“紡機金剛”的智能總動員

易芳

自第二次工業(yè)革命以來，有兩大科技夢想一直是人類不斷執(zhí)著追求的目標。剛剛成功登陸月球的嫦娥3號和月兔車承載了其中一個航空航天的夢想，而另一個，則是經(jīng)久不衰地出現(xiàn)在電影文學(xué)各類作品中的人工智能。人工智能也就是最為人們向往的機器人，他們能做人類能做以及不能達到的事情，甚至看上去和人類也沒有區(qū)別，除了永遠不知疲倦。

在新中國紡織行業(yè)幾十年的高速發(fā)展歷程中，對于人類這兩大夢想同樣始終孜孜不倦地追求著——遠在宇宙里的“天宮”翅膀部分由特殊航空纖維材料編織而成，而在地球上的紡織車間里，大型自動長車的身影也已經(jīng)越來越多見，包含機器人自動生產(chǎn)在內(nèi)的智能化變革，已經(jīng)近在眼前。

穿梭紡織生產(chǎn)線的機器人

在改革開放初期，國產(chǎn)傳統(tǒng)紡紗成套設(shè)備萬錠用工大約300人。隨著清梳聯(lián)和自動絡(luò)筒機的普及，紡紗萬錠用工降到了100人左右。而近幾年，100人的萬錠用工也早已成為紡紗企業(yè)的負擔。

在此基礎(chǔ)上，清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)、粗細絡(luò)聯(lián)等技術(shù)已經(jīng)開始在全行業(yè)廣泛全面推廣。目前，通過使用國內(nèi)最先進的紡紗成套設(shè)備及配套的科學(xué)管理方式，一些企業(yè)可以將萬錠用工控制在16人左右。

而一臺智能化的紡織機器人，已經(jīng)有可能替代一整條生產(chǎn)線上的工人，這樣的機器人不僅有利于節(jié)省人力，而且由于能夠精確控制給料，也能大幅減少污染，提升產(chǎn)品品質(zhì)？？早在2012年，紹興縣瑞群紡織機械科技有限公司已經(jīng)研發(fā)出了這種人類一直所向往的紡織機器人。

“傳統(tǒng)的印染企業(yè)，幾百名工人得在車間里按部就班工作，‘用工荒的瓶頸越來越顯現(xiàn)，而通過印染機器人，幾個人坐在辦公室就能管理整個印染流程。”瑞群紡機總經(jīng)理姚國偉表示，絕大部分傳統(tǒng)印染企業(yè)一直是憑借經(jīng)驗生產(chǎn)，無法穩(wěn)定品質(zhì)。他們在與國際知名奢侈品牌愛瑪仕的業(yè)務(wù)往來中得到啟發(fā)，決心通過集約化控制生產(chǎn)，保持布料品質(zhì)，實現(xiàn)生產(chǎn)方式的革命性變革。

2013年11月，青島東昌紡機、德州恒豐集團、德國西門子青島公司簽署智能化機器人項目，該項目將利用智能芯片技術(shù)研發(fā)并生產(chǎn)智能紡織機器人，實現(xiàn)紡織流水線的智能自動化工作，項目建成后預(yù)計可形成年產(chǎn)25000萬元生產(chǎn)規(guī)模，預(yù)計新增銷售利潤4000萬元。

青島東昌紡機制造有限公司董事長劉起強介紹，智能化機器人可以運用智能控制、伺服電機、紅外線定位、智能識別等技術(shù)，將紡紗條桶從前道工序取出，經(jīng)過運輸、定位，輸送到下道工序。再加上自動生條、斷條功能，智能化機器人就能實現(xiàn)梳、并、粗工序的完全連接。

“智能化機器人與人工不同，它可以24小時連續(xù)工作，不用換班。在設(shè)計中，我們也充分考慮了設(shè)備運行的多種情況，比如，連接梳、并工序和并、粗工序的機器人將采取不同的設(shè)計，充分考慮機器人與設(shè)備、工藝配合的問題。如果項目能夠?qū)崿F(xiàn)，前紡工序?qū)崿F(xiàn)完全的自動化，工作人員在監(jiān)控室里就可以完成工作?！?/p>

智能化機器人項目將采用國際先進標準，在工藝流程、自動化程度、勞動安全等方面達到國際先進水平。劉起強說：“企業(yè)不能安于現(xiàn)狀，只有拿出更高端的產(chǎn)品才能鞏固自身的優(yōu)勢，建立品牌，進一步占領(lǐng)市場。”據(jù)了解，該項目目前已經(jīng)完成了操作系統(tǒng)的設(shè)計工作，下一步將開始機器人的設(shè)計與制造工作。

科技的力量改變著時代。

中國紡織機械器材工業(yè)協(xié)會副理事長祝憲民認為，機器人只是機械智能化的狹義表現(xiàn)之一，在可以預(yù)見的范圍內(nèi)，紡織機械的智能化變革還將向更廣義發(fā)展。同時，數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的時代即將到來，要繼續(xù)推動中國紡織裝備的自動化、智能化技術(shù)向更高水平發(fā)展。祝憲民介紹，有的紡紗企業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了清梳聯(lián)、粗細聯(lián)、細絡(luò)聯(lián)，通過工藝連接大幅減少用工，縮減人力資源成本，提高產(chǎn)品利潤。如果在此方向繼續(xù)深入發(fā)展，采用更多智能化技術(shù)，未來國內(nèi)將有望建成少人、無人棉紡工廠或車間。

數(shù)字智能網(wǎng)絡(luò)的立體化變革

傳統(tǒng)環(huán)錠紡生產(chǎn)線包括“清、梳、并、粗、細”5個工序。目前，后紡工序中的細絡(luò)聯(lián)、粗細聯(lián)、粗細絡(luò)聯(lián)，前紡工序中的清梳聯(lián)等技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)的許多紡紗企業(yè)實現(xiàn)。在其他工藝聯(lián)合逐步實現(xiàn)的情況下，梳棉、并條、粗紗之間的聯(lián)合成為下一步發(fā)展的關(guān)鍵。

中國紡織工業(yè)聯(lián)合會副會長兼秘書長高勇認為，目前梳棉、并條、粗紗工序之間的聯(lián)合，無論是在國際上、還是國內(nèi)都沒有很好的解決辦法，因此制約了紡紗成套設(shè)備由自動化向智能化的發(fā)展。

一些化纖生產(chǎn)企業(yè)通過控制系統(tǒng)實現(xiàn)長絲的卷繞、檢驗、包裝。除了減少用工以外，通過智能識別系統(tǒng)可以在保持原有產(chǎn)量的基礎(chǔ)上，提升供給客戶的商品質(zhì)量，提高產(chǎn)品附加值，增加企業(yè)利潤。

在未來，控制系統(tǒng)將產(chǎn)品信息與上下游工藝溝通，幫助企業(yè)將產(chǎn)品打造成為智能產(chǎn)品，使每個絲餅都可以知道是在什么時候生產(chǎn)、在哪個紡絲位生產(chǎn)、將去往哪里、可用何種工藝來處理等信息。在數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的情況下，紡織、服裝還可以實現(xiàn)從大規(guī)模生產(chǎn)方式向以規(guī)模化生產(chǎn)方式生產(chǎn)定制產(chǎn)品。

祝憲民認為，盡管如此，目前中國的自動化、智能化技術(shù)的水平仍然比較低，今后將會進入高速發(fā)展期。他指出，以紡紗工藝為例，未來我們可以繼續(xù)實現(xiàn)設(shè)備的連接，以減少人為的干預(yù)。在細紗設(shè)備方面，電錠技術(shù)可以進一步推廣。目前，細紗斷頭時錠子仍在運轉(zhuǎn)、粗紗仍在喂入，這樣消耗了能源和原材料。電錠技術(shù)可以實現(xiàn)無需傳感器的單錠斷頭自停和粗紗停止喂入。再加上先進的控制系統(tǒng)，企業(yè)可以控制千錠時斷頭率，從而實現(xiàn)夜班無人值守。

有先進的紡紗企業(yè)曾經(jīng)提出，希望新上馬的設(shè)備能做到10年之內(nèi)不落后。但是生產(chǎn)要素成本的增加使一些幾年前還在大量上馬的設(shè)備逐漸進入淘汰落后的行列。如果這種情況繼續(xù)下去，只有不斷研發(fā)更先進的設(shè)備才能滿足這些企業(yè)10年不落后的要求。

經(jīng)緯紡織機械股份有限公司總工程師藺建旺表示，新型無人化棉紡數(shù)字工廠具有感知、決策、執(zhí)行功能，符合國家高端裝備制造業(yè)的重點發(fā)展方向，是信息化與工業(yè)化深度融合的重要體現(xiàn)。

建設(shè)新型無人化棉紡數(shù)字工廠，將對加快棉紡企業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提升生產(chǎn)效率、技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量，降低能源、資源消耗，節(jié)約用工成本，實現(xiàn)紡紗生產(chǎn)過程的數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化，提高企業(yè)競爭力，應(yīng)對國際挑戰(zhàn)發(fā)揮重要作用。藺建旺認為，通過推進智能化紡織技術(shù)，融合新思想、新技術(shù)，打造新型無人化棉紡數(shù)字工廠必將成為當前和今后一段時期內(nèi)紡織裝備企業(yè)的主要任務(wù)。

智能化將率先在中國實現(xiàn)

各種發(fā)展現(xiàn)狀證明，國內(nèi)紡織裝備新型自動化、智能化技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)步入快車道。很多企業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新系統(tǒng)已經(jīng)得到了推廣應(yīng)用。這些新技術(shù)已經(jīng)不僅是理念上的創(chuàng)新，更能解決實際生產(chǎn)中的問題。

以一些小快靈的企業(yè)技術(shù)為例，雖然屬于細節(jié)工藝，但正所謂細節(jié)決定成敗，把握住發(fā)展趨勢的細節(jié)體現(xiàn)，正是智能化變革的方向之一。北京機械工業(yè)自動化研究所自動控制與物流技術(shù)工程研究中心的全自動落筒機應(yīng)用于化纖生產(chǎn)企業(yè)，可以實現(xiàn)從卷繞機上自動落絲、從落筒機上到臺車的自動裝車、自動打印小標簽和工藝卡、自動存儲每個絲餅生產(chǎn)過程信息，工藝過程無人干預(yù)，可確保尾絲方向一致。

除了智能棉紡設(shè)備和棉紡工序連續(xù)化系統(tǒng)外，經(jīng)緯紡織機械股份有限公司更進一步提出了智能化柔性物流倉儲系統(tǒng)和新型無人化棉紡數(shù)字工廠的概念。智能化柔性物流倉儲系統(tǒng)利用條桶智能輸送系統(tǒng)、精梳棉卷智能輸送系統(tǒng)、筒紗智能整理輸送包裝系統(tǒng)，使棉紡工序之間柔性連接，避免了紗線的接觸損傷，提高生產(chǎn)的連續(xù)化、自動化水平。

藺建旺認為，智能棉紡設(shè)備具有高速、高產(chǎn)、高效的性能，能夠極大地提高成紗品質(zhì)和產(chǎn)品的附加值。聯(lián)合機和基于AGV系統(tǒng)的物流倉儲系統(tǒng)實現(xiàn)了棉紡工序之間的剛性和柔性聯(lián)接，保證了全流程運行的穩(wěn)定性、可靠性、連續(xù)性，極大的提高了生產(chǎn)效率。大數(shù)據(jù)和云計算技術(shù)將助力棉紡設(shè)備網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)，提高棉紡工廠的信息化水平。

在談到中國的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化時，祝憲民說，紡織工業(yè)的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化會率先在中國實現(xiàn)。他解釋道，作為人口大國，中國不能沒有紡織工業(yè)，城鎮(zhèn)化建設(shè)將大大增加紡織品內(nèi)需，要素成本上漲也需要提高勞動生產(chǎn)力。高成本會阻滯科技的進步，低投入則可加速高技術(shù)的推廣。目前，中國擁有一定的成本優(yōu)勢，所以一些高新技術(shù)有望在中國更快實現(xiàn)。