針織面料生產(chǎn)智能制造通用信息模型標(biāo)準(zhǔn)化研究

中國紡織機(jī)械協(xié)會 侯曦 東華大學(xué) 周亞勤 袁廣超 中國電子標(biāo)準(zhǔn)化研究院 卓蘭／文

針織面料生產(chǎn)智能制造通用信息模型標(biāo)準(zhǔn)化研究

中國紡織機(jī)械協(xié)會 侯曦 東華大學(xué) 周亞勤 袁廣超 中國電子標(biāo)準(zhǔn)化研究院 卓蘭／文

目前，我國高端針織面料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等信息化應(yīng)用整體水平不高，與日韓、歐盟等高端面料制造強(qiáng)國仍有差距。本文針對高端針織面料生產(chǎn)的全過程，提出了針織面料生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、工藝、制造和設(shè)備的全流程信息模型技術(shù)架構(gòu)，建立了針織面料生產(chǎn)智能制造的通用信息模型，并設(shè)計(jì)了通用信息模型的試驗(yàn)與驗(yàn)證平臺方案。

針織面料 智能制造 通用信息模型 標(biāo)準(zhǔn)化

紡織行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長、生產(chǎn)工序多、裝備門類多，導(dǎo)致了紡織產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)周期長、效率低、勞動用工成本高。生產(chǎn)單機(jī)設(shè)備向成套系統(tǒng)集成，紡織生產(chǎn)向自動化、數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型，并實(shí)現(xiàn)紡織生產(chǎn)的智能制造，從而縮短紡織裝備的工藝流程、提高原材料及設(shè)備的利用率，是紡織行業(yè)的發(fā)展方向。

目前，我國高端針織面料的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理等信息化應(yīng)用水平不高，與日韓、歐盟等高端面料生產(chǎn)強(qiáng)國仍有差距[1-2]。在國家有關(guān)部委的大力支持下，針織行業(yè)在智能制造方面已取得了一定成效，建立了針織品柔性定制與生產(chǎn)一體化等試點(diǎn)示范生產(chǎn)線；建立面向行業(yè)的智能工廠/數(shù)字化車間通用模型將更快地促進(jìn)我國針織行業(yè)實(shí)現(xiàn)面料生產(chǎn)的智能化?，F(xiàn)在，針織生產(chǎn)信息模型、針織數(shù)字化車間智能制造的通用模型等智能制造的標(biāo)準(zhǔn)研究已經(jīng)展開，部分研究項(xiàng)目也得到了國家工信部“智能制造專項(xiàng)”的支持。

本文結(jié)合 “智能制造專項(xiàng)”的立項(xiàng)課題，以高端針織面料智能生產(chǎn)的織造、印染和后整理過程為突破點(diǎn)，研究針織面料生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、工藝、制造和設(shè)備的智能管控，提出了針織面料生產(chǎn)的設(shè)計(jì)、工藝、制造和設(shè)備的全流程信息模型技術(shù)架構(gòu)，探討建立針織面料生產(chǎn)智能制造的信息模型，并設(shè)計(jì)通用信息模型的試驗(yàn)驗(yàn)證方案。為針織面料生產(chǎn)企業(yè)提升生產(chǎn)管理水平、實(shí)現(xiàn)智能生產(chǎn)提供參考。

1 針織面料生產(chǎn)信息模型技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

針織面料生產(chǎn)信息模型技術(shù)體系主要包括車間、工藝流程、生產(chǎn)裝備以及流轉(zhuǎn)其中的數(shù)據(jù)，并充分考慮針織面料織造的經(jīng)編和緯編兩種工藝，形成針織面料生產(chǎn)全流程信息模型技術(shù)架構(gòu)如圖1所示。

圖1 針織面料生產(chǎn)全流程信息模型技術(shù)架構(gòu)

針織面料智能制造過程的核心是智能裝備間的互聯(lián)互通，根據(jù)不同的工藝特點(diǎn)，將針織生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)流程、設(shè)備狀態(tài)和訂單處理等構(gòu)建多維度的元數(shù)據(jù)體系，基于XML來進(jìn)行針織生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)描述。

針織面料智能制造的智能化體現(xiàn)在基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字化管控，通過織造車間、染色車間和后整理車間對應(yīng)的底層智能設(shè)備的互聯(lián)互通，建立全流程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，收集工業(yè)大數(shù)據(jù)，建立關(guān)鍵裝備的預(yù)防性維修，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化以及生產(chǎn)物料的合理化配送。

2 高端針織面料生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)描述規(guī)范

對針織面料生產(chǎn)全流程涉及的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽象分析，梳理形成產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)、設(shè)備信息數(shù)據(jù)和生產(chǎn)流程包含的各工序數(shù)據(jù)，建立高端針織面料生產(chǎn)全流程多維的數(shù)據(jù)描述模型，如圖2所示。

圖2 針織面料生產(chǎn)全流程多維數(shù)據(jù)描述模型

（1）產(chǎn)品維數(shù)據(jù)：由訂單信息、產(chǎn)品信息和紗線原料信息構(gòu)建產(chǎn)品維的元數(shù)據(jù)體系。包括訂單、客戶、產(chǎn)品、紗線原料、原料供應(yīng)商等數(shù)據(jù)對象。

（2）設(shè)備維數(shù)據(jù)：設(shè)備維數(shù)據(jù)主要包括設(shè)備的基本信息、狀態(tài)信息和維保信息等數(shù)據(jù)。分別建立織造設(shè)備、染色設(shè)備和后整理設(shè)備這些信息數(shù)據(jù)對象。

（3）生產(chǎn)流程維數(shù)據(jù)：從工序流程、實(shí)時生產(chǎn)和質(zhì)量檢測三個方面分別對生產(chǎn)流程維中織造工序、染色工序和后整工序中的生產(chǎn)流程維數(shù)據(jù)進(jìn)行描述。

AutomationML是 基 于XML的 標(biāo) 準(zhǔn) 系 列（IEC 62714），可用于描述生產(chǎn)過程中設(shè)備或工藝過程。利用AML對針織面料生產(chǎn)流程中的設(shè)備和織造、染色、后整理工藝過程中的數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范性描述，實(shí)現(xiàn)針織生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)描述。

3 針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理方法

高端針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理體系架構(gòu)如圖3所示，分析針織面料生產(chǎn)全流程中的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)存儲方法，對針織面料生產(chǎn)全流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲。

圖3 高端針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理體系架構(gòu)

從針織面料生產(chǎn)全流程中各個工序流程獲取需要的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的存儲、分析處理，最終形成一個完整統(tǒng)一的應(yīng)用執(zhí)行全視圖，并以友好方式提供給最終用戶，通過對一些數(shù)據(jù)信息預(yù)定義控制規(guī)則，在以近似實(shí)時的獲取到數(shù)據(jù)源信息的情況下，可對針織面料生產(chǎn)全流程中各工序系統(tǒng)的運(yùn)行現(xiàn)狀及可能出現(xiàn)的情況做出判斷或預(yù)判，為避免和第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題提供有力的保障。

4 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)與驗(yàn)證

標(biāo)準(zhǔn)是為了指導(dǎo)和落地應(yīng)用，為此本文構(gòu)建高端針織面料生產(chǎn)智能管控通用信息模型的驗(yàn)證平臺，為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)驗(yàn)證提供平臺，實(shí)現(xiàn)針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)描述的驗(yàn)證。驗(yàn)證平臺的功能模塊如圖4。

圖4 針織面料生產(chǎn)智能管控標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)證平臺

面向針織全流程通用信息模型的驗(yàn)證平臺包括面向針織全流程應(yīng)用業(yè)務(wù)需求的上層驗(yàn)證平臺功能與面向數(shù)據(jù)信息處理的底層驗(yàn)證平臺功能兩部分。

上層驗(yàn)證平臺功能服務(wù)于針織面料生產(chǎn)的全流程，其核心業(yè)務(wù)是智能管控，圍繞針織面料生產(chǎn)過程中的核心流程：織造、染色和后整理。從針織面料生產(chǎn)中的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)運(yùn)行三個維度出發(fā)，圍繞設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)優(yōu)化、產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝優(yōu)化、車間的運(yùn)作優(yōu)化三個主題，規(guī)劃上層平臺的核心功能。圍繞核心功能，配備設(shè)備數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理模塊，形成面向針織面料生產(chǎn)智能管控通用信息模型的應(yīng)用平臺。

底層驗(yàn)證平臺功能主要包括針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺搭建，實(shí)現(xiàn)硬件的合理布設(shè)與互聯(lián)；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲與組織，為上層應(yīng)用提供可靠、可復(fù)用的數(shù)據(jù)；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢，實(shí)現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與信息模型新建數(shù)據(jù)庫的組合查詢；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺接口與集成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，實(shí)現(xiàn)車間設(shè)備監(jiān)控信息、數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果的圖形化展示；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘與分析，對車間關(guān)鍵指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

4 結(jié)語

本文提出了構(gòu)建針織面料生產(chǎn)信息模型技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)，結(jié)合織造、染色與后整理三大工藝流程，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)、生產(chǎn)與管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)一定義、存儲和協(xié)同分析，進(jìn)一步發(fā)揮了針織面料生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息的價值；物料流轉(zhuǎn)全程可追溯，可大幅提升生產(chǎn)的透明化、聯(lián)通性和可追溯性。該研究將促進(jìn)高端針織面料生產(chǎn)的精細(xì)化、智能化發(fā)展，有效提升系統(tǒng)生產(chǎn)效率和設(shè)備不停機(jī)工作時間，減少染色瑕疵等。未來，針織面料智能制造通用模型的標(biāo)準(zhǔn)化體系形成后，將為針織面料的產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)管理提升帶來很大幫助，更為企業(yè)如何實(shí)現(xiàn)針織面料的智能化生產(chǎn)提供具體的理論依據(jù)。

[1]吳迪.把握行業(yè)特點(diǎn)大力推進(jìn)紡織智能制造[J].紡織服裝周刊,2015,No.7402012-13.

[2] 紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃[J].紡織科技進(jìn)展,2016,No.190 11 2-4.