時間:2023-10-13 09:48:25
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為了加快應用信息技術改造傳統產業的步伐,提高工業企業信息化和工業化融合的層次和水平,國家已出臺了一系列政策和規劃,紡織行業作為其中的代表性產業,其“兩化融合”正穩步向縱深方向推進。本專題以智能化裝備和系統、數字化工廠、物聯網等為主要研究對象,多維度展現了目前信息化技術在紡織生產和管理中的應用現狀及發展前景,以期對行業企業的信息化建設有所啟發。
綜 述
我國紡織行業信息化建設的現狀
“兩化融合”,即信息化與工業化融合,是將信息技術充分滲透在產品設計與生產過程的諸多環節中,使設計與生產過程自動化、數字化、網絡化、智能化、可視化。把信息技術“嵌入”產品研發和生產中,可有效提高產品的信息技術含量和附加值,促進產品轉型與升級換代,既保證了生產的高效,又節約了人力與能耗。
與發達國家先工業化、后信息化的發展歷程和模式不同,我國工業化和信息化兩個歷史進程交匯發展,兩化融合具有顯著的中國特色,而決非簡單引入和模仿國外先進的相關技術和理念,須自行深入探索和實踐。
我國紡織行業的信息化建設起步于20世紀70年代末期,到80年代初,一些創新意識較強的棉紡企業開始探索應用電子和計算機技術對生產過程進行檢測、監控,并使用計算機管理原棉庫、物料庫,在生產上優化配棉,記錄產量,實施成本核算。
現階段,電子信息技術已融入紡織產業鏈的各個環節,包括企業管理、生產自動控制、生產過程監測、計算機輔助設計/制造、虛擬加工、信息網絡和電子商務等,對于紡織企業提高生產效率、產品質量、營銷水平等,產生了明顯的促進作用。特別是近年來,信息技術被越來越多地應用于紡織生產和經營管理中,使紡織生產向自動化、柔性化、智能化、網絡化和快速反應方向發展,企業信息化管理系統也由推廣普及逐步向行業化的深層次應用推進。而隨著全球化的不斷深入,以及云計算、物聯網、移動計算等信息技術的快速發展和應用,新的營銷模式不斷涌現,有利于紡織品服裝開拓內銷市場,創造新的消費需求。
發展至今,我國紡織行業信息化建設經歷了起步、推廣、實現轉變和發展等 4 個階段,整個行業的信息技術應用現狀在制造業中大致處于中等水平。根據中國紡織工業聯合會對行業企業進行的相關調查,目前行業的信息化建設主要呈現出以下幾個特點。
(1)管理信息化為重點,其中MIS、ERP等管理系統一直是紡織行業信息技術應用的主要領域。根據中國紡織工業聯合會針對全行業規模以上企業進行的信息化抽樣調查結果,被調查企業中有100多個系統正常運行,在企業管理中發揮著關鍵作用。其中北京銅牛、北京雪蓮、經緯紡機、吉林化纖、安徽華茂、華紡股份、南山精紡、山東德棉、山東帛方、山東華興、雅戈爾、美特斯邦威、遠紡織染、江蘇聯發、常州蘊爾芬、福建鳳竹、九牧王、富安娜等近百家企業都實施了MIS或ERP項目,取得了很好的經濟和社會效益。
(2)CAD推廣面大。CAD應用體現了明顯的紡織行業特點,涵蓋服裝、印花、繡花、紋制、織物組織、配色等領域,目前已得到大面積推廣,投資在 5 萬元至十幾萬元之間,經濟效益顯著。其中,具有自主知識產權的軟件占有很大的市場份額,有的已到達國際先進水平,而價格卻遠低于國外同類產品,在國際市場上具有較強的競爭力。
(3)MES發展迅速。棉紡織廠自動監測系統、服裝廠車間生產物流系統、印染廠生產過程集中管理系統等MES應用處于起步階段。應用比較好的企業有無錫一棉、西北五環、洛陽白馬、南通大生、天紡集團等。近年來我國紡織業的高速發展帶動了生產裝備的改造與更新,從而為自動監測系統應用帶來轉機,一些企業借建設新廠的機會,為全線的紡紗織布設備配置了數據在線采集裝置,同時準備建立全廠的監測系統,集管理與監測系統為一體的綜合信息系統是其發展方向。
(4)自動控制技術得到了廣泛推廣與應用,產生的經濟效益明顯。如華紡股份、蕪湖中天、浙江恒逸、宜賓絲麗雅等企業均取得了明顯的使用效果。采用各種自動控制技術,可明顯提高生產效率和經濟效益,尤其是在當前節能減排的大環境下,這類技術日益得到企業的重視,具有較大的發展空間。
(5)產業集群地區面向中小企業的公共服務平臺建設已初見成效。如中紡網絡公司、杭州愛科、杭州開源、紹興輕紡、寧夏匯成這類面向中小服裝企業的服務平臺,發揮了較好的輻射作用。
“兩化融合”相關的政策、規劃及實施
兩化融合領域的重點任務是支持企業在工業產品研發設計、生產過程控制、市場營銷與售后服務、企業管理等環節的信息化建設,提升產業園區等重點領域的信息化服務能力,全面提高行業信息化水平,加快應用信息技術改造傳統產業步伐,提高信息化和工業化融合的層次和水平。
工業和信息化部于2011年的《工業轉型升級投資指南》,從投資的角度對“十二五”工業轉型升級規劃的主要任務和發展重點進行了細化,其中直接涉及紡織工業的技改項目共計35項,分布在品種質量(15項)、節能減排(9項)、裝備改善(6項)、兩化融合(4項)、軍民結合(1項)等5 個部分,項目涵蓋了新型紡織纖維材料、現代紡織加工技術、紡織節能環保、現代服裝制造技術、新型紡織裝備、紡織信息化技術等領域,其中信息化項目分為企業信息化、行業信息化、重點領域信息化等若干類,具體包括:
棉紡織在線檢測及監控。紡紗設備、織造設備在線監測和管理系統;
印染數字化及在線檢測。印染在線檢測及控制系統、染色中央配送系統、印花自動調漿系統、高效數字化印花集成技術等;
紡織品智能加工。將微電子產品植入防護紡織品的技術及加工設備、柔性體紡織開關、柔性電子線路板、導電紗線等相關原材料的開發和商業化;
服裝、家紡企業數字化綜合集成和大規模定制。計算機輔助測量(CAT)、大類服裝人體標準數據庫、計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)、自動吊掛系統(FMS)、產品數據管理(PDM)、計算機輔助工藝計劃(CAPP)、服裝自動化立體整燙折疊包裝系統、服裝整燙加工中心、單元自動縫制系統、智能倉儲配送系統、射頻識別(RFID)技術應用等;改善服裝企業管理和營銷的相關技術。
《紡織工業“十二五”發展規劃》(以下簡稱“《規劃》”)中強調了“十二五”要重點攻關的紡織信息化技術,包括面向生產制造層面的制造執行系統(MES)、自動監測和動態精細化管理系統,以企業資源計劃系統(ERP)為核心的信息系統的集成應用;利用新一代信息通訊技術,特別是物聯網技術,在紡織行業生產制造、供應鏈環節推廣使用條形碼和射頻識別(RFID)技術;初步建立面向國內主要紡織專業市場的電子商務公共服務平臺體系,面向供應鏈和行業宏觀決策層面的紡織宏觀經濟決策支持和知識庫系統。
針對如何促進不同分行業和紡織企業實現兩化深度融合,《規劃》也提出了重點,如引導龍頭企業開展基于研發設計、生產制造、經營管理、銷售服務等全流程的信息系統集成建設;中小紡織企業依托社會化服務體系,按照行業特點和關鍵需求,開展信息化建設;紡織、化纖和印染等前道生產企業重點推進生產制造系統的信息化應用,并與生產經營系統進行集成應用;服裝、家紡等終端產品企業重點推進經營系統的建設,重點提升設計研發和供應鏈管理的信息化水平;紡織裝備企業重點提升產品的自動化、數字化、網絡化和智能化水平。
工業和信息化部于2013年9月了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃(2013 — 2018年)》(以下簡稱“《計劃》”)?!队媱潯分赋?,全球新一輪科技革命和產業分工調整對我國工業發展既有挑戰,也有實現趕超的機遇。推動信息化和工業化深度融合,以信息化帶動工業化,以工業化促進信息化,對于破解當前發展瓶頸,實現工業轉型升級,具有十分重要的意義?!队媱潯分信c紡織行業相關的內容主要包括加快裝備智能化開發和推動智能制造生產模式的集成應用等。根據《計劃》,圍繞“推進裝備智能化開發”,將重點實施“數控一代”裝備創新工程,對生產裝備實現數控化集成開發;實施智能制造裝備發展專項,重點發展重大智能制造成套裝備。而在“推動智能制造生產模式的集成應用”進程中,將建立技術開發與推廣服務平臺,實現協同創新,同時在重點行業企業建設數字化車間,鼓勵開展智能工廠建設試點。
根據工信部關于兩化深度融合創新推進專項行動的精神,棉紡織行業已被確定為開展信息化改造提升試點行業,進行在線生產監控及管控集成試點攻關,啟動試點項目,建立行業整體解決方案,并在全行業進行推廣應用,帶動棉紡織行業兩化融合水平的整體提升。改造提升工作將分為兩個階段進行,第一階段到2014年底,完成技術攻關、企業試點、重點企業推廣;第二階段從2015 — 2018年,實行行業全面推廣。
自從智能化服裝出現在市場上以來,它一直都成為紡織服裝行業的一大熱點,也是一大難點。由于智能化服裝以人為中心,人性需求成為業界關注的中心。世界上許多公司都在竭盡全力,開發適用范圍廣泛的各式智能化服裝。原因是服裝不僅是與人體直接接觸的產品,如醫療衛生、人體保護、舒適度、便于行走和運動、保溫和美觀,也成為所有制造業中最具有開發潛力的領域之一,而且它也成為人類保護環境最為敏感的行業之一。因此,有關智能化服裝的產品越來越多,智能化服裝的范圍也越來越廣泛,然而,智能化服裝所需要的電源卻難以解決,它需要具備可穿式條件。
在過去,人們雖然已開發出可穿式電池包,但還不盡人意,重量和體積都不可接受。諸如持續電源、充電和應急電源都難以有效解決。由于可穿式電池問題一直不能恰當地解決,可穿式電源問題已成為智能化服裝開發的瓶頸。
智能化服裝已成為現代士兵戰場必備設施。他們需要佩戴各類器件。而這些設備都需要電源。2007年,美國國防與工程技術研究所(DDRE)曾出資100萬美元,獎勵發明有效的可穿式電力系統的人。并且,他們還制定了可穿電力系統的標準,即可穿式電力系統要向士兵提供足夠和有效的供電方式,并且其重量很輕,體積很小或很薄。美國五角大樓也新聞,要求這套電力系統可同時啟動無線電、夜視鏡、全球衛星定位儀、便攜式監控器,并且,穿戴上這類電源后,士兵的戰斗力不能減小。然而,當時開發出來的可穿式電力系統的重量都重于士兵攜帶的武器彈藥,因此并不適合現代戰爭。2009年2月,第一代手表式電池問世,它可給無線電話和便攜式MP3/MP4播放器充電,因此當時在美國一個小地方,兩周內就銷售出1萬只。隨后西方又開發出被稱為G184型可穿可充電式電池,其設計和應用都相當便捷,可洗滌可搓揉,它擁有6種電源接口,已接近智能化服裝的電源要求。另有公司甚至開發出可安裝在鞋底并可發電的微型發電機。
智能化服裝也被稱為E紡織品,現已逐漸成為社會發展的時尚,因此可穿式電源就成為能否讓智能化具備實用性商業性的關鍵。加拿大開發的可穿式電源是用薄薄的一層纖維材料制成,與其他纖維整合入織物。加拿大科學家在聚乙烯氧化電解質層之間入鋰鈦酸鹽,并將其作為陽極,然后把鋰鐵磷酸鹽也嵌入其中,將其當作陰極。由于這三層均屬于熱塑性材料,直接作為纖維材料織入紡織物內部,與其他纖維渾然一體,這樣,熱塑性材料產生的電源可直接發熱,而薄薄的線路層構成電流帶,可流動距離達10厘米,寬度達1厘米。
由于采用了多臂手工織機,這種紡織物電極使用了導電性紗線,可直接與衣服的其他部位相連。而其中的棉線確保了電池面附在織物表層。
2013年紡織信息化回顧
在過去的2013年,國內外經濟環境依然錯綜復雜,國際市場恢復緩慢,國內外棉價差過大,生產成本不斷上升。但是在產業轉型升級帶動運行質效提升的支撐下,我國紡織工業經濟運行態勢總體保持平穩,主要運行指標雖然有增速趨緩的走勢,但基本實現了穩定增長。
紡織行業當前處于一個轉型升級的關鍵時期。要完成“十二五”發展規劃的任務,實現2020年建成紡織強國的目標,就是要堅持產業結構調整,轉變發展方式,實現從工業文明向生態文明的轉變,將創新的活力、管理的能力和市場的潛力相疊加,形成轉型升級的新動力,如業內專家所說,打造紡織產業升級版。行業保持穩定增長的重要基礎是在產業結構調整基礎上的運行質效提升,而信息化建設則是基礎的基礎。
《行動計劃》強調發展要點
2013年8月,工業和信息化部出臺了《信息化和工業化深度融合專項行動計劃(2013-2018年)》(簡稱《行動計劃》),要求在2018年實現信息化條件下的企業競爭能力普遍增強,信息技術應用和商業模式創新有力促進產業結構調整升級,工業發展質效的全面提升,是紡織行業信息化未來五年發展的指導性文件。
《行動計劃》明確提出了八項專項行動計劃,其中標準體系建設、示范企業推廣、中小企業服務、電子商務發展、智能生產制造、互聯網創新等都與紡織行業密切相關,是今后幾年紡織信息化發展的重點領域。行業處于轉型升級時期,企業應該更加著力于加強自身的管理,降低成本,提高效率,苦練內功,顯然是深入信息化建設的契機。而《行動計劃》必然會帶動企業增加對信息化的投入,加快信息技術在紡織行業的應用和推廣。
裝備智能化突出重點
紡織裝備的重點是提高自動化、數字化、網絡化和智能化水平。紡織企業涉及多種設備和應用系統,只有實現了信息的自動采集和自動化集成,才能保證基礎數據的采集面,大幅度提高信息實時性和準確性,實現更大范圍的信息共享,最終起到優化配置資源的作用。
印花領域的智能化設備有了突出進展。浙江大學、杭州宏華公司等在數碼噴印機的基礎上,開發了圖像自適應精準印花系統,可以在提花或繡花面料上,通過高精掃描、花型識別,將要噴印的花型在面料上精準對位,進行疊印印花。其產品既有繡花提花織物的層次效果,又有印花的豐富色彩,形成了一種全新的紡織產品,并率先在十字繡行業推廣應用,取得了極為顯著的效益。
在棉紡行業,青島環球公司的粗細聯合智能全自動粗紗機系統,由全自動落紗粗紗機和粗細聯輸送線等配套設備組成,應用了RFID等技術,實現了從粗紗紡紗到自動落紗的全過程自動化和生產管理信息化,獲得了很好的市場回報。
產業用紡織品是近年來發展很快的領域,但裝備智能化水平還有待提高。杭州愛科公司開發了智能產業用紡織品切割設備,按設計要求進行優化排料和快速切割,適用于大跨度大幅面的工藝要求,應用于航空、航天、建筑、游艇、汽車等軟性材料切割,節省了原材料,提高了產品質量和生產效率。
管理信息化走向深入
江蘇悅達紡織集團積極推進信息技術應用,在前幾年建成的園區光纜等基礎設施上,建設了數據中心和園區局域網,深化ERP應用。尤其在生產過程監控與管理方面,逐步建設了電能監測系統、質量監測系統、棉紡設備在線監測系統等,在企業發展戰略制定和危機管控,支撐企業生產經營模式變革等方面起到了較大作用。
山東如意集團與西安科技大學合作開發應用了面向紡織服裝制造過程的協同生產管理系統,著重解決生產計劃制定過程中的優化問題,實現了生產計劃執行過程的跟蹤監控和管理,有利于紡織服裝產業鏈上下游企業的協同,提高了企業業務協作能力和對生產過程的精細管理能力。
服裝新技術成效顯著
《紡織工業“十二五”發展規劃》中第一次強調:“加強服裝企業信息化集成制造系統和大規模定制技術的開發與應用,推廣服裝和家紡企業自動化、數字化、信息化生產工藝技術”。一年來,人體三維測量、服裝用人體數據庫、服裝大規模定制、模板自動化等一系列新技術應用加快,成效顯著。在服裝設備自動化智能化方面,上海威士公司開發出自動釘扣的自動化縫制單元、智能吊掛系統,自動整燙系統、全自動培烘系統、自動折疊包裝系統和自動化倉儲物流系統等,初步形成了現代服裝制造和物流系統.
電子商務更是成為熱點,在2012年服裝網上銷售3050億元的基礎上,2013年預計又有30%以上的提升。廣東愛斯達服飾公司將網購營銷與生產制造相銜接,開發了T恤衫、牛仔服等服裝單件定制的“智能裁縫”網絡平臺。消費者通過鍵盤輸入有關數據,網上的虛擬試衣系統有畫面顯示;平臺還提供大量的面料、色彩、圖案、款式等,消費者根據喜好選擇;最后完成確認后下單,提交到車間生產。
2014年新技術應用趨勢展望
進入2014年,國內外經濟形勢依然錯綜復雜,紡織行業發展既具備相當的積極因素,也面臨著諸多風險挑戰。內需市場仍將繼續為紡織行業提供實現平穩發展的動力,但一系列不確定因素依然存在。總體上看,紡織行業有望在2014年繼續保持平穩增長的態勢,也有條件保持長期可持續的發展。
我國紡織工業具備產業鏈配套完整和成熟的競爭優勢,與目前產品結構比較單一的東盟和南亞國家相比較,我國多數產品在品種、質量方面仍有較為明顯的國際競爭力。與此同時,勞動力、原材料、能源和環境的制約將形成倒逼機制,帶來新一輪行業洗牌,促進企業加快調整提升。全球新一輪科技革命和產業分工調整對我國紡織工業發展既是挑戰,也是實現紡織強國的機遇。應用新技術,在以下五個領域進一步推動信息化走向深入,將為破解當前發展瓶頸,實現產業轉型升級提供新動力。
智能化提升紡織裝備新水平
智能化是今后紡織裝備的重要發展方向,是先進制造技術、信息技術和智能技術在裝備產品上的集成和融合,體現了制造業的發展要求。要開展先進制造模式的研究應用,發展以人機智能交互為特征、面向各道紡織工序的智能制造技術,一方面努力提高單機自動化、智能化水平,形成網絡化的堅實基礎;另一方面要應用物聯網等新技術,推進紡紗、織造、印染、服裝生產制造設備聯網和在線監測。在此基礎上,結合云計算技術的應用,研究“云制造”概念,構建高效的網絡共享平臺,逐步積累和整合各種設計、制造資源,將紡織行業的裝備能力提升到一個新水平。
綜合集成應用挖掘管理新價值
企業信息系統的綜合集成應用是《紡織工業“十二五”科技進步綱要》列出的關鍵技術之一,目的是消除信息孤島,使各種企業應用系統,如CAD、PDM、ERP、MES、SCM等,形成一個有機、高效的整體。通過精細管理,實現降低成本,提高效率,更加深入地挖掘管理的效益和價值。要結合紡織各個細分行業的特點,在設計與制造集成、業務和財務銜接、管理與生產銜接、產供銷一體等領域,開展關鍵環節集成應用。先從集團企業或行業龍頭企業試點,積累經驗,逐步推廣。
云計算拓展服務新領域
2013年廣大小微紡織企業對公共服務平臺的需求迅速增長。要進一步擴大公共服務能力,往往受限于自身的資源,必須獲得新的技術和運營模式的支撐。云計算的興起,相關基礎設施的日益完善,必將會提供新型的運營平臺和更多、更靈活的資源。云計算將大量IT資源整合在一起,提供各種服務,實現服務的開放協作、社會資源的高度共享,從而解決信息化發展不平衡的問題。
滿足不同細分行業的信息化需求一直是紡織信息化的難點問題。開發適合紡織行業應用、具有行業特點的各類軟件成為許多行業“十二五”規劃中需要攻關的關鍵技術,也是推進行業信息化的重要途徑。近年來,軟件服務模式SaaS在紡織行業開始出現。云計算的出現,為紡織行業軟件服務供應商提供了新的選擇?;谠朴嬎慵軜嬤M行開發,供應商可以不在服務器和帶寬等基礎設施上耗費自己的資源,而更加專注于軟件開發和應用,為大量的用戶群提供更為穩定、快速、安全的應用和服務,并逐步發展,形成行業化的云服務,即許多人所期望的“行業云”。
電子商務創造商業新模式
服裝紡織品網購正在蓬勃興起,2014年各種電子商務平臺將更加迅速地發展,必將催生出新型的營銷模式,有利于紡織品服裝開拓內需市場,創造新的消費需求。紡織企業如何在這一大潮中順勢前行?首先,企業要利用電子商務創新營銷模式,理順與傳統銷售渠道的關系,提高產品銷售的針對性和售后服務水平,保障消費者的權益。其次,將電子商務與生產制造環節相銜接,與其他應用系統的逐步融合。通過新型商業模式的引領,帶動企業業務流程優化,提高產品制造的快速響應能力。
大數據引領行業新期待
【關鍵詞】紡織機械;機電一體化;特點;應用;發展
紡織業是我國較為傳統的一個行業,但古代的紡織業生產幾乎全靠人力來完成,生產力水平較為低下,生產效率較低。自第一次產業革命之后,紡織業進入了機械化生產的時代,極大的提高了生產力水平,生產效率較高。直到今天,我國的紡織業已經實現了機械化大規模生產,促進了紡織業的快速發展。并且在工業科技不斷進步的情況下,紡織機械正在向著機電一體化的方向不斷進步發展。以下本文就對紡織機械的機電一體化發展現狀與發展趨勢進行探討。
1.紡織機械機電一體化技術的發展特點
目前在我國,紡織機械的機電一體化發展已經取得了一定的成就,極大的促進了紡織機械生產自動化、智能化的發展??傮w來說,紡織機械的機電一體化技術發展主要體現出兩個特點。即普及推廣了變頻調速技術,提高了智能化控制技術水平。
1.1變頻調速技術的推廣
隨著我國市場經濟體制的不斷完善,各行業之間的市場競爭更為激烈,紡織業也不例外。各個紡織企業為了提高自身的競爭力,都在不斷的采用新技術與新的生產機械,以期提高生產效率,降低生產成本,從而獲得更大盈利空間。而變頻調速技術的應用極大的滿足了企業生產力改革的這一需求,交流異步電機變頻技術、交流伺服電機控制技術等等不同新科技的應用,都為紡織企業的機械性能改進提供了很大的技術支持,同時也促進了變頻調速技術的普及與推廣。當前我國的紡織企業生產中,對于變頻調速技術的應用主要體現在以下幾方面:
(1)通用變頻器開環控制異步電機變頻調速。這種方案的電機中,電路結構比較簡單而且具有較強的可靠性,一般運用于對調速精度要求不高的產品生產中,適用于該調速的機械如針織機械和染整機械等。
(2)無速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機變頻調速。該方案的電機中,電路結構也是較為簡單,具有較好的工作可靠性,一般適用于調速精度為0.5%-1.0%的紡織機械設備中。
(3)帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機閉環變頻調速。該方案中的電路結構則較為復雜,而且其需要投入的成本較大,但是這種方案具有較強的調速性能,能夠獲得較高的轉速,調速的范圍也能夠達到100:1的范圍。另外,該方案具有較強的特定,這種特性對于轉速要求較高的機械十分實用,比如整經、漿紗、熱定型等機械。一般常用的傳動電機有兩種,一種是普通的Y系列交流異步電機,另一種是交流變頻專用異步電機。
從變頻器的應用現狀來看,我國的紡織企業在生產中所使用的變頻器主要是由國外進口而來的。但隨著我國科技的不斷進步,國產變頻器的性能也在不斷完善,目前也已經開始被應用在紡織企業的生產活動中。雖然國產的變頻器性能不及國外的好,但其價格較為便宜,且能夠符合紡織生產的變頻需求,具有一定的穩定可靠性,因而正逐漸替代國外的變頻器在紡織機械中的應用。
1.2促進智能化控制技術的發展
自動化、智能化是當代機械發展的主要趨勢,紡織機械同樣也是朝著這個方向不斷發展。當前例如PLC可編程控制器等智能產品都已經被廣泛應用在紡織機械的生產運行中,這樣就在一定程度上實現了生產的智能化控制,提高生產效率,減少了人工勞動量。智能化控制技術在紡織機械中的應用主要體現在以下幾點:
(1)針對機電設備的轉速進行準確的控制,對于機械設備的協調運轉以及其運轉的位置進行準確的定位。
(2)根據預先設定的生產要求的工藝曲線對各種機械和機件的運動軌道進行控制。
(3)根據預先設定的生產要求的操作工序以及加工的全過程進行有效的控制。
(4)PLC可編程控制器的使用,不僅能夠使一般的邏輯控制程序得到很好使用,同時也能夠對各項數據的通信功能進行模擬,并且通過網絡形成一個分布式系統,對于系統內的各種控制要求都能夠順利的實現。其具有較大的靈活性,在性價比方面具有很大的優勢,因此近年來PLC可編程控制器得到了廣泛的應用。
2.紡織機械機電一體化的發展現狀
當前現代紡織技術與機電一體化技術的有機結合及應用促成了紡織行業多種先進技術的發展,如噴氣織造技術、噴氣紡紗技術、梳棉機用管道喂給系統、粗細絡聯合系統、Barco織造監控系統、HVI纖維測試系統、自動絡筒技術、自動整緯技術、計算機化的顏料化學品配方系統、梳棉機短片段自調勻整技術等。這些技術不僅反映了紡織技術與機電一體化技術結合應用后的跨多學科的特點,也體現了紡織技術和紡織設備在過去的幾十年的結合應用中有了突破性發展。目前的紡織機械機電一體化技術主要是由檢測傳感技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服傳動技術等關鍵技術組成。其應用功能主要有以下幾點:
2.1調速系統的自動控制系統
該控制系統中一般包含有數字形式和模擬形式兩種,數字形式中主要以單片機、PC機為主,而模擬形式則主要以私服調速系統和變頻調速系統為主。
2.2電子自動測控系統
該系統抓喲是運用電子元件與不同的傳感器執行結構進行組合,再根據生產過程中的各項參數要求進行采樣與監測,以此來實現對生產系統的控制。
2.3計算機控制管理系統
該系統不僅能夠實現對生產過程的實時監測和控制,同時也能夠針對監測的數據進行收集和分析,而且能夠實現對分析結果的打印,同時具有決策功能,通過該系統的決策功能對生產管理活動進行智能化控制,同時根據該結果成立專家系統,實現紡織機械機電一體化的智能化,這也是紡織機電一體化發展的主要方向。
3.紡織機械機電一體化的發展趨勢
從當前的紡織機械發展現狀與市場需求來看,機電一體化發展已經成為未來紡織機械發展的主要方向。而事實上,技術人員也確實正在充分利用當前先進的科學技術來不斷的深化改革,研發和改進紡織機械的生產技術,促使其向著高速化、自動化、智能化的方向不斷發展。微電子技術和機械動作的有機結合,使紡織設備重點向三高(高質、高速、高效)發展。機電一體化的實現,使紡織設備的自動化程度和連續化程度明顯提高。在機械產品設計中,由于廣泛采用PLC、PCC、PCS、FCS、工控機、單片機的解決方案,變頻調速、交流伺服凋速的普及化,不僅使紡織設備的自動化水平大大提高,而且使機械傳動結構大大簡化。如必加樂的Gamma劍桿織機和OMNI噴氣織機采用SUMO超級主電動機,由主電動機直接傳動織機,不再需要傳動皮帶以及離合器和剎車盤;在新型電腦粗紗機中利用計算機控制下的多電動機分部傳動就取消了復雜的鐵炮變速、擺動成形等傳動結構。
4.結語
總之,紡織機械機向著機電一體化的方向不斷發展已經勢在必行,這是市場對紡織企業生產技術提出的新的要求,也是科技不斷進步的主要體現。盡管當前我國的機電一體化技術水平(下轉第220頁)(上接第88頁)與國外先進技術相比還差有一段距離,但相信在業內技術人員的努力下,我國的紡織機械水平必然會得到更大的發展與進步,從而保證我國的紡織企業生產水平持續穩定上升,增大單位時間內紡織企業的生產量,降低生產成本,提高生產效率,增大我國紡織企業在國際市場中的競爭力。
【參考文獻】
[1]高孝綱,趙世凱.我國的紡織機械機電一體化[J].紡織導報,2001(05).
關鍵詞:紡織企業;紡織機械;機電一體化;發展
近年來,市場經濟體制的不斷深化與完善,促進了紡織企業的不斷發展,始終堅持以市場為中心,堅持技術創新,才能夠促進紡織企業機電一體化水平的不斷提高。為了適應市場經濟的發展,適應小批量、多品種的生產需求,紡織企業需要不斷的提高身纏水平、促進企業競爭力的不斷提升。這代表我國紡織行業整體水平的提高,也代表我國紡織機電一體化水平的不斷進步。
一、我國紡機機電一體化技術發展的特點
1.促進了變頻調速技術的普及。
近年來,隨著各個紡織行業的競爭日益激烈,幾乎所有的紡織企業都不約而同的應用了交流異步電機變頻技術,有的企業還運用了交流伺服電機控制技術,這對于紡織行業的發展起到了巨大的促進作用,同時對于紡織機械一體化技術的發展也起到了極大的推動作用。紡織行業采用的變頻調速技術主要有以下幾種:
(1)通用變頻器開環控制異步電機變頻調速。這種方案的電機中,電路結構比較簡單而且具有較強的可靠性,一般運用于對調速精度要求不高的產品生產中,適用于該調速的機械如針織機械和染整機械等。
(2)無速度傳感器的矢量變頻器控制異步電機變頻調速。該方案的電機中,電路結構也是較為簡單,具有較好的工作可靠性,一般適用于調速精度為0.5%-1.0%的紡織機械設備中。
(3)帶速度反饋的矢量變頻控制異步電機閉環變頻調速。該方案中的電路結構則較為復雜,而且其需要投入的成本較大,但是這種方案具有較強的調速性能,能夠獲得較高的轉速,調速的范圍也能夠達到100:1的范圍。另外,該方案具有較強的特定,這種特性對于轉速要求較高的機械十分實用,比如整經、漿紗、熱定型等機械。一般常用的傳動電機有兩種,一種是普通的Y系列交流異步電機,另一種是交流變頻專用異步電機。當前在我國普遍使用的變頻器一般是日本或者德國生產的,近年來,我國國內的科學技術不斷的發展, 國產的變頻器也已經開始進入到紡織行業的生產活動中。相比國外的機械設備,國產的變頻設備價格較低,而且性能也能夠滿足紡織機械生產的需要,只要確保其穩定性和可靠性能夠保證,則其具有很大的發展空間,促進我國國產機械制造業的發展。
2.促進了智能化控制技術的使用。
當前,很多的紡織企業都普遍采用的PLC可編程控制器等智能化機械對生產進行控制,這樣則能夠有效的提高生產效率,具體的體現有以下幾點:
(1)針對機電設備的轉速進行準確的控制,對于機械設備的協調運轉以及其運轉的位置進行準確的定位;
(2)根據預先設定的生產要求的工藝曲線對各種機械和機件的運動軌道進行控制;
(3)根據預先設定的生產要求的操作工序以及加工的全過程進行有效的控制;
(4)PLC可編程控制器的使用,不僅能夠使一般的邏輯控制程序得到很好使用,同時也能夠對各項數據的通信功能進行模擬,并且通過網絡形成一個分布式系統,對于系統內的各種控制要求都能夠順利的實現。其具有較大的靈活性,在性價比方面具有很大的優勢,因此近年來PLC可編程控制器得到了廣泛的應用。
二、紡織機械中機電一體化應用的特征
機電一體化技術與紡織機械的結合,使其具有更為廣泛的特征,由檢測傳感技術、信息處理技術、自動控制技術、伺服傳動技術、等關鍵技術組成。
1.根據工藝應用的特征
通常情況下,機電一體化所具有的應用特征主要包括整體結構、工藝操作最佳化等幾個方面,其中較為典型的如變頻調速取代了傳統的機械調速,將以往分散的功能零部件實現了幾種控制,通過遠程控制技術實現了遠距離同步控制;生產工藝柔性化管理實現了設備硬件結構的不斷調整,對于調整的指令以及參數進行簡單的變化則能夠完成產品的生產;強大的設備功能實現了傳統的機械工藝無法保留裁剪軌跡的要求;系統的智能化控制實現了生產系統的連續性生產;計算機信息系統的運用和自動檢測系統的運用促進了系統管理的智能化水平不斷的提高。另外,自動化系統的運用也促進了產品質量的不斷提高,從整體上促進了紡織機電一體化水平的提高。
2.根據機電一體化應用的功能
(1)調速系統的自動控制系統。該控制系統中一般包含有數字形式和模擬形式兩種,數字形式中主要以單片機、PC機為主,而模擬形式則主要以私服調速系統和變頻調速系統為主。
(2)電子自動測控系統。該系統抓喲是運用電子元件與不同的傳感器執行結構進行組合,再根據生產過程中的各項參數要求進行采樣與監測,以此來實現對生產系統的控制。
(3)計算機控制管理系統。該系統不僅能夠實現對生產過程的實時監測和控制,同時也能夠針對監測的數據進行收集和分析,而且能夠實現對分析結果的打印,同時具有決策功能,通過該系統的決策功能對生產管理活動進行智能化控制,同時根據該結果成立專家系統,實現紡織機械機電一體化的智能化,這也是紡織機電一體化發展的主要方向。
3.根據機電一體化的控制方式
根據檢測和控制的前后關系,一般分為三種回路形式:開環系統是檢測位置在控制位置的前面,按系統擾動量進行調節的控制系統,又稱前饋控制;閉環系統是檢測位置在控制位置的后面,按偏差進行調節,又稱反饋控制;混合環系統是開環與閉環的混合形式。
結束語:
隨著科學技術的不斷進步,我國紡織企業的機電一體化運用范圍也越來越廣泛,與國外先進的技術相比,國內在紡織機電一體化的生產水平和運用方面仍然存在著一些不足之處,還有待于國內的科學研究學者不斷的研究與分析,以此不斷提高我國紡織機械水平的不斷提高,促進我國紡織行業持續、穩定的發展。
參考文獻:
[1]高孝綱,趙世凱.我國的紡織機械機電一體化[J].紡織導報,2001(05).
[2]羅輯,杜柳青,袁冬梅,曾宇丹.機電一體化技術在機械工程上的應用及發展趨勢[J].機床與液壓,2006(01).
[3]黃鳳根,,陳瑞琪.機電一體化在紡織機械中的應用[J].國外紡織技術,2002(12).
關鍵詞:微膠囊技術;紡織領域;應用進展
由于在紡織領域中應用微膠囊技術具有十分明顯地效果,因而在我國紡織事業發展過程中得到了廣泛地應用,同時也具有不可或缺的重要性,那么我們應該如何對其進行應用呢?為了更好地應用微膠囊技術于紡織領域之中,以下筆者結合自身工作實踐,就該技術以及在紡織領域中應用作出以下探究性的分析。
1. 概述微膠囊技術
微膠囊主要是利用高合成分子制備而成的一種微型容器。織物采用微膠囊進行制備的技術較多,常用的有聚合反應技術、物理技術、相分離技術等,但隨著時代的發展,目前出現了分子包埋技術、超臨界流體快速膨脹技術、高壓靜電技術等現代新型技術,且在紡織領域得到了廣泛的應用[1]。
2. 微膠囊技術在紡織領域中的應用進展分析
目前,微膠囊技術在紡織領域中得到了廣泛的應用,其應用進展主要體現在以下幾方面:
2.1微膠囊技術在染色過程中的應用
在織物染色過程中應用微膠囊技術,主要就是以染料為芯材用于微膠囊的制備。在染色過程中,主要是在染浴中直接投放染料微膠囊,由于染浴、膠囊中的染料以及纖維三者之間存在濃度差,所以染料會不斷地釋放和吸附以及上染纖維,達到染色的目的。因而應用微膠囊染料于織物染色之中,就能染出十分漂亮的紡織品,并有效避免傳統印染時出現的問題,達到降低成本和提高效益的目的。
2.2微膠囊技術在印花過程中的應用
印花是對紡織物進行處理的重要工藝。在紡織物印花過程中應用微膠囊技術主要體現在以下幾個方面[2]:
一是應用微膠囊技術轉移印花,即在轉印片表面采用多種微膠囊染料進行染織,再在紡織品上放入轉印片并在外力的作用下,破裂的微膠囊中的染料就會涂染在紡織物上,達到印花的效果。應用該技術能有效地降低染色溶劑的溫度,具有較強的均染性,且上色速度較快以及施工方便和造價低等優點。
二是應用微膠囊技術涂料印花,即應用合成樹脂將微膠囊染料附著在織物纖維的表面,達到印花的目的。
三是應用微膠囊技術變色印花,所謂變色印花,主要是紡織品的印花圖案會隨著外部條件變化而改變印花色澤,隨著外部變色刺激條件的變化,印花變色分為光敏型、熱敏型以及濕敏型。其中,采用微膠囊技術的印花的變色主要屬于熱敏型。
2.3微膠囊技術紡織品整理中的應用
在紡織領域中應用微膠囊技術整理紡織品,能有效促進紡織品功能性和舒適性提升。在應用過程中應做好以下幾點:
一是利用微膠囊技術對紡織品進行常規性的整理,主要是對紡織品進行柔軟、拒水、拒油、防皺等處理。常見的柔軟劑有有機硅、脂肪酰胺等,拒水、拒油主要是采用乙烯聚合物、氟烷基丙烯酸酯聚合物,防皺劑主要采用改性多元羥酸、N-羥甲基樹脂等。但這些整理制劑均屬于乳化劑,分散穩定性低,經常會出現沉淀和破乳等情況,因而必須把這些乳化劑制成膠囊,就能促進其分散性和相容性的提升,進而提高整理質量。
二是利用微膠囊技術對紡織品進行功能性的整理。主要是對紡織品進行保持芳香、驅蟲、抗菌等功能性的整理。保持芳香主要是將香料微膠囊化,既能提高整理效果,還能提高芳香持續時間。例如采用玫瑰香精芯材和聚氰基丙烯酸丁酯壁材的香精納米膠囊對棉織物進行整理,就能提高織物的耐水洗性,而且性能的釋放變化不大,尤其是能提高織物的芳香性。再如采用紅百里油和明膠包覆丁香花蕾油制備的微膠囊進行紡織品的處理,能有效達到抗菌除螨的效果。
三是利用微膠囊技術對紡織品進行智能化的整理,以實現紡織品的智能化。所謂智能化的紡織品,就是對環境具有響應、感知的紡織品,例如變色紡織品和蓄熱調溫紡織品。在智能化的紡織品中,大都在紡織品的表面或者纖維的內部包含了相變材料,一旦遇熱或遇冷時,就會出現固液可逆相變而釋放和吸收能力,達到調節溫度的目的[3]。
3. 結語
綜上所述,對微膠囊技術及其在紡織領域中的應用進展進行探討具有十分重要的意義。作為新時期背景下的紡織技術人員,應緊密結合時展的需要,致力于自身專業技術水平的提升,不斷努力和學習微膠囊技術知識,以不斷強化微膠囊技術的應用水平,從而將其更好地應用于紡織領域之中。但需要注意的是,該技術雖然在紡織領域中得到了廣泛地應用,但是就目前來看,應用的廣度和深度還有待進一步提升,這就需要廣大紡織技術人員的不斷努力,一道促進我國紡織事業的可持續發展?!?/p>
參考文獻
[1]周小燕,陳莉,孫衛國.微膠囊技術及其在紡織中的應用[J].紡織科技進展,2011,05:3-5.
纖紡工業,這種勞動力密集型產業如何回歸西方呢?他們的唯一理由是,電子產品和多功能化逐漸進入該領域。如今已有大量紡織服裝的生產與其他技術掛鉤,如,從纖維的生產就需要特殊的涂層處理、探頭與電子元件的結合已成為時尚。尤其是3D打印和更深層次的涉及計算機控制層面,而非簡單的加工處理就能完成。其原因如下:
e-紡織品的問世
如今,西方開發的能與服裝結合的探頭尺寸越來越小,重量越來越輕,也越來越便宜,而智能化卻越來越高。由此可以假設,智能化電話和e-紡織品并非遙不可及,而眼前就能看見不斷涌現的新型產品。事實上,去年巴塞羅那紡織會展上的技術性服裝就已告訴人們,電話或PC與衣服相關聯已不再新鮮。
今年夏季倫敦奧運會將讓人們大開眼界,e-紡織品將首次應用于運動員監控。其中一些設備是直接由阿迪達斯公司發明創造。該公司已成為倫敦奧運會主要贊助商,同時也是新產品的推崇者。他們已獲專利的產品感觸式纖維已直接用來生產舒適的感觸運動裝并能準確地監控運動員的健康,如比賽中運動員的脈搏和心臟跳動狀況。而服裝內設感觸纖維和探頭可直接把運動員身體數據傳輸給監控中心。其中阿迪達斯發明的智能化胸衣每件僅45英鎊,今夏也將進入世界市場。
不僅如此,阿迪達斯將直接向全世界知名的纖紡企業,如Garmin、Polar、Sigma Sport和Suunto運動裝公司提供鑲嵌在纖維中的軟件。阿迪達斯在此時此刻才突然意識到,他們苦心開發多年的服裝軟件產品終于勝利在望。不僅如此,另一家公司開發專用于監測心率的胸衣也同時進入市場。其中鑲嵌在衣服內的芯片耗能極低,一種鑲嵌在服裝里層的新型藍牙也將啟用。當然,激動人心的產品還在層出不窮的出現。
聞所未聞的3D印染
3D印染早在10年前就已聽說。但令分析家不解的是,那時的3D印染實際上只是2D印染的代名詞,為什么就應冠以3D?由于沒有真正的3D效果,印染價目前低如白菜,過去高達10萬美元的印染機現在僅賣800美元了。在可持續發展理念的推動下,原材料甚至在運輸上都要求零排放。由此,發明、生產與發展已離不開生態環保理念,為此,制造業本土化趨勢日趨明顯。真正的生產方式極有可能被這樣的趨勢取代:辦公室化加良好的基礎設施,只要有這樣的簡單條件,生產銷售即可實現。這就是說,基于人力的生產方式正在一去不復返,取而代之,智能化技術與資金實力所顯現的威力將浮出水面。
有什么樣的技術就能有什么樣的產品,而工廠場地和勞動力正在讓位于機械和人的智能。
真正的改變在中國
世界觀察人士總是把眼光放在中國,因為中國目前已經成為實實在在的世界工廠。但一家名為Innov-Ex戶外運動裝開發企業卻不這樣認為。他們說,未來真正的改變在歐洲。所謂的亞洲人世紀實際上只是為人類提供了一個暫時的機會,而歐洲的覺醒將成為商業產品的復興之地。實際上,目前中國制造在讓歐洲人獲得好處的同時也在付出代價。中國由原來的買家天堂變為制造天堂著實讓人感到意外,但情勢一定會變化的。