要考虑实现自动化的步骤。

自动化系统本身也一直在发展，将来有可能全部实现无缝连接。针对目前在实施可行性评估后，企业完全可以一步一步来，先选择*需要解决的痛点来实施自动化，逐步升级，不断完善。

在给很多企业做方案的时候，随着双方沟通的深入，我们也要不断调整设计方案和自动化程度。哪些保留，哪些拿掉，哪些可以考虑后续增加，在达成合作之前，其中有一个设计方案我们修订了8次，这些都正常。

自动化的投入可以遵循我们比较熟悉的80/20法则。投入20%可以解决掉80%的自动化需求，剩下的20%，非要解决，就可能就需要花企业80%的成本和精力来实现。特别是设备本身有局限，要求在后道工序提高自动化，这样的投入就无形地增加了企业负担。况且，有些还没有成熟的自动化技术，还是做不到****“机器换人”，比如纱线接头，在线全面质量检测等环节。

三、介绍德国诺茵豪斯纺纱厂输送与包装自动化系统解决方案

从1998年苏州Ramatex安装的“半自动”粗细联，到现在国内很多企业，包括和我们一起合作的，已经开始大踏步前进了。

纺纱厂输送与包装能在哪些模块实现自动化？以环锭纺为例，我觉得可以包括以下8个模块：

1.原棉至梳棉工序自动化；

2.梳棉到并条条桶输送自动化；

3.精梳条卷输送自动化；

4.并条与并条之间条桶输送自动化；

5.末并到粗纱之间条桶输送自动化；

6.粗纱到细纱之间输送自动化；

7.细纱到络筒之间输送自动化；

8.筒子纱的输送与包装自动化。

其中诺茵豪斯能够覆盖（不包括研发和试验阶段），

1.精梳条卷输送自动化；

2.条桶输送自动化；

3.粗纱输送自动化；

4.筒子纱的自动输送

5.包装与后处理自动化；

条卷的输送自动化正在推进中，我想不久的将来就会进入中国市场。

条桶输送主要应用在美国和欧洲的工厂，目前国内我们已经有样板工厂了。该系统的特点是：

1.使用轨道搬运条桶，轨道直接在地面铺设，对工厂地面要求不高；

2.条桶运动过程相对固定，使用简单；

3.使用过的条桶自动在线清洁；

4.地面运行轨道，维护方便；

条桶自动化输送系统在设计之前，我们要和企业仔细沟通生产需求，一方面，轨道布局需要一定的空间；另一方面，要了解系统运行后，能在多大程度上满足客户相对灵活的排产。

就空间而言，举个例子，末并到粗纱之间的条桶输送，依据国内现有工厂安装的实际尺寸，大概需要2米。这个空间在新工厂设计布局考虑起来相对容易，一些现有工厂升级改造就会有难度。

公司也正在推出其他的技术，比如利用AGV无人驾驶小车，实现条桶自动运输，一方面可大大增强灵活性，一方面减少对空间的依赖。车体完全利用子公司Genkinger技术，诺茵豪斯纺纱厂自动化技术部门负责控制系统和对接纺纱厂的具体生产要求来设计整个系统。这套技术会*先在美国工厂应用。

条桶输送后，进入粗纱到细纱之间的自动输送，也就是我们常说的“粗细联”，这是诺茵豪斯全球客户数*多的系统，已经累计上千家。

除了标准的一排轨道进入细纱机两侧，可以依据要求，将细纱机粗纱架换成粗细联轨道，粗纱直接整批换纱。从手动拖拽到无人干预、尾纱自动清理、楼层之间的上下等，都可以说*大程度上考虑到工厂的工况、生产要求与投资效益。

在国内有几十家纺纱厂，包括与青泽合作，也和立达、丰田、同和等品牌主机设备配合使用。*早在苏州俐玛，青泽1998年安装使用，到目前已经有30年了，依旧运行良好。*近的还有岱银，如意毛纺，山东一鸣，德永佳等。

筒子纱自动输送可以与络筒机，气流纺机，涡流纺机连接，分品种输送。输送系统能根据客户不同的设备来设计机械连接部分，诺茵豪斯提供和各种设备的桥接装置。看看国内安装的实际照片。

可以配套筒管在线自动贴标签，方便筒纱在下游使用过程中的跟踪和识别；

也可以单机台，多品种区分，比如在全自动气流纺机ACO8上，单机台多品种时，单靠提升无法识别，我们加装筒纱管头颜色识别照相机，获得的数据传给中控系统，指挥提升装置，将不同品种筒纱从机尾送到顶部输送带。

还可以在筒纱顶部输送带上，整合筒纱质量检测技术，建立在线检测站，在紫外线光照下实现成像检查筒纱质量。称为质量控制系统QCS。

筒子纱输送后，按不同品种，落到输送带，进入机器人集中堆垛。

堆好的垛，有些要蒸纱。这时，可以将自动蒸纱并入系统，做到无缝对接。需要蒸纱的满垛自动进入蒸纱机，等待蒸纱过程结束后，自动接驳蒸好的纱垛，在罗拉输送带上晾够了时间，进入下一道工序。

也有不蒸纱，直接进入后包装处理，进行自动称重、打缠绕膜、贴标签。到这里，集中堆垛与包装系统就基本结束了。

不做集中堆垛也可以直接在机尾安装机器人堆垛，称为独立堆垛模式。

筒子纱的输送，我们*早在2012年安装在临清三和气流纺车间运行全国**条筒纱输送自动系统，与44套BD416连接，将筒纱集中输送到客户的包装区。

后续筒纱输送与包装自动化项目包括：利泰丝路投资在新疆的工厂，溢达集团在新疆和广西的工厂，南山集团毛纺工厂，如意集团在宁夏和济宁的工厂等，部分规模相当可观。

当然，有的筒纱要满垛入库，还有些出口订单，需要蒸纱后做纸箱包装。这时可以做拆垛处理，将满垛拆分放到输送带上，自动装纸箱。不蒸纱的进行装纸箱，可以经筒纱输送带，直接进入装箱环节，无需堆垛后拆垛环节。

筒纱落到输送带上，装箱系统自动拆、封纸箱，套好筒纱保护袋，并将锥形筒型大小头对调，集中一层数量由机械手抓进纸箱，放隔板，抓第二层，然后封箱，称重，贴标签，打扎带，满箱堆垛，一气呵成。

对于筒纱包装都后期的自动仓库，我们也在进展中，主要想法是利用AGV来自动搬运，衔接成品到自动仓储的过程。

*后一步，数字信息化处理，为客户生产管理ER系统提供实时的数据。这也是目前几家工厂在设备安装调试后需要实现的。

四、分享纺纱厂输送与包装自动化项目实践中的经验

接下来和大家分享一下，我们和客户在项目交流和执行过程中的一些认识和体会：

1.前期充分沟通是定制化的必要条件。

磨刀不误砍柴工。良好充分的沟通才能保证*终的方案高度定制化。

从**次项目沟通，我们需要多层面、多方位的沟通。不但要了解到高层对企业发展的定位，也要了解生产部门的实际需求，要解决的痛点在哪儿？考虑这套系统中的哪些模块，是不是目前*佳组合，可以考虑部分人工操作吗？提供的实际生产数据，考虑了将来下游客户的需要吗？厂房设计是否涉及到自动化系统布局后的物流科学性？等等。

还有，比如说堆垛，托盘用多大，一垛堆多少层，每层怎么摆放，是否要蒸纱，蒸纱机有没有特殊要求；后续运输如何安排，出口装纸箱是否考虑到集装箱的容量；包装成本怎么算，堆垛、装编织袋包装哪个更有效益，未来的筒纱销售包装趋势如何。再比如在自动包装混合系统中，既有堆垛也有装纸箱，纸箱包装又必不可少，但是量又很少怎么办，需要投入全自动装箱模块吗？是否现在只考虑做个人工装箱站？

自动化系统也是产品，有局限，不同的需求要双向沟通，才能匹配到*佳状况。很多朋友在设计方案的过程中，给我们提供了大量宝贵的意见，也有些想法我们觉得单纯靠提高自动化的复杂性，一方面增加了成本，另一方面也不一定能达到*大效益。

作为设计方和系统提供方，我们坚持“说到做到”，能做到就答应，做不到不说假，要对客户负责任。比如装箱，理论上每小时可处理800个，但实际我们承诺的是600个。包装已经是*后一道了，受到整个环节的影响。如果每小时你的包装量达到900个，那就只能用两套来处理。还有如编织袋包装，*大的困扰是“定重”，需要很智能化的技术来控制，如果简单的将产品分为大、小筒纱，使用起来就要靠运气了。有些工厂说上游来解决定重，那就没问题了。

2.输送与包装自动化系统的安装需要多大空间。

很多工厂都提出来，你的这些系统会占用厂房很大的地方吗？

条桶输送，前面已经提到，还是需要空间的。

粗细联系统，因为要考虑到游走风车，设备中心距的大小就比较关键。其他的空间还是比较容易解决的，纱库位置选择比较灵活，可以做一层，也可以做两层，可以是粗纱机、纱库在一层，或者纱库细纱机在二层。

筒子纱输送系统，主要是考虑机尾的空间，单纯的提升装置*多需要60公分。但如果需要在机尾做独立堆垛，包括满垛的搬运空间，有4米5比较保险。采用集中堆垛和包装，基本上可以利用工厂现有的包装区域，会“只多不少”。

3.*后来谈自动化的投入。

这也是我们在谈项目必须要和企业一起探讨的“大问题”。我们这个厂输送与包装自动化系统投下去，要花多少钱，能省多少人？

这套系统目前都由德国加工，德国工厂控制所有零部件的精度，*后由德国工程师调试运行。从设计，加工制造，电气控制，系统调试都需要投入很大的物力和人力。也秉持德国制造的口碑，保证系统的先进性。

德国诺茵豪斯潜心打造的这套系统已经有30多年的时间，我想从一开始就经过了很多的改进，获得了大量的技术提升机会，尤其是针对不同纺纱厂的需求，形成了成熟的产品设计，控制系统与纺纱厂生产各种要求高度匹配，配套零部件采用机器人加工，严格控制加工精度，保证整个系统很小的“积累误差”。

自动化系统的核心是稳定性，长期稳定性。一台细纱机，甚至一排细纱机停了，损失还是有限的，如果自动化系统停了，就可能造成全厂的瘫痪，更何况没有哪个工厂能紧急再召唤足够的人手来处理。

对于工厂，在选择什么水平的自动化系统时，价格很重要，除了考虑前期的一次性投入，系统本身的长期稳定运行，更是必须要考虑的，真金白银的投入，才能做到“停机为零、废品为零、事故为零、速度损失为零”，效益*大化。

至于能省下多少人，我想从另外一个角度和大家沟通：用这套系统需要哪些人。这样就可以做个合适的比较。

条桶输送，以往条桶搬运与清洁的劳动力就不需要了。正常生产，没有条桶库存积压，也无需人员打理。

粗细联，同样所有粗纱机落纱后的取纱、粗纱搬运、存储、送到细纱机、尾纱清理等等工作就由系统完成。

筒纱输送与包装过程里，包括到满垛入库之前，需要的人工主要是包装材料的补充，比如，托盘、隔板不够了，缠绕膜、纸箱快用完了，打印标签、扎带需要更换了，满垛需要入库了，这时候需要操作工。当然，这些工作不会是全时段的，而是间歇性的，基本上也可以由其它工位同时兼做。

我想，这笔账还得企业自己算*清楚。正常的大概需要6~10年。我们不能以静止的思维来核算成本，需要动态、发展的思维，毕竟很多成本是逐年提高的，5年后的和现在有很大的不同。还有，自动化程度高低、环节的复杂性，都会对投资回报年限有影响，具体的项目需要具体探讨。

五、结语

中国是全球*大的纺纱基地，1.3亿锭，有很多优秀**的工厂，对这套自动化系统要求也很高，同样也激励我们不断和德国加强沟通，推动德国调整技术和产品，来适应中国市场和客户的具体要求。不久，会不会有更多新的技术，甚至打通到织造环节的解决方案，我们拭目以待。

诺茵豪斯中国公司除了帮助德国总部在中国推广全流程的自动化系统，加强和国内客户的技术交流和项目沟通，还努力建设国内技术过硬的服务工程师队伍，建设备品备件供应中心，快速响应中国市场需求。我们在苏州公司设立展厅，朋友们可以实际来体验。

前进的脚步不会停歇，努力为中国的纺纱自动化领域做出应有的贡献。