摘要：探討半精紡智能制造體系建設(shè)中的注意事項。針對半精紡生產(chǎn)的特點(diǎn)以及所面臨的困境和需求，將智能制造引入半精紡生產(chǎn)，通過智能地組織生產(chǎn)和調(diào)整工藝，提高設(shè)備和瓶頸資源的利用率，提升生產(chǎn)應(yīng)變能力，實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的可追溯性。指出：通過構(gòu)建半精紡智能化生產(chǎn)管理體系，可以給決策者帶來更真實、全面的數(shù)據(jù)參考。認(rèn)為：引入智能化生產(chǎn)管理體系對半精紡的發(fā)展以及整個紡織行業(yè)有著舉足輕重的作用。

　　關(guān)鍵詞：半精紡;自動化;信息化;智能化;生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)

　　紡織行業(yè)是一項人員密集型的傳統(tǒng)行業(yè)�，F(xiàn)行業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)為把智能化生產(chǎn)技術(shù)引入紡織行業(yè)的時代已經(jīng)到了，智能化是實現(xiàn)紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的有力手段。

　　智能化生產(chǎn)對紡織企業(yè)來講，它除了涉及紡織企業(yè)內(nèi)部的信息，還與紡織企業(yè)外部的供應(yīng)鏈及上下游企業(yè)息息相關(guān)，它主要包含生產(chǎn)、經(jīng)營、物流等多方面的自動化和信息化，能夠進(jìn)行智能計算、分析與決策等。從宏觀上就是要使產(chǎn)業(yè)鏈的上下游企業(yè)建立共贏共創(chuàng)的平臺，使上下游的用戶參與進(jìn)來，留下更多的數(shù)據(jù)信息。而對企業(yè)本身來講，智能化生產(chǎn)是實現(xiàn)從手工到自動化的過程，最終實現(xiàn)生產(chǎn)、經(jīng)營的智能管控與決策。智能化生產(chǎn)將紡織產(chǎn)業(yè)與信息、互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)結(jié)合在一起，應(yīng)用于生產(chǎn)、供應(yīng)、營銷在內(nèi)的各個系統(tǒng)內(nèi)，實現(xiàn)整個產(chǎn)業(yè)的相互聯(lián)通[1-3]。

　　半精紡的生產(chǎn)立足于棉紡設(shè)備和毛紡設(shè)備的有機(jī)結(jié)合，將棉紡工藝與毛紡工藝融為一體，是一種新型的多組分混色紡工藝技術(shù)，同時又是以多品種小批量為主，因此更加需要智能化生產(chǎn)管理體系的引入。本研究針對半精紡生產(chǎn)所涉及的情況和需求，淺述半精紡智能化生產(chǎn)的設(shè)想與實踐。

　　1 半精紡生產(chǎn)的特點(diǎn)與需求

　　1.1 半精紡生產(chǎn)特點(diǎn)半精紡生產(chǎn)特點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個方面。(1)小批量、多品種、產(chǎn)品個性化強(qiáng)。在實際生產(chǎn)時翻改品種多、工藝更改頻繁、生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定。因此要求有一種科學(xué)、智能的生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)去完善整個生產(chǎn)過程。(2)大多是訂單模式，交期較緊。要求充分發(fā)揮工藝和設(shè)備技術(shù)管理人員的潛能，提升設(shè)備利用率，提高生產(chǎn)效率和工作節(jié)奏，尋求質(zhì)量與產(chǎn)量的契合，達(dá)到智能化排單和科學(xué)組織生產(chǎn)。(3)半精紡產(chǎn)品的競爭越來越激烈。要求最大限度提高和穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。必須同時掌握半精紡領(lǐng)域內(nèi)的產(chǎn)品流行趨勢、紗線質(zhì)量和風(fēng)格需求等數(shù)據(jù)信息，并對其進(jìn)行智能分析，才能不斷地開發(fā)出符合半精紡市場需求的新產(chǎn)品，以提高企業(yè)的核心競爭力。(4)勞動用工越來越緊張。應(yīng)充分挖掘設(shè)備和生產(chǎn)人員的潛能，提高自動化程度與生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集的及時性和準(zhǔn)確性，加強(qiáng)績效管理機(jī)制。

　　1.2 困境與需求分析根據(jù)半精紡生產(chǎn)的現(xiàn)狀與特點(diǎn)，如何用更短的時間、更少的人，顯著提高生產(chǎn)效率和開發(fā)出更多高性價比的新產(chǎn)品，已成為企業(yè)考慮的重點(diǎn)。尤其是排單排產(chǎn)作為紡紗生產(chǎn)展開的開端，其靈活性、共享性變成了半精紡生產(chǎn)企業(yè)日益突出的問題。其主要需求如下。(1)企業(yè)高層管理者的決策，需要有精細(xì)化的生產(chǎn)管理和經(jīng)營管理以及對上下游產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集和智能分析等功能的管理執(zhí)行體系提供支撐。(2)企業(yè)管理必須掌握實時產(chǎn)能數(shù)據(jù)，并預(yù)測與真實產(chǎn)能的偏差、需求和計劃生產(chǎn)是否合理，規(guī)劃實施是否協(xié)調(diào)等，同時應(yīng)對生產(chǎn)的整個過程追蹤、監(jiān)控，并加以研究。(3)半精紡產(chǎn)品的銷售形式大多是訂單，期望可以借助智能體系獲得業(yè)內(nèi)訂單的實時需求和所有用戶訂單規(guī)劃的實時狀況以及已處于生產(chǎn)階段的訂單實時進(jìn)度、公司真實的產(chǎn)能狀況等。如今大部分半精紡生產(chǎn)企業(yè)都欠缺標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)運(yùn)營實施體系，業(yè)務(wù)員難以獲悉有關(guān)方面的實時動態(tài)，與計劃、采購等部門間的協(xié)同較為滯后，使信息傳遞的管理不準(zhǔn)確和不及時。

　　2 半精紡引入智能化生產(chǎn)體系的目的與任務(wù)

　　利用信息化、自動化、智能化的技術(shù)，精準(zhǔn)實時掌握半精紡生產(chǎn)線的生產(chǎn)進(jìn)展、設(shè)備運(yùn)行狀況和產(chǎn)品的實時質(zhì)量狀態(tài)，實現(xiàn)自動、高效、合理、智能地計算并及時組織生產(chǎn)和工藝調(diào)整，以達(dá)到生產(chǎn)排產(chǎn)、生產(chǎn)進(jìn)度和工藝質(zhì)量等智能的把控，提高設(shè)備和瓶頸資源的利用率，提升生產(chǎn)應(yīng)變能力，并實現(xiàn)生產(chǎn)產(chǎn)品的可追溯性，這樣給決策者帶來真實、全面的數(shù)據(jù)參考，進(jìn)而構(gòu)建先進(jìn)、合理并且具備前瞻性的當(dāng)代智能化生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)[4]。

　　3 半精紡智能化生產(chǎn)的設(shè)想

　　根據(jù)前文所述半精紡生產(chǎn)所存在的相關(guān)問題和需求，結(jié)合行業(yè)的實際情況，半精紡智能化生產(chǎn)體系的整體設(shè)想框圖如圖 1 所示。

　　智能化生產(chǎn)體系的總體思路是以促進(jìn)部分的自動化、信息化和智能化。在生產(chǎn)環(huán)境中運(yùn)用生產(chǎn)制造執(zhí)行系統(tǒng)(以下簡稱 MES)及智能倉儲系統(tǒng);利用 ERP 系統(tǒng)對企業(yè)所有的人、財、物、信息、時間和空間等綜合資源進(jìn)行平衡和優(yōu)化管理;在面向用戶和合作企業(yè)方面，構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)云平臺、數(shù)據(jù)中心與工業(yè)大數(shù)據(jù)平臺，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)同、個性化定制和服務(wù)化延伸[5]。這種智能化生產(chǎn)的設(shè)想是符合半精紡生產(chǎn)特點(diǎn)和實際情況需求的。

　　4 半精紡紡紗智能化生產(chǎn)體系項目的實踐

　　4.1 確定精細(xì)化生產(chǎn)管理模式智能化生產(chǎn)的核心其實就是實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)，即確保員工以最高效的方式進(jìn)行協(xié)同和操作，消除一切浪費(fèi)，挖掘一切瓶頸資源。精準(zhǔn)地按訂單與用戶需求安排生產(chǎn)，使小批量、多樣性品種的生產(chǎn)方式得以滿足。智能工廠應(yīng)精準(zhǔn)適時配送各種物料以及原料，及時依照訂單交貨期限安排生產(chǎn)，構(gòu)建生產(chǎn)車間的電子屏幕，及時發(fā)現(xiàn)并解決整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)發(fā)生的各種問題。促進(jìn)精細(xì)化生產(chǎn)的過程即漫長又不可間斷，還必須與促進(jìn)自動化、信息化相關(guān)的工作密切結(jié)合在一起進(jìn)行。要實現(xiàn)精細(xì)化生產(chǎn)，必須先進(jìn)行自動化和信息化的改造。

　　4.2 廠房的基礎(chǔ)設(shè)計智能工廠的廠房設(shè)計首先考慮在基建中有相關(guān)智能化需要的基礎(chǔ)設(shè)計，如水、電、汽、網(wǎng)絡(luò)、通信等管線的設(shè)計，針對舊車間改造也要首先進(jìn)行這一項配套設(shè)計。其二，廠房配套的設(shè)計包含了視頻監(jiān)視體系、采光體系、空氣調(diào)節(jié)體系、火災(zāi)報警系統(tǒng)等相關(guān)智能化的改造。廠房內(nèi)工作區(qū)域的劃分(加工、出貨等)，應(yīng)依據(jù)紡織行業(yè)的生產(chǎn)模式和智能發(fā)展?fàn)顩r加以分析，可借助數(shù)字化生產(chǎn)模擬軟件，針對設(shè)施排布、生產(chǎn)電線和管線排布、車間運(yùn)輸?shù)冗M(jìn)行仿真設(shè)計。特別是隨各工序之間橋聯(lián)及半制品暫放倉儲等自動化發(fā)展的進(jìn)程，對整個車間的布局應(yīng)有一個嶄新的認(rèn)識。在基建設(shè)計時，還應(yīng)多考慮紡織空調(diào)的靈活性。若是多層廠房，還需要考慮物流運(yùn)輸?shù)冗\(yùn)用 RGV 和 AGV 等進(jìn)行智能化改造的問題。

　　4.3 智能化生產(chǎn)線的規(guī)劃生產(chǎn)線是規(guī)劃智能工廠的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，大規(guī)模坯紗生產(chǎn)基本上是同一類型的品種，而半精紡所生產(chǎn)的品種類型是隨著市場的變化而經(jīng)常不斷變化的，企業(yè)就需要根據(jù)半精紡銷售產(chǎn)品的數(shù)據(jù)信息、市場對產(chǎn)品需求的數(shù)據(jù)信息及未來相關(guān)的產(chǎn)品趨勢數(shù)據(jù)信息，對生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、產(chǎn)能及各種品質(zhì)要求等進(jìn)行規(guī)劃，可采用價值流圖等智能方法來合理規(guī)劃其生產(chǎn)線，確保整個工廠生產(chǎn)設(shè)備橫向和縱向的配套，使生產(chǎn)效率達(dá)到最大化。因此，在實際規(guī)劃生產(chǎn)線時，就要更大限度地考慮減少用工以及員工工作強(qiáng)度，盡可能對每一道工序進(jìn)行智能檢測，進(jìn)而提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品品質(zhì)。因此，應(yīng)對所有工作是否可運(yùn)用智能設(shè)施等進(jìn)行具體分析。若是該工位高度重復(fù)且沒有變化則可選用智能設(shè)施，反之則應(yīng)選用人工。此外，對于人工作業(yè)部分應(yīng)盡可能提供智能提醒，使人機(jī)協(xié)作得以全面實現(xiàn)。如現(xiàn)行細(xì)紗機(jī)上的單錠檢測裝置就是一種方便人工操作的智能提示裝置。

　　4.4 采集運(yùn)行數(shù)據(jù)的規(guī)劃與改造規(guī)劃智能型工廠時，應(yīng)事先設(shè)計好所有采集信息的接口、監(jiān)視以及信息采集體系的運(yùn)用方式。生產(chǎn)時對于人員工時、產(chǎn)能、產(chǎn)品品質(zhì)等各種信息應(yīng)進(jìn)行實時采集，并與訂單、工序等各個方面建立精準(zhǔn)關(guān)系，從而使整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能可追溯。發(fā)生問題能夠立即發(fā)現(xiàn)且警報，并立即追溯至與生產(chǎn)有關(guān)的批次、員工、原料等有關(guān)信息。另外，還應(yīng)精細(xì)計算出生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的實際制造成本。

　　4.5 設(shè)計智能的 MES 系統(tǒng)對智能工廠來說，其運(yùn)用的關(guān)鍵在于 MES 系統(tǒng)，該系統(tǒng)可實現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場的信息化管理。它與所有生產(chǎn)機(jī)器的 PLC、信息搜集設(shè)備、條形碼等外接儀器相接，數(shù)據(jù)通過這些外接設(shè)備進(jìn)行采集、智能處理，然后上傳至 ERP 系統(tǒng)。它的功能主要是強(qiáng)化訂單的生產(chǎn)和計劃實施等功能，落實生產(chǎn)的進(jìn)度，將生產(chǎn)進(jìn)度和生產(chǎn)有關(guān)的所有信息予以實時的反饋。如創(chuàng)建能夠用來追溯產(chǎn)品的信息鏈;回饋生產(chǎn)的進(jìn)度以及有關(guān)問題、申請工序相關(guān)的支持等。對于班組管理來說，該系統(tǒng)能夠發(fā)揮班組長的管理作用，優(yōu)化班組工作的分派以及管理，此外還應(yīng)具備提高生產(chǎn)設(shè)施能效、減少各工序的等待時間，提高產(chǎn)品精準(zhǔn)的交付率。另外，MES 系統(tǒng)具有實行生產(chǎn)排單的作用，為安排計劃以及調(diào)整生產(chǎn)提供智能化工具，使生產(chǎn)計劃得以更精準(zhǔn)地執(zhí)行。

　　4.6 自動化的規(guī)劃與改造建立智能化工廠，首先要利用 RGV 和 AGV 技術(shù)，進(jìn)行各工序之間的橋聯(lián)改造，把半制品自動運(yùn)輸?shù)剿�需的工序，盡量減少無效人為搬運(yùn)，實現(xiàn)部分自動化。這些生產(chǎn)現(xiàn)場的自動運(yùn)輸對智能工廠非常重要。因半精紡小批量多品種的需要，在車間現(xiàn)場必須根據(jù)前后工序之間產(chǎn)能的差異，設(shè)置多個半制品的中轉(zhuǎn)站。這也是智能化半精紡工廠規(guī)劃時，需要進(jìn)行系統(tǒng)考慮后設(shè)置。

　　5 結(jié)語

　　綜上所述，半精紡是傳統(tǒng)紡織行業(yè)開發(fā)新產(chǎn)品的結(jié)果，它的存在主要以生產(chǎn)多品種、小批量、個性化產(chǎn)品為主，這也是紡織產(chǎn)業(yè)一種新型的生產(chǎn)模式。顯然，這種生產(chǎn)模式對企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營的管理要求更高。引入智能化生產(chǎn)管理體系對半精紡的發(fā)展以及整個紡織行業(yè)有著舉足輕重的作用。然而規(guī)劃與改造智能化生產(chǎn)線是一項非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。首先要從企業(yè)文化、行業(yè)未來、經(jīng)營思路、技術(shù)進(jìn)步、生產(chǎn)的靈活性、各管理系統(tǒng)間的復(fù)雜性等多個方面進(jìn)行綜合規(guī)劃;實施綜合考慮企業(yè)的經(jīng)營、生產(chǎn)、管理、工藝、設(shè)備、自動化和 IT 等多個部門的職能并實現(xiàn)協(xié)同合作，才能規(guī)劃和建設(shè)出真正具有可操作性和實效性的智能工廠。

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　　《淺述半精紡智能化生產(chǎn)的規(guī)劃與實踐》來源：《棉紡織技術(shù)》，作者：周衛(wèi)忠

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