紡織行業(yè)機械制造中的大數(shù)據(jù)技術應用分析

張宸銘

摘 要：印染行業(yè)體量較大，對于這樣的行業(yè)而言，大數(shù)據(jù)分析顯得尤為重要。在社會經(jīng)濟和科技的快速發(fā)展下為了能夠為紡織智能機械制造行業(yè)提供更多的發(fā)展支持，促進紡織智能制造技術的發(fā)展文章在闡述智能制造內(nèi)涵和關鍵技術形式的基礎上，結(jié)合當前紡織行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，為如何更好地借助智能技術優(yōu)化紡織行業(yè)發(fā)展進行策略分析。

關鍵詞：大數(shù)據(jù)技術;紡織;機械制造;智能化

一般來說，大數(shù)據(jù)在具體應用操作的時候能夠像整合電腦系統(tǒng)一樣來對大數(shù)據(jù)信息進行全方位的分析處理。而紡織行業(yè)擁有大量的經(jīng)濟運行數(shù)據(jù)、海關進出口數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營發(fā)展數(shù)據(jù)、市場數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)信息能夠從宏觀角度上體現(xiàn)出行業(yè)發(fā)展的情況。將大數(shù)據(jù)技術應用到紡織行業(yè)，能夠解決紡織行業(yè)大量數(shù)據(jù)信息的處理繁瑣問題，提升各類信息的綜合利用率。紡織智能機械是紡織行業(yè)實現(xiàn)智能化、穩(wěn)定化、長遠化發(fā)展的關鍵，為此，文章結(jié)合紡織行業(yè)機械制造發(fā)展實際情況，就如何依托大數(shù)據(jù)技術更好地實現(xiàn)紡織機械智能化發(fā)展進行策略分析。

一、基于大數(shù)據(jù)技術的智能制造內(nèi)涵

1.智能制造內(nèi)涵

從上個世紀80年代開始，美國第一次提出了智能制造的發(fā)展理念，在經(jīng)過幾十年的發(fā)展，特別是物聯(lián)網(wǎng)技術、云計算等信息技術的快速發(fā)展，使得智能制造的內(nèi)涵發(fā)生了新的變化，當前智能制造主要是指基依托信息通信技術和先進制造技術融合的，體現(xiàn)在設計、加工制造、管理服務等活動各個環(huán)節(jié)的一種生產(chǎn)方式。大數(shù)據(jù)技術的應用流程如圖一所示。

智能制造的發(fā)展是一項龐大的功能，需要從產(chǎn)品、生產(chǎn)、管理、模式等角度深入推進進行。智能制造的發(fā)展需要得到信息網(wǎng)絡的支持，在時代的發(fā)展進步下智能制造的發(fā)展內(nèi)涵也在不斷發(fā)生著變化。

2.智能制造和關聯(lián)技術分析

從當前工業(yè)化發(fā)展實際情況來看智能制造是最新一輪工業(yè)革命發(fā)展的核心技術形式，在社會經(jīng)濟和科技的在影響下智能制造體現(xiàn)出不同的表現(xiàn)形式，諸如云制造、數(shù)字化制造、網(wǎng)絡制造等。從宏觀角度上來看，智能制造技術基本上涵蓋智能產(chǎn)品、智能機械、智能生產(chǎn)車間、智能工廠、智能產(chǎn)線、智能物流、智能供應、智能開發(fā)、智能服務管理等內(nèi)容。

二、紡織行智能制造的發(fā)展需求分析

參照《工業(yè)4.0參考架構(gòu)模型》和中國智能制造標準化參考模型可以發(fā)現(xiàn)防止智能制造體系的發(fā)展需要充分考慮產(chǎn)品的生命周期和各個階段的生產(chǎn)情況等，打造多維度的建設工作模式，實現(xiàn)產(chǎn)品設計、制造、物流運輸、銷售管理多個環(huán)節(jié)的一體化發(fā)展。為了能夠滿足以上紡織行業(yè)智能制造建設發(fā)展需要，需要利用物聯(lián)網(wǎng)技術在互聯(lián)紡織制造過程各個加工工序設備的基礎上紡織智能制造的系統(tǒng)構(gòu)成如下所示：第一，橫向集成。紡織智能制造行業(yè)的橫向集成主要是指面向紡織產(chǎn)品生產(chǎn)全生命周期的物料和信息的全面收集整理，具體包含企業(yè)之間的橫向集成和企業(yè)內(nèi)部的橫向集成。其中之間的橫向集成主要是指打破產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展約束，促進各個企業(yè)之間信息的有效 溝通交流。紡織產(chǎn)品全產(chǎn)業(yè)鏈管理是從上中下游三個方面來對紡織行業(yè)的物流發(fā)展進行管理。大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展催生了紡織行業(yè)橫向集成發(fā)展新需求?？紤]到在集成化發(fā)展過程中各個企業(yè)信息不對稱的問題，因而怎樣治療出統(tǒng)一和離開的數(shù)據(jù)接口規(guī)范成為相關人員需要思考和解決的問題。第二，縱向集成。紡織行業(yè)發(fā)展過程中所涉及到的縱向集成包含服務的封裝、服務平臺的打造、服務配置的補充幾個方面。其中，制造服務封裝主要是指地制造業(yè)的發(fā)展資源、服務管理等進行封裝化處理，實現(xiàn)對產(chǎn)品封裝操作的集成化管理。第三，端到端的集成化發(fā)展。在紡織產(chǎn)品的智能制造中，客戶往往會參與到產(chǎn)品的設計和生產(chǎn)中，因而會使得產(chǎn)品的生產(chǎn)鏈更加嚴謹。在紡織車間中端到端的集成需要依靠大戶數(shù)據(jù)技術。在大數(shù)據(jù)技術的作用下會將產(chǎn)品的供應商、產(chǎn)品的銷售商、產(chǎn)品客戶和紡織物設計、紡織物生產(chǎn)和售后服務等統(tǒng)一聯(lián)系在一起，實現(xiàn)對紡織產(chǎn)品的規(guī)?；芾?。為了能夠?qū)崿F(xiàn)端到端的發(fā)展目標，需要在大數(shù)據(jù)平臺上設計出面向設備管理和生產(chǎn)調(diào)度的決策算法，在算法的支持下實現(xiàn)紡織行業(yè)的精準化發(fā)展。

三、基于大數(shù)據(jù)技術的紡織智能制造技術分析

紡織智能化發(fā)展的核心是機械的智能化，在實現(xiàn)紡織機械智能化發(fā)展的過程中往往會涉及到智能控制技術、信息網(wǎng)絡技術、智能裝置處理、紡織機械智能的檢測和故障判斷等。

1.紡織機械的智能化控制技術

紡織行業(yè)在發(fā)展的過程中具有連續(xù)高負荷運作的特點，工作環(huán)境多為高溫高壓和高濕潤。從實際加工生產(chǎn)情況來看，紡織機械的基本控制包含以下幾個方面的內(nèi)容：第一，均勻的紡織控制。在紡織行業(yè)發(fā)展的過程中需要相關人員強化對纖維紗線的定量控制，減少紗線使用細度分布不均衡的問題。第二，強化系統(tǒng)張力控制。在紡織行業(yè)發(fā)展的過程中需要對纖維、紗線、紡織物開展必要的在線張力檢測和施工控制。第三，做好紡織生產(chǎn)的速度、位置控制。第四，加強對紡織生產(chǎn)工藝的操作動作和循環(huán)管理控制。

2.紡織機械的智能化控制細節(jié)分析

紡織機械的智能化控制重在細節(jié)，尤其是紡織工藝和通用控件，所以，首先要針對某一種紡織工藝設備開發(fā)所使用的控制器。在發(fā)展紡織工藝的時候根據(jù)各個工藝設備的使用特點來積極研發(fā)嵌入式處理器和芯片技術。在信息科技的發(fā)展支持下紡織行業(yè)可以加大力度研究開發(fā)可編程控制技術、CAN控制技術，通過對這些技術的研究和開發(fā)實現(xiàn)對整個紡織機械系統(tǒng)的智能化控制管理。其次，基于通用控制性器件支持的智能化開發(fā)控制系統(tǒng)。在紡織工業(yè)發(fā)展的過程中相關人員要加大對PLC控制器件、工程控制機的開發(fā)使用。

3.紡織機械生產(chǎn)加工的信息化和網(wǎng)絡化

紡織行業(yè)屬于傳統(tǒng)行業(yè)，受新興經(jīng)濟影響最大，數(shù)字化時代下，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線改革創(chuàng)新尤為重要，從整個紡織行業(yè)的發(fā)展實際情況來看，紡織行業(yè)首先要進一步改進生產(chǎn)工藝，解決操作工藝繁多、涉及機械種類眾多的特點。整合生產(chǎn)工藝以后，簡化設備種類，更換成綜合性、集體化程度更高的設備，降低整體實現(xiàn)信息化的難度。只有生產(chǎn)線整體實現(xiàn)信息化，生產(chǎn)才能數(shù)據(jù)化，整個行業(yè)才能走向網(wǎng)絡化。當然，在紡織行業(yè)發(fā)展整體數(shù)字化的過程中，為了能夠更好地實現(xiàn)網(wǎng)絡信息化發(fā)展，還必須需要強化各個設備之間的網(wǎng)絡通信，網(wǎng)絡通信技術的實現(xiàn)是解決未來對設備進行聯(lián)網(wǎng)控制的基礎。

4.紡織生成智能裝置和機器人的研發(fā)

當前，我國紡織行業(yè)在發(fā)展的過程中仍有一些工作是需要人工完成的，比如細紗機械設備的自動落紗操作、粗紗機的落紗操作，多條機的還筒操作等。而這些工作的開展往往需要消耗較多的人力和物力，但在信息技術的發(fā)展支持下則是可以借助大數(shù)據(jù)技術來統(tǒng)一完成以上的工作，從而大幅下降成本。根據(jù)紡織工藝的條件和要求，完全可以借助大數(shù)據(jù)技術形式開發(fā)出一種自動化系統(tǒng)裝置，通過自動化自動裝置的開發(fā)來增強整個系統(tǒng)工序操作的安全性和可靠性，并在紡織行業(yè)發(fā)展的過程中減少系統(tǒng)空間的占用。另外，在紡織行業(yè)發(fā)展的過程中可以應用工藝機器人，根據(jù)系統(tǒng)動作軌跡和動作速度來完成系統(tǒng)可編程操作。借助系統(tǒng)操作來完成編程的優(yōu)點是在很大程度上減少了專用機械結(jié)構(gòu)開發(fā)操作的局限，缺點是整個工序在運作的時候機器人的運動速度十分有限，整體運作的緊湊性較差。

5.紡織機械智能化檢測和故障分析

紡織機械智能化的重要保障就是智能化檢測和故障分析，主要是加工工藝參數(shù)的檢測，機械電氣性能的監(jiān)測，以及故障類型的判斷。第一，紡織加工工藝參數(shù)的在線檢測和分析。在紡織工藝發(fā)展的過程中可以應用先進的技術形式對纖維的細度、纖維的包密度、纖維的含水率以及紗線的運動狀態(tài)進行全過程的監(jiān)督，了解紡織行業(yè)在的溫度壓力和加工濃度等參數(shù)信息。第二，加強對機械電氣性能的在線監(jiān)測和控制。對機械電氣性能的監(jiān)控包含各個零部件的位移、零部件的基本運行軌跡、機械運行加壓和電流損耗等。第三，加強對紡織機械故障類型的綜合判斷。借助先進的技術形式對紡織機械動態(tài)特點問題開展研究，打造科學合理的紡織機械故障分析判斷模型，通過對一系列紡織機械工藝參數(shù)的獲取和分析能夠及時掌控整個紡織工藝的參數(shù)信息。

6.強化各個紡織生產(chǎn)工序的自動化連接

智能化的第一步就是自動化，對紡織產(chǎn)業(yè)來說，自動化的重點就是調(diào)試好紡織生產(chǎn)工序的自動化鏈接，具體從以下兩方面進行操作：第一，根據(jù)各個工序設備及其在生產(chǎn)車間的空間分布情況來設置出專業(yè)的紡織生產(chǎn)裝置系統(tǒng)，完成對已經(jīng)設計完成紡織品的工序運輸傳遞。這種專業(yè)的紡織產(chǎn)品信息輸送系統(tǒng)具有信息傳輸效率高的特點，但是在具體應用的時候需要根據(jù)紡織品的應用情況來設置不同功能的輸送裝置系統(tǒng)。第二，基于自動牽引的小車輸送系統(tǒng)。基于自動牽引的小車輸送系統(tǒng)具有良好的通用性，在具體應用的時候能夠以紡織行業(yè)的發(fā)展實際情況來編訂可編程控制系統(tǒng)。

7.基于大數(shù)據(jù)技術的紡織智能制造機械數(shù)據(jù)建模

大數(shù)據(jù)技術是紡織機械控制模型和算法操控的重要基礎，紡織智能機械大數(shù)據(jù)技術所包含的內(nèi)容由紡織機械運行狀態(tài)數(shù)據(jù)信息，具體包含紡織機械運行的速度、電壓和電流波動和電力資源的消耗;紡織加工工藝數(shù)據(jù)，具體包含紗線織物的基本張力紗線和纖維條的細度大小等。

四、結(jié)束語

綜上所述，紡織智能機械制造是多學科交叉的系統(tǒng)性工程，在具體實施操作的時候往往會和產(chǎn)品加工、產(chǎn)品生產(chǎn)管理、基礎應用四個維度進行操作。在信息科技的發(fā)展支持下紡織行業(yè)的發(fā)展將步入到新的發(fā)展階段，表現(xiàn)為紡織業(yè)逐漸步入到數(shù)字化、信息化的發(fā)展進程。大數(shù)據(jù)技術的出現(xiàn)和發(fā)展為紡織行業(yè)的進步提供了重要的支持，實現(xiàn)了紡織智能化發(fā)展。紡織智能制造機械是一種高端機械設備，是整個紡織行業(yè)的發(fā)展基礎，工藝機械是紡織行業(yè)的核心力量。因此想要在大數(shù)據(jù)環(huán)境下實現(xiàn)紡織行業(yè)的進一步發(fā)展需要相關人員強化對紡織智能制造機械理論的研究，從而為紡織智能制造機械的設計提供更有力的支持。

參考文獻：

[1]劉佩全.紡織行業(yè)數(shù)據(jù)處理過程中大數(shù)據(jù)技術的選擇與應用[J].紡織導報，2017（3）：90-91.

[2]張潔，呂佑龍，汪俊亮，等.大數(shù)據(jù)驅(qū)動的紡織智能制造平臺架構(gòu)[J].紡織學報，2017（10）.

[3]韓金.解構(gòu)紡織精準配棉——棉花大數(shù)據(jù)應用商業(yè)調(diào)研[J].中國棉麻流通經(jīng)濟，2015（3）：20-26.

[4]邵景峰，賀興時，王進富，等.大數(shù)據(jù)環(huán)境下的紡織制造執(zhí)行系統(tǒng)設計[C]//第十八屆中國科協(xié)年會，2018（11）：23-26.

[5]欒勁.大數(shù)據(jù)為機械制造企業(yè)所帶來的影響[J].中國新通信，2017（10）.

[6]雷亞國.大數(shù)據(jù)下機械裝備故障的深度遷移診斷方法[J].機械工程學報，2018.