技术▎浅析纺纱厂智能化的构建及实践

1   纺织产业升级

为了提高制造业的全球竞争力，很多国家提出“再工业化”战略。美国提出“工业互联网”战略，打造信息网络技术与制造业深度融合的国家竞争新优势；英国提出“高价值制造”战略，高度重视创新升级，鼓励高附加值设计与发明创造，抢占高端制造业制高点；德国提出“工业4.0”战略，倡导智能制造与智能工厂，借助信息物理系统CPS和物联网等技术力量提升整个工业价值；印度提出“印度制造”战略，宣布了一系列吸引外资的重大政策，意图打造新一代的世界制造强国；我国提出“中国制造2025”战略，坚持创新驱动、智能转型、强化基础和绿色发展，推进我国由制造大国向制造强国的转变。智能工业时代，工人薪酬快速增长，纺织业也要抓住机遇，跟随时代脚步，实现纺织智能制造，加快纺织产业转型升级和创新发展的步伐^[1]。

2   智能纺纱系统的理念

  所谓智能化，是指由现代通信与信息技术、计算机网络技术、行业专业技术、智能控制技术汇集而成的综合应用。工业化提升到自动化，也就是所谓的“两化融合”，这些不能叫智能化。智能化的核心应该是智和能融合在一起。现有的智能化做到了智，即使用技术等诸多手段，将很多数据收集起来。然而数据只是一个手段，只有反复使用数据，才是智能化。

新疆利泰丝路投资有限公司与神州数码合作，签订了智能化工厂的实施落地方案，打造了一套全新的智能化系统，主要分为：数据采集与监控系统、生产工艺管理系统、设备报警处理系统和能源管理系统。该套系统运用互联网、大数据、云计算等技术，实现了对每个工序和作业点的可视化监控，客户可以通过互联网实时了解订单进度和质量情况。同时系统也会实时将数据传递集成和分析。通过数据分析倒逼指导生产管理，实现集生产状态远程监控、产量报表自动生成、质量数据实时监视、订单实时跟踪、能源消耗透明可控，无缝集成ERP、MES系统等功能于一体的管理平台，从而实现生产全流程的网络化、集成化，提高生产效率和生产管理精细化水平。应用智能纺纱系统改变了企业原有的管理模式和管理思维，使人、设备、软件系统融为一体，互联互通。

3    纺纱厂智能管控系统

3.1数据采集与监控

    车间内部所有设备，包括工艺设备、公用设备以及实验仪器等，所有的设备运行参数通过网络汇聚到总控室，按照工序分类显示：卓郎清梳联开发的B&CSIS系统，立达并条的SPIDEWEB蛛网系统，气流纺、粗纱、细纱、络筒的卓郎POC系统、LUWA和精亚空调系统、UJVS+ME和UQE3的乌斯特系统数据采集系统都有自己单独的服务器。空压机、锅炉的实时运行数据也采集到总控室。每一个分厂的所有工艺设备的生产数据、质量数据、报警数据、故障数据以及公用设备运行数据等通过数据采集网口，以一种通用工业标准协议统一上传至分厂级集中监控室的就地监控系统软件，再通过交换机、光端机、厂区光纤环网等网络设备上传至公司集中监控中心SCADA系统，就地监控系统软件（单分厂）和公司中心SCADA系统（一期七个分厂）对上传数据进行历史数据存储，分厂总控室大屏幕上可随时切换浏览所有工艺设备及公用设备实时运行状态和质量效率数据，同时综合中心监控室大屏也可对各分厂设备状态监控浏览。*终实现分厂工艺设备和公用设备监控一体化。

3.2智能辅助

让数据说话， 由过去的人巡回机器，改变成机器去“叫”人。通过人机对话模式来实现智能辅助挡车和智能辅助保全维修，减少挡车工无效巡回次数，减轻劳动强度。故障信息通过车间全覆盖WIFI实时传送到挡车工及维修工所配置的智能手环上，帮助挡车工及维修工快速定位异常机台，径直前往处理，有效提高生产效率和管理水平。

3.3数据智能分析

    基于离线数据和实时在线数据，建立大数据平台，大数据平台可以实现数据智能分析。下面就电能展开具体分析：

所有用电设备都有数字电表，将用电量采集到数据库，根据不同工序、不同时间段、分品种、分机台灵活查询用电信息，分析用电异常，深度挖掘节能潜力，降低能耗成本。依靠无成本的科学管理进行节能管理，对配供电系统、所有工艺设备和公用设备等用电数据进行采集，进行分项能耗（单机台、单工序、单产品、单订单、单分厂、公司全厂和峰谷平分时段等）统计、分项能耗（单机台、单工序、单产品、单订单、单分厂、公司全厂和峰谷平分时段等）分析，在充分满足、完善各个分厂生产管理要求的前提下，减少能源消耗，提高能源利用率，节约生产成本。

4   应用实践

4.1 应用简介

新疆利泰丝路投资有限公司一期投产108万锭，7个生产工厂，3个普梳气流纺工厂，2个普梳环锭纺工厂，2个精梳紧密纺工厂。工艺设备主要以高端卓郎全流程纺机为主，卓郎赐来福全自动粗细络联、全自动气流纺纱ACO8和半自动转杯纺BD6，全自动堆垛打包输送打包机^[2]。纺纱过程自动化，输送物联化，车间环境监控智能化等为生产提供数字可视化管理，实现高效、高质，低耗等要求，提升劳动生产率。配合办公OA系统、智能监控系统、ERP和MES系统，实现整个园区生产自动化、连续化和智能化，办公系统信息化和智能化。

4.2 设备配置

以7号工厂为例，清梳联采用高产、高效、能耗低、自动化与智能化程度高的卓郎清梳联纺机，并条选用瑞士立达并条机，气流纺设备采用ACO8全自动气流纺纱机，筒纱堆垛、打包和传输采用先进的德国莱茵豪斯自动堆垛与打包系统。

具体工艺设备流程：FA008B往复式抓棉机→FA100多功能气流塔→JSB102单轴流开棉机→FA025多仓混棉机→FA106开棉机→UJVS异纤分拣机＋ME魔眼→119E火星探测器→JYH306连续喂棉机→JSC326梳棉机→TD7并条机→SUPERLAP  TSL12条并卷机→TCO12精梳机→TD8并条机→Zinser670粗纱机→粗细联系统→Zinser351细纱机→细络联输送小车→AC6-D细络联型60锭自动络筒机→筒纱传输堆垛系统→莱茵豪斯自动打包及堆垛系统。

4.3系统组成

纺织行业智能制造的应用离不开系统的数据支持和技术保障^[3]。

4.3.1在线异纤检测清除系统。针对原料的污染类型及污染程度，采用不同的检测原理及去除方法，使用乌斯特UJVS异纤机、魔眼及UQE3电清系统和专家系统，不仅有效的降低产品中异纤含量，同时保证成纱质量，降低分拣工作量。

4.3.2精梳棉卷自动输送及换卷系统。精梳棉卷通过自动运输、自动换卷，完成准备工作，使精梳工序连续、有效，提高时间利用率。

4.3.3条桶自动供应输送系统。条桶的自动供应和输送，保证前纺工序生产连续化。

4.3.4粗纱自动落纱及自动清除纱尾系统。粗纱落纱劳动强度较大，粗纱自动落纱系统实现全自动清洁纱管、换管、生头、开车和落纱，大大降低劳动强度，稳定粗纱质量，减少停车时间，提高生产效率^[4]。粗纱机可根据粗纱尾余量，设置清除时间和清除速度，提高清除速度。

4.3.5粗细联系统。落纱架上的粗纱通过粗细联系统进入空中纱库存放，细纱操作员根据细纱对粗纱需求量调度纱库粗纱，粗纱通过轨道到达指定区域等待使用^[5]。余量较少的粗纱被满管粗纱代替，被替代的粗纱通过轨道进入纱库等待细络联系统的指令等待被再次使用。

4.3.6细纱断头检测及粗纱停喂系统。细纱断头检测和粗纱停喂系统降低原料浪费，增加粗纱利用率。通过借助互联网及物联网等技术，细纱断头检测可完成生产在线监控与分析，实现管理信息化。

4.3.7筒纱自动输送系统。筒纱自动运输不仅实现生产的连续化、自动化与智能化，同时降低挡车工劳动强度，为自动打包奠定基础。

4.3.8筒管自动分拣分理系统。筒管的自动分拣和分理系统实现满管与空管的分拣与分理工作，提高络筒生产效率。

4.3.9成品自动打包系统。通过使用工业机器人，满足客户不同卷装要求及包装要求，大幅度降低劳动强度。

4.3.10落棉自动在线打包系统。集中收集清除联及精梳落棉，自动在线打包，实现生产的自动化、数据化和信息化。

4.3.11空调自动调节控制系统。采用互联网技术控制空调系统，保证车间环境不受外界气候、天气以及内部人员因素的干扰，稳定生产环境，降低能源损耗，实现管理的信息化与网络化。

4.3.12监控、门禁系统。各工厂内部各工序设置36～48个摄像头实时在线监控生产现场、厂区内道路、原棉堆场、大门、围墙、办公区等安装1080P动态高清摄像头，监控信息集中采集到综合中心安全监控室。厂区出入道闸、二道围墙转闸门、各工厂人流出入门采用一卡通系统刷卡进出，替代传统的考勤卡，并能够有效管理人员动态流向。

4.3.13企业数据采集及集成系统。实时在线系统监控并存储生产、消耗、安全等全方位管理数据，应用ERP、MES系统对企业资源实现优化，实现人、机、料、法、环一体化，各流程连续化、自动化和信息化。

4.4 应用效果

     建立大数据在线质量监控管理平台，做到从原料、半成品到成品全方位的质量监控与检测，为生产提供依据，为客户提供优质的产品。具体包含以下几点：

   （1）降低用料及人工成本。智能配棉系统可实现棉花购买、运输、存储与选配，*大限度降低用棉成本，保证成纱质量稳定。OA办公系统、智能监控系统和全流程的数据在线监控系统，使生产与办公连续化、信息化，实现减少用工人数，降低用工成本。

   （2）减少消耗。清除联的B&CSIS系统，气流纺纱、粗纱和细纱的POC系统、精并工序的立达蛛网系统、异纤机及络筒电清的乌斯特智能检测系统为生产提供全流程的质量和生产数据，了解车间运行情况。通过精亚和LUWA空调系统对车间温湿度以及水汽等进行实时在线监控，了解车间环境，反馈调节车间温湿度，保证生产正常运转，减少风箱花数量，降低消耗，提高原料利用率。

   （3）全方位管理。通过网络实时将传感器采取的数据传送至大数据平台从而获得计划数据、工艺数据、机台数据和人员数据建立大数据平台，推进ERP、MES系统，加强过程管理和控制，达到精细化管理，提高企业核心竞争力。

5 结语

作为劳动密集型传统产业，纺织行业必须依靠互联网、物联网和传感技术，建立大数据平台，实现生产全程自动化、控制系统智能化和在线监测信息化。基于大数据平台，建立纺织厂智能管控系统，实现全面的实时监控，解决生产实际关键问题，降低劳动强度，提高看台数量，目前新疆利泰丝路投资有限公司万锭用工已达到15～18人，实现多维度数据信息采集、交换及分析，为生产、管理、决策等提供参考。积*推进纺织行业智能制造，加快技术转型，加强技术分析与创新，提高劳动生产效率是纺织行业产业转型升级的重要措施。

 参考文献：

[1] 杨兴华.智能化纺纱成行业发展新动能[N]中国纺织报，2017-4-24(2).

[2] 张月平，李从心，邹泽明，等.数字化纺纱工厂的设计理念及案例分析[J].棉纺织技术，2017，45(5):71-74.

[3]姚穆.对当前我国棉纺织产业发展的几点建议[J].棉纺织技术，2017，45(2):1-2.

[4]管锦文，徐旻.棉纺数字化车间及其智能化特点[J].棉纺织技术，2016,44(10):80-84.

[5]梁淑华.粗细联技术应用探讨[J].沙洲职业工学院学报，2014,17(1):26-29.