印染行業(yè)智能化探究

傅雙利

摘要：“中國制造2025”規(guī)劃中突出強(qiáng)調(diào)“智能制造”，將傳統(tǒng)制造業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)融合將是中國制造新一輪發(fā)展的制高點。印染是紡織行業(yè)中提高附加值的最重要環(huán)節(jié)，隨著印染智能化水平的不斷提高，將印染技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)集成應(yīng)用于坯檢、前處理、退漿、染色、退捻、拉幅、拉毛、剪毛、定型、成檢、包裝等印染全生命周期，通過智能化實現(xiàn)印染業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。

關(guān)鍵詞：印染行業(yè)；智能化；系統(tǒng)

一、我國印染行業(yè)智能化狀況

我國印染工藝歷史悠久，我們的祖先在六、七千年前的新石器時代，就能利用赤鐵礦粉末把坯布染成紅色。居住在諾木洪地區(qū)的原始部落已經(jīng)能夠織出紅、黃、藍(lán)、褐等多種顏色的彩色條紋毛巾。商朝時期，隨著染色工藝的不斷提高，宮廷中已經(jīng)出現(xiàn)專門負(fù)責(zé)染色工作的官吏。上世紀(jì)80年代至上世紀(jì)末，我國印染行業(yè)出現(xiàn)一波快速發(fā)展期，這個階段很多民營企業(yè)以及鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)都有非常不錯的表現(xiàn)。進(jìn)入新世紀(jì)以后，隨著原材料、能源、人工成本以及客戶需求和環(huán)保要求的不斷提高，印染行業(yè)出現(xiàn)兩極分化，傳統(tǒng)印染企業(yè)發(fā)展陷入低谷，成功轉(zhuǎn)型的印染企業(yè)靠智能化之路實現(xiàn)快速增長。

如今我國已是當(dāng)之無愧的紡織印染大國，印染行業(yè)經(jīng)過多年的高速發(fā)展，印染加工能力穩(wěn)居世界首位。近年來，印染行業(yè)的技術(shù)改造受到國家的重點支持，技術(shù)研發(fā)、綠色環(huán)保印染等方面都受到政策的大力支持，我國印染企業(yè)在技術(shù)工藝、質(zhì)量效益和國際競爭力上均有所提高。國家發(fā)改委明確提出“要用信息化和高新技術(shù)改造傳統(tǒng)行業(yè)”，顯然這也是對印染行業(yè)發(fā)展的政策導(dǎo)向，指明了印染行業(yè)發(fā)展的智能化之路。

二、浙江省印染行業(yè)智能化狀況

（一）印染行業(yè)是浙江省傳統(tǒng)優(yōu)勢制造業(yè)之一

截至2017年，浙江省共有六百多家印染企業(yè)。自從改革開放以來，尤其是中國加入WTO以后，浙江省印染業(yè)實現(xiàn)了持續(xù)速增長，全省的印染布產(chǎn)量自2005年以來已達(dá)到了全國產(chǎn)量的50%以上，近年來該比例更是超過了60%。

（二）產(chǎn)業(yè)集聚效應(yīng)顯著

2012年以來，浙江省全面啟動實施印染產(chǎn)業(yè)集聚和升級項目，完善基礎(chǔ)設(shè)施配套。各地結(jié)合經(jīng)濟(jì)特點，突出產(chǎn)業(yè)特色，集聚工作成效顯著。浙江印染行業(yè)主要集中在紹興、杭州、嘉興、湖州等地區(qū)，產(chǎn)能分別占浙江省的54%、14%、10%，9%，四地合計占浙江省87%以上。

（三）平臺建設(shè)完善

產(chǎn)業(yè)與市場良性互動，柯橋中國輕紡城、義烏針織市場、海寧家紡市場等專業(yè)市場基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善。其中柯橋中國輕紡城是亞洲最大的，市場交易額連續(xù)24年居全國紡織品專業(yè)市場首位。

（四）環(huán)保水平顯著提高

浙江省各地廢水COD排放量削減都在25-30%以上；印染廢水重復(fù)利用率達(dá)到35-50%以上，先進(jìn)的廢水深度處理技術(shù)得到廣泛推廣；印染裝備水平大幅提升，淘汰浴比1：10染色機(jī)，先進(jìn)的低浴比染色裝備得到廣泛應(yīng)用；全面實施定型機(jī)消煙除塵、VOCs的去除；排污口實施自動電子監(jiān)控、刷卡排污等。

（五）智能化水平逐步提升

工業(yè)智能制造得到了積極推進(jìn)，自動化、連續(xù)化和低污染新型印染裝備得到廣泛應(yīng)用，80%以上的印染設(shè)備已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。重點印染企業(yè)廣泛應(yīng)用計算機(jī)控制系統(tǒng)、管理信息系統(tǒng)，同時“工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)”和“工業(yè)4.0”也得到快速發(fā)展。

三、迎豐科技智能化建設(shè)經(jīng)驗

浙江迎豐科技股份有限公司是一家專業(yè)從事紡織品印染業(yè)務(wù)的企業(yè)，公司管理團(tuán)隊高度重視智能化建設(shè)工作，圍繞短流程、無水少水印染這個關(guān)鍵節(jié)點開展全面的信息化改造工作，并取得了良好的效果，被認(rèn)定為國家高新技術(shù)企業(yè)，浙江省綠色制造企業(yè)，成為浙江省印染行業(yè)智能化建設(shè)的標(biāo)桿企業(yè)。

（一）印染智能化系統(tǒng)的整體思維

迎豐科技的印染智能化系統(tǒng)由五層架構(gòu)組成，即網(wǎng)絡(luò)層、企業(yè)層、管理層、控制層、設(shè)備層組成，通過設(shè)備層自動化數(shù)字設(shè)備收集基礎(chǔ)數(shù)據(jù)（機(jī)臺工藝參數(shù)、報工數(shù)據(jù)、能源參數(shù)等），傳輸給管理層經(jīng)過制造執(zhí)行系統(tǒng)（MES）計算提供給企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（ERP）分析計算。結(jié)合企業(yè)層的供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)（SCM）和客戶關(guān)系管理系統(tǒng)（CRM）進(jìn)行分析處理進(jìn)行決策，形成最終指令進(jìn)行下達(dá)，如圖1所示。

（二）印染智能化系統(tǒng)的具體介紹

公司整套系統(tǒng)整合了ERP管理思想、MES車間執(zhí)行體系，結(jié)合印染助劑自動配送系統(tǒng)，搭建了完整的印染數(shù)字化生產(chǎn)平臺，把企業(yè)的決策管理層、生產(chǎn)執(zhí)行層和設(shè)備運作層整合到一起，實現(xiàn)了資源的統(tǒng)一利用和無縫對接，讓管理不再是空中樓閣，細(xì)化落實到每個環(huán)節(jié)與流程，從而大幅提高企業(yè)的核心競爭力。其中核心主要通過ERP系統(tǒng)、SFC系統(tǒng)和MES系統(tǒng)的串聯(lián)，通過管理、生產(chǎn)、與執(zhí)行相互關(guān)聯(lián)，起到承上啟下的作用，有效解決了計劃層和生產(chǎn)層之間的信息斷層問題。

① ERP系統(tǒng)

ERP（Enterprise Resource Planning），即企業(yè)資源計劃系統(tǒng)（如圖2所示）。ERP建立在信息技術(shù)基礎(chǔ)上，是以系統(tǒng)化的管理思想，為企業(yè)決策層及員工提供決策運行手段的管理平臺。ERP 應(yīng)用于印染企業(yè)，起到人力資源、財務(wù)資源、物質(zhì)資源和信息資源的同步管理的作用，是一款可以實現(xiàn)人流（人力資源管理）、物流（物資資源管理）、資金流（財務(wù)資源管理）、信息流（信息資源管理）集成一體化的企業(yè)管理軟件。ERP系統(tǒng)通過集成整合，最終實現(xiàn)對印染企業(yè)的供應(yīng)鏈、印染、庫存、質(zhì)量、銷售、客服、財務(wù)等模塊的智能化管理，有效地把客戶需求與企業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)制造活動以及供應(yīng)商的制造資源整合在一起，通過事前計劃和同步工程思想，對整條完整的供應(yīng)鏈資源進(jìn)行整合管理。

我們的體會是ERP系統(tǒng)固然好，但是一定要根據(jù)實際情況設(shè)計出一套適合印染企業(yè)的系統(tǒng)并有效實施才能達(dá)到事半功倍的效果，否則只會勞民傷財，給企業(yè)添亂。首先要做好前期調(diào)研工作，選擇適合企業(yè)的系統(tǒng)。ERP產(chǎn)品可選擇性非常多，印染企業(yè)可以根據(jù)自身的戰(zhàn)略目標(biāo)、企業(yè)規(guī)模、發(fā)展階段、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、市場定位、管理模式以及ERP系統(tǒng)預(yù)期投入等因素，選擇適合自己ERP供應(yīng)商。第二，ERP系統(tǒng)的實施，將會在一定程度上改變和優(yōu)化員工的工作習(xí)慣和操作方式，所以針對包括高管、中層管理人員以及一線工人在內(nèi)的整個印染企業(yè)職工的培訓(xùn)工作至關(guān)重要。第三，ERP系統(tǒng)是一個周期長、投資大的系統(tǒng)性工程，所以要從系統(tǒng)的角度、科學(xué)的角度建立健全系統(tǒng)的運行機(jī)制，確保系統(tǒng)的成功實施。第四，如今已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時代，ERP系統(tǒng)也不能固守成規(guī)，一味地停留在企業(yè)內(nèi)部管理層面。我們印染企業(yè)也面向大量的外國客戶，所以要實現(xiàn)ERP系統(tǒng)與電子商務(wù)的整合，助力印染企業(yè)的電子商務(wù)發(fā)展。

② SFC系統(tǒng)

SFC（Shop Floor Control），生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)，一般用于印染企業(yè)產(chǎn)品線，用來記錄產(chǎn)品過程信息，便于產(chǎn)品出現(xiàn)問題時進(jìn)行追蹤處理。

通過SFC系統(tǒng)可實現(xiàn)印染車間的染化料和助劑等化學(xué)品的自動稱量、自動輸送，這將直接帶來三大好處。第一，采用自動設(shè)備替代人工，有效解決用工難問題，并且還大大提高了勞動生產(chǎn)率；第二，使染化料、助劑等化學(xué)品的稱量更加精確，減少不必要的浪費，并且還能減少環(huán)境污染、減少能耗；第三，自動化過程將大大提高印染工藝水平和管理水平，制造出的產(chǎn)品更能滿足客戶需求、獲得客戶認(rèn)可。

SFC系統(tǒng)中，通過自動傳感器在線實時采集生產(chǎn)設(shè)備的工藝參數(shù)，比如水、點、煤氣、蒸汽、濕度、溫度、燃料濃度、幅度等一系列數(shù)據(jù)信息，再充分結(jié)合自動控制系統(tǒng)，按照工藝技術(shù)的要求對參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，最終印染出高質(zhì)量的產(chǎn)品。

③ MES 系統(tǒng)

MES（Manufacturing Execution System），即生產(chǎn)過程管理系統(tǒng)，是一個位于上層企業(yè)資源計劃系統(tǒng)與基層生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)之間的面向車間層的管理信息系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠為管理人員和操作工人呈現(xiàn)印染計劃的執(zhí)行和跟蹤情況，并能反映出印染設(shè)備、機(jī)物料、客戶需求等當(dāng)前狀態(tài)。

MES 系統(tǒng)通過與企業(yè)資源計劃系統(tǒng)和基層生產(chǎn)流程控制系統(tǒng)的信息交互，集成企業(yè)所有信息，再對這些數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，有效指導(dǎo)印染過程，減少沒有附加值的印染活動，進(jìn)而對從下達(dá)訂單到產(chǎn)品完成的整個印染過程進(jìn)行優(yōu)化管理。MES 系統(tǒng)不是僅僅用于解決某一個生產(chǎn)瓶頸，而是用于印染車間整個印染過程的優(yōu)化管理。

（三）印染智能化系統(tǒng)所起的作用

整個數(shù)字化系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，總體分為三個部分：管理決策端、現(xiàn)場采控端和機(jī)臺檢測端，如圖3所示：

管理決策端：主要分布在企業(yè)局域網(wǎng)內(nèi)，可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)隨時查看。負(fù)責(zé)為生產(chǎn)做前期的準(zhǔn)備，包括生產(chǎn)單、生產(chǎn)卡、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)計劃等制定。同時在生產(chǎn)過程中，第生產(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)控，對生產(chǎn)進(jìn)度進(jìn)行跟蹤，對異常情況進(jìn)行處理，對成本、能源能耗進(jìn)行統(tǒng)計分析等，提供給企業(yè)決策的數(shù)據(jù)支持。

現(xiàn)場端：主要對車間現(xiàn)場各機(jī)臺的計劃執(zhí)行進(jìn)行反饋、對設(shè)備的工藝數(shù)據(jù)和運行狀態(tài)進(jìn)行采集和監(jiān)控。通過機(jī)臺通訊接口實現(xiàn)訂單生產(chǎn)工藝的下達(dá)，并對采集到的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，完成實時數(shù)據(jù)的顯示、各種數(shù)據(jù)分析的展示、異常報警、機(jī)臺生產(chǎn)報工、產(chǎn)量自動核算、并實現(xiàn)對水和蒸汽閥門的控制，將處理后的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)庫服務(wù)器上實現(xiàn)對歷史數(shù)據(jù)的存儲等。

機(jī)臺檢測端：主要對車間的設(shè)備各參數(shù)連接的傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，為現(xiàn)場端的采集和控制提供數(shù)據(jù)來源。

（四）應(yīng)用效果

本公司通過將印染設(shè)備與信息系統(tǒng)的有效連接與整合，構(gòu)成智能化染色車間，準(zhǔn)確把握車間的每道管理、每步計劃和每道工序，實現(xiàn)計劃任務(wù)和生產(chǎn)工藝的實時監(jiān)控，并同步保存數(shù)據(jù)形成數(shù)據(jù)庫以備后續(xù)查詢使用。

實際生產(chǎn)中，染色車間將生產(chǎn)指令和工藝配方通過系統(tǒng)傳送至每個機(jī)臺，物料隨配送系統(tǒng)傳輸至每臺染缸，系統(tǒng)對染缸的每一個生產(chǎn)數(shù)據(jù)實時采集，管理人員和操作人員可以更加準(zhǔn)確、高效地管控印染信息。印染開始前，選定染缸編號并輸入流程卡，通過掃碼即可為流程卡配置出一個流程卡號。只要刷一下流程卡，就能顯示出此流程的配方數(shù)據(jù)和生產(chǎn)工序，并且能知道每一車布當(dāng)前所處的位置以及進(jìn)行到了哪道工序。另外，流程卡的運用還有助于快速統(tǒng)計操作工人的工作量，便于精確計算計件工資。

四、印染行業(yè)智能化趨勢

建立數(shù)字化的印染車間是“十三五”期間印染行業(yè)的首要任務(wù)。通過對現(xiàn)有印染工藝參數(shù)在線監(jiān)測和系統(tǒng)控制的基礎(chǔ)上，不斷改進(jìn)、升級以及運用新技術(shù)，開發(fā)出能夠覆蓋印染全流程的監(jiān)控系統(tǒng)，建立數(shù)字化印染車間，進(jìn)而對工藝參數(shù)、機(jī)械參數(shù)、機(jī)物料消耗、染化料助劑消耗、質(zhì)量控制、物流管理、客戶服務(wù)等全方位進(jìn)行監(jiān)控，形成閉環(huán)控制。

可以說印染智能化是整個紡織行業(yè)中難度最大的，不僅要實現(xiàn)前處理、染色和后整理等各印染工序之間的銜接，還要完成印染系統(tǒng)和管理系統(tǒng)的銜接，更要解決染化料、助劑的稱量與傳輸以及三廢的處理和排放問題。隨著智能化的不斷推廣和進(jìn)步，印染全流程都將得到提升，第一，可以提高清潔印染水平，達(dá)到節(jié)能減排的目的；第二，可以一定程度上替代人工，生產(chǎn)效率更加高效；第三，利于提高企業(yè)的管理水平和科技水平；第四，利于提高印染品質(zhì)，更能滿足客戶需求；第五，更加適應(yīng)市場，應(yīng)變能力更強(qiáng)。

隨著印染智能化水平的不斷提高，將印染技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、數(shù)字技術(shù)和智能技術(shù)集成應(yīng)用于坯檢、前處理、退漿、染色、退捻、拉幅、拉毛、剪毛、定型、成檢、包裝等印染全生命周期，通過智能化實現(xiàn)印染業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，印染環(huán)節(jié)在紡織行業(yè)中的附加值將更加提高。

五、小結(jié)

通過智能化的不斷推進(jìn)，使印染行業(yè)走上高效、節(jié)能、環(huán)保之路，在質(zhì)量、品質(zhì)、效益方面實現(xiàn)全方位提升。智能化是印染行業(yè)必走之路，這不僅關(guān)系到印染行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，甚至關(guān)系到未來的生存問題。印染企業(yè)要提高意識，敢于作為，在發(fā)展中不斷提升、不斷突破，推動印染行業(yè)的升級，續(xù)寫印染行業(yè)的輝煌。