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　　原標(biāo)題：紡織服裝行業(yè)信息化成果獎(jiǎng)?wù)故緗華紡：印染全流程的智能制造創(chuàng)新應(yīng)用

　　近期，由中國(guó)紡織工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織評(píng)選的2021年度紡織行業(yè)信息化成果獎(jiǎng)?wù)桨l(fā)布。為積極推動(dòng)紡織行業(yè)信息化發(fā)展，促進(jìn)信息化與紡織工業(yè)的深度融合，即日起將對(duì)優(yōu)秀獲獎(jiǎng)案例進(jìn)行系列報(bào)道。

　　獲獎(jiǎng)單位：華紡股份有限公司

　　獎(jiǎng)項(xiàng)名稱：紡織行業(yè)信息化成果獎(jiǎng)(創(chuàng)新應(yīng)用獎(jiǎng))一等獎(jiǎng)

　　獲獎(jiǎng)成果：印染全流程的智能制造創(chuàng)新應(yīng)用

　　企業(yè)介紹

　　華紡股份坐落于黃河三角洲濱州市，具有45年沿革歷史，2001年9月在上交所掛牌上市(股票代碼600448)。是以印染為主業(yè)，兼有紡織、家紡、服裝、熱電、金融等產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)代化企業(yè)?，F(xiàn)有資產(chǎn)總額36億元，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)年印染布產(chǎn)能4億米，服裝350萬(wàn)件，家紡成品2000萬(wàn)件套。建有國(guó)家級(jí)企業(yè)技術(shù)中心、國(guó)家級(jí)工業(yè)設(shè)計(jì)中心、山東省短流程印染新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，博士后科研工作站等科研平臺(tái)，是國(guó)家印染產(chǎn)品開(kāi)發(fā)基地、國(guó)家紡織品檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室、高新技術(shù)企業(yè)。

　　項(xiàng)目綜述

　　印染全流程的智能制造創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目打造了集研發(fā)設(shè)計(jì)、精益制造、運(yùn)營(yíng)管控、人力資源、績(jī)效管理等于一體的信息化管控平臺(tái)，將設(shè)備、產(chǎn)線、工廠、供應(yīng)商、產(chǎn)品和客戶緊密地連接融合起來(lái)，打通企業(yè)管理鏈、產(chǎn)品鏈、制造鏈、物流鏈，大幅提升了產(chǎn)能利用率和快速反應(yīng)能力，實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)品前處理、染色、后整理和物流交付等全過(guò)程的智能化改造。

　　本項(xiàng)目在工藝精準(zhǔn)執(zhí)行與自優(yōu)化、智能排產(chǎn)模型與優(yōu)化排程、全流程質(zhì)量監(jiān)控、生產(chǎn)效率和品質(zhì)提升、生產(chǎn)成本管控等方面均實(shí)現(xiàn)了突破。重點(diǎn)解決了印染行業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量不穩(wěn)定(印染生產(chǎn)一次通過(guò)率低等)、效率低下(產(chǎn)能利用率低、生產(chǎn)周期長(zhǎng)等)及工藝重現(xiàn)性差(實(shí)驗(yàn)室工藝與大貨工藝要匹配調(diào)整，返單工藝要調(diào)整)等難點(diǎn)問(wèn)題。

　　技術(shù)方案介紹

　　本項(xiàng)目主要研發(fā)應(yīng)用了印染工藝的精準(zhǔn)執(zhí)行及自優(yōu)化技術(shù)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)執(zhí)行數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集、分析、反饋與調(diào)整；研發(fā)應(yīng)用了染化料助劑精準(zhǔn)配送技術(shù)，開(kāi)發(fā)了染化料助劑自動(dòng)配送裝備及控制系統(tǒng)；研發(fā)應(yīng)用了印染生產(chǎn)優(yōu)化排程技術(shù)，對(duì)訂單的拆分策略和排程調(diào)度約束條件進(jìn)行研究，建立生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)排程和調(diào)度反饋算法模型，大幅提升印染生產(chǎn)的智能化水平。

　　1)建立工藝參數(shù)在線監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程的智能化管理

　　第一階段：實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全過(guò)程監(jiān)控。首先建立生產(chǎn)監(jiān)控中心，布設(shè)信息化通訊網(wǎng)絡(luò)，完成機(jī)臺(tái)信息化終端改造，完成生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)的采集與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)工藝的全過(guò)程監(jiān)控，實(shí)時(shí)采集機(jī)臺(tái)運(yùn)行參數(shù)、生產(chǎn)過(guò)程參數(shù)、布車/布軸運(yùn)轉(zhuǎn)工位、車間環(huán)境等關(guān)鍵參數(shù)，并以圖形化的方式動(dòng)態(tài)展示給生產(chǎn)管理者，方便管理者橫向全局性地掌握車間的生產(chǎn)運(yùn)行情況。同時(shí)，支持參數(shù)的歷史存儲(chǔ)和調(diào)取，以趨勢(shì)圖的方式顯示選定的感興趣參數(shù)的變化情況，以利于管理者對(duì)某一參數(shù)進(jìn)行縱向的深入分析。

　　第二階段：建立各種資源管理模塊，形成分布式業(yè)務(wù)管理集群。包括工藝管理、設(shè)備管理、質(zhì)量管理、能耗管理、物料管理、人員管理等。如質(zhì)量管理模塊采集和記錄生產(chǎn)過(guò)程中各質(zhì)量檢測(cè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量信息，完成產(chǎn)品質(zhì)量信息的歸檔和整理統(tǒng)計(jì)。使用RFID技術(shù)，管理者可以對(duì)質(zhì)量信息追溯到加工機(jī)臺(tái)、坯布批次、工藝流程、各機(jī)臺(tái)加工該布匹時(shí)的運(yùn)行參數(shù)等，便于產(chǎn)品缺陷原因的查找和產(chǎn)品質(zhì)量的提高。人員管理模塊對(duì)生產(chǎn)作業(yè)人力資源進(jìn)行綜合管理與分配。模塊對(duì)人員基本信息進(jìn)行綜合登記與管理，并監(jiān)控作業(yè)人員的狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)(工時(shí)、出勤等)。物料管理模塊利用RFID物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對(duì)半成品、產(chǎn)成品在任意時(shí)刻的位置和狀態(tài)進(jìn)行跟蹤記錄，來(lái)獲取每個(gè)產(chǎn)品所經(jīng)歷的加工工序、加工結(jié)果的數(shù)據(jù)記錄，以此為據(jù)，對(duì)企業(yè)的每個(gè)產(chǎn)品可追溯性記錄。設(shè)備管理方面實(shí)現(xiàn)記錄各類設(shè)備信息，管理設(shè)備從購(gòu)入到運(yùn)行使用、報(bào)廢等整個(gè)生命周期的過(guò)程情況，快捷出具入帳設(shè)備的當(dāng)前帳目情況以及歷史帳目統(tǒng)計(jì)。能源管理模塊通過(guò)在機(jī)臺(tái)上加裝的帶遠(yuǎn)傳功能的水、電、蒸汽計(jì)量?jī)x表，準(zhǔn)確地記錄下每個(gè)訂單生產(chǎn)過(guò)程中在每道工序所消耗的能源情況。

　　第三階段：基于過(guò)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及生產(chǎn)業(yè)務(wù)流，實(shí)現(xiàn)各資源管理模塊之間的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)以可視化生產(chǎn)管理為目標(biāo)的計(jì)劃管理、工序優(yōu)化排程、資源優(yōu)化分配與管理、生產(chǎn)單元的優(yōu)化分配、生產(chǎn)過(guò)程的跟蹤糾錯(cuò)與優(yōu)化調(diào)整、產(chǎn)品性能的分析與優(yōu)化建議、產(chǎn)品流轉(zhuǎn)過(guò)程的追溯與狀態(tài)全記錄、績(jī)效的綜合統(tǒng)計(jì)與評(píng)估等。

　　2)化學(xué)品智能精準(zhǔn)配送系統(tǒng)，提高生產(chǎn)物料管理水平效能

　　針對(duì)印染資源消耗大、廢水排放量高問(wèn)題，開(kāi)發(fā)染化料助劑自動(dòng)配送的基礎(chǔ)平臺(tái)，涵蓋原料稱量、攪拌、上料、儲(chǔ)存、發(fā)料、加料等流程的機(jī)械設(shè)備和控制程序，研究染化料助劑的性能參數(shù)和工藝可控參數(shù)之間的物理數(shù)學(xué)模型、工業(yè)自動(dòng)化解決方案、總線式管路系統(tǒng)及布局優(yōu)化算法等，有效實(shí)現(xiàn)自動(dòng)配送；研究染化料助劑在線定量監(jiān)測(cè)方法，實(shí)現(xiàn)漿料和助劑性能檢測(cè)數(shù)據(jù)的在線采集和實(shí)時(shí)反饋，提高自動(dòng)配送的精度；構(gòu)建自動(dòng)配送平臺(tái)和在線監(jiān)測(cè)模塊的統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)，研究局域網(wǎng)的體系架構(gòu)、拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)，以及模塊管理、數(shù)據(jù)挖掘、自適應(yīng)學(xué)習(xí)等功能的實(shí)現(xiàn)方法等，研究如何實(shí)現(xiàn)染化料助劑配送系統(tǒng)的內(nèi)外部通信，使該系統(tǒng)兼具良好的獨(dú)立性和拓展性，能夠與全流程監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)排程系統(tǒng)形成有機(jī)的整體，實(shí)現(xiàn)一體化、智能化的生產(chǎn)管理模式。

　　3)建立智能排產(chǎn)系統(tǒng)，提升智能化管理水平

　　系統(tǒng)對(duì)管理部門下達(dá)的訂單，首先通過(guò)算法基于顏色、花型、加工量等信息自動(dòng)生成相應(yīng)的生產(chǎn)定單，并將其加入待產(chǎn)生產(chǎn)單緩沖池中。然后對(duì)每個(gè)生產(chǎn)單自動(dòng)關(guān)聯(lián)對(duì)應(yīng)的工藝，并根據(jù)加工量和車間機(jī)臺(tái)車速等信息確定該生產(chǎn)單在每道工序的加工時(shí)長(zhǎng)。最后從生產(chǎn)單緩沖池中獲取一定量生產(chǎn)單，根據(jù)調(diào)度算法為每個(gè)生產(chǎn)單指定具體的加工機(jī)臺(tái)和加工時(shí)段，還可以根據(jù)生產(chǎn)單、車卡等進(jìn)行排產(chǎn)查詢。

　　各個(gè)生產(chǎn)任務(wù)單何時(shí)在何個(gè)機(jī)臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行生產(chǎn)都是根據(jù)排產(chǎn)結(jié)果有序進(jìn)行的。在對(duì)排產(chǎn)流程進(jìn)行說(shuō)明之前需要說(shuō)明兩個(gè)屬性：訂單和生產(chǎn)任務(wù)單。其中訂單是客戶下達(dá)的生產(chǎn)需要，其中包括多種產(chǎn)品的種類，每一個(gè)產(chǎn)品需求對(duì)應(yīng)具體的生產(chǎn)任務(wù)單。對(duì)生產(chǎn)任務(wù)單進(jìn)行排產(chǎn)調(diào)度的流程如下：ERP每周將一周的生產(chǎn)訂單發(fā)送給MES系統(tǒng)，MES系統(tǒng)在接收到生產(chǎn)訂單后自動(dòng)生成生產(chǎn)任務(wù)單。APS系統(tǒng)從MES系統(tǒng)中取得生產(chǎn)任務(wù)單后根據(jù)相應(yīng)規(guī)則選擇適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)任務(wù)單，獲取到工藝數(shù)據(jù)庫(kù)中相應(yīng)的工藝，包括工序，每道工序的加工時(shí)間和停留時(shí)間等指標(biāo)，再獲取當(dāng)前每臺(tái)機(jī)臺(tái)的加工狀態(tài)，包括可用加工時(shí)段，關(guān)鍵/瓶頸工序等，在得到一切排產(chǎn)所需參數(shù)后對(duì)生產(chǎn)任務(wù)單進(jìn)行計(jì)劃排產(chǎn)。

　　成果應(yīng)用效果

　　本項(xiàng)目通過(guò)印染工藝參數(shù)自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)在線監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)分析，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息監(jiān)控和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中印染工藝參數(shù)調(diào)整的自動(dòng)化；通過(guò)染化料助劑自動(dòng)配送裝備及控制系統(tǒng)的研發(fā)，實(shí)現(xiàn)了染化料助劑配送的自動(dòng)化，提升原料稱量、化料攪拌、上料、儲(chǔ)存、發(fā)料、檢測(cè)、反饋、加料各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化程度；通過(guò)對(duì)訂單的拆分策略，排程調(diào)度約束條件進(jìn)行研究，建立了可插拔的參數(shù)化排程調(diào)度目標(biāo)函數(shù)。突破了高效的排程調(diào)度算法難題，并在此基礎(chǔ)上研發(fā)了印染生產(chǎn)計(jì)劃自動(dòng)排程和調(diào)度反饋算法模型，實(shí)現(xiàn)印染生產(chǎn)計(jì)劃排程的自動(dòng)化。

　　項(xiàng)目建設(shè)完成后，設(shè)備關(guān)鍵參數(shù)采集率實(shí)現(xiàn)100%，故障診斷正確率≥95%，產(chǎn)品一次準(zhǔn)確率≥95%，單位產(chǎn)品平均能耗(折合標(biāo)煤)降低20%、水耗降低30%。項(xiàng)目預(yù)計(jì)效益明顯，年完成印染布4億米計(jì)算以上，年產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益19792萬(wàn)元(其中效率效益3616萬(wàn)元；降低能耗5184萬(wàn)元；降低人工成本7696萬(wàn)元；質(zhì)量效益3296萬(wàn)元)，提質(zhì)、降本、增效作用顯著。

　　對(duì)行業(yè)發(fā)展的促進(jìn)作用

　　連續(xù)印染生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)化和智能化初步實(shí)現(xiàn)，對(duì)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步和轉(zhuǎn)型升級(jí)起到積極的促進(jìn)作用和良好的示范作用。精益管理為行業(yè)‘碳達(dá)峰、碳中和’在管理方式方面探索出一條新路。促進(jìn)印染管理創(chuàng)新，增強(qiáng)綜合競(jìng)爭(zhēng)力，為行業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

　　印染全流程的智能制造創(chuàng)新應(yīng)用在印染行業(yè)示范效果明顯，解決了企業(yè)面對(duì)市場(chǎng)新環(huán)境下產(chǎn)生的生產(chǎn)管理問(wèn)題，同時(shí)提高企業(yè)的整體效益，提升企業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。印染智能化生產(chǎn)的創(chuàng)新實(shí)踐，促進(jìn)了行業(yè)資源的集成共享，實(shí)現(xiàn)行業(yè)中各實(shí)體間及時(shí)有效的溝通和信息共享、協(xié)調(diào)和協(xié)作，企業(yè)間形成合作共贏發(fā)展生態(tài)，積極應(yīng)對(duì)印染行業(yè)內(nèi)外挑戰(zhàn)，有助于增強(qiáng)我國(guó)印染行業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。