一、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)迫在眉睫
近年來,作為典型勞動(dòng)力密集的高能耗、高水耗和高污染“三高”產(chǎn)業(yè),印染行業(yè)與資源環(huán)境的矛盾日顯突出,行業(yè)內(nèi)企業(yè)的健康發(fā)展與社會(huì)責(zé)任承受著較大的考驗(yàn);同時(shí),對(duì)包括印染行業(yè)在內(nèi)的傳統(tǒng)制造業(yè)而言,“招工難,用工難”的情況已成為常態(tài),人力成本快速增長(zhǎng),工人流動(dòng)性和缺口較大,均已對(duì)生產(chǎn)組織和進(jìn)度控制造成不利影響,“機(jī)器換人,人機(jī)協(xié)作”已是必然選擇;此外,大部分印染行業(yè)內(nèi)企業(yè)的管理運(yùn)作模式依然十分傳統(tǒng),各環(huán)節(jié)信息孤島式運(yùn)作,企業(yè)決策層對(duì)整體生產(chǎn)信息統(tǒng)籌把控的時(shí)效性不高,生產(chǎn)透明度不夠,資源配置時(shí)效性難以跟上生產(chǎn)進(jìn)度要求,影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
二、技術(shù)創(chuàng)新助力智能制造
作為廣東省新型研發(fā)機(jī)構(gòu),中國(guó)科學(xué)院廣州沈陽自動(dòng)化研究所分所(以下簡(jiǎn)稱廣州沈自所分所)自成立以來一直致力于工業(yè)自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)在地方聚集產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前,我國(guó)正在大力推進(jìn)實(shí)施《中國(guó)制造2025》重大戰(zhàn)略部署,發(fā)布了《智能制造工程實(shí)施指南(2015-2020)》,為傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)指明了方向,廣州沈自所分所以此為指導(dǎo)路線,針對(duì)印染行業(yè)面臨的共性難題生產(chǎn)特征,建立了“企業(yè)級(jí)管理層-車間級(jí)執(zhí)行層-設(shè)備級(jí)控制層”三層次的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu),以制造過程多源異構(gòu)泛在數(shù)據(jù)智能感知為基礎(chǔ),異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)和信息系統(tǒng)集成為核心,制造過程自主優(yōu)化決策和智能協(xié)同控制為目標(biāo),實(shí)施印染全流程的數(shù)字化、信息化和智能化技術(shù)開發(fā)應(yīng)用工作:
(一)印染關(guān)鍵工序核心智能裝備研制與應(yīng)用
目前,國(guó)內(nèi)印染生產(chǎn)設(shè)備(染機(jī)、定型機(jī)等)單機(jī)自動(dòng)化已達(dá)到較高水平,一定程度上緩解了人力不足問題,但在染整核心環(huán)節(jié),也是勞動(dòng)強(qiáng)度大、精度要求高的染料助劑計(jì)量與配送環(huán)節(jié),自動(dòng)化程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠,大部分印染企業(yè)染料助劑的配送仍然以人工操作為主,人力需求大且計(jì)量精度和輸配送效率偏低。染料助劑在線稱量和管道式輸送設(shè)備已有部分企業(yè)應(yīng)用,但稱量的準(zhǔn)確性、染機(jī)等待配料等關(guān)鍵問題普遍解決得不夠好。
廣州沈自所分所針對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、染機(jī)數(shù)量多、染料助劑種類繁雜的具體情況,開發(fā)了印染染料助劑在線計(jì)量和精準(zhǔn)輸配送成套智能裝備,實(shí)現(xiàn)染料助劑輸送、計(jì)量和配料過程的自動(dòng)化,具有物料跟蹤、設(shè)備故障診斷、遠(yuǎn)程運(yùn)維、柔性生產(chǎn)等智能化功能,可同時(shí)滿足大批量、多品種產(chǎn)品并行染色生產(chǎn)的工藝要求;同時(shí)實(shí)現(xiàn)染料助劑輸配送智能裝備與生產(chǎn)工藝的橫向集成,以及與ERP/MES系統(tǒng)的縱向集成,滿足生產(chǎn)工藝流程和ERP/MES系統(tǒng)調(diào)度對(duì)印染染料在時(shí)間、數(shù)量和位置的精準(zhǔn)配送要求,通過系統(tǒng)集成和調(diào)度算法,實(shí)現(xiàn)多種印染染料向多臺(tái)設(shè)備精準(zhǔn)輸配送,大幅減少人力成本和物料浪費(fèi),顯著提升生產(chǎn)精度和效率,有效填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。
(二)印染過程多源異構(gòu)數(shù)據(jù)感知與工業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)控
廣州沈自所分所應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合,解決由于底層設(shè)備通訊協(xié)議不一直導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集傳輸難題,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度、物料庫存、排產(chǎn)信息、設(shè)備狀態(tài)和產(chǎn)品品質(zhì)等信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和同步傳輸;在生產(chǎn)車間設(shè)置生產(chǎn)信息實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)(看板),建立企業(yè)工業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺(tái),實(shí)現(xiàn)涵蓋訂單、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流、公輔的生產(chǎn)全流程數(shù)字化監(jiān)控和企業(yè)各類生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)的信息集成,打破信息孤島式生產(chǎn)模式,并實(shí)現(xiàn)基于云平臺(tái)的生產(chǎn)信息多終端遠(yuǎn)程管控,大幅提升生產(chǎn)透明化程度和運(yùn)行管理水平及效率。
(三)印染生產(chǎn)自主優(yōu)化決策與智能協(xié)同控制
傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下,設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、物流以及公輔等各工序獨(dú)立運(yùn)行,生產(chǎn)整體把控過于依賴知識(shí)型工作者的人工決策調(diào)控,隨著市場(chǎng)變化日趨復(fù)雜,制造規(guī)模日漸龐大,需要綜合考慮的因素越來越多,人面對(duì)海量信息已無法快速有效的處理和學(xué)習(xí),依靠人工決策已難以把控全局,生產(chǎn)效率和生產(chǎn)靈活性難以突破,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差。在印染工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上,廣州沈自所分所應(yīng)用新一代人工智能技術(shù)將知識(shí)型工作者個(gè)體知識(shí)與工業(yè)大數(shù)據(jù)信息深度融合,開發(fā)跨層跨域的印染生產(chǎn)過程人機(jī)物融合的自主優(yōu)化決策與協(xié)同控制系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)計(jì)劃優(yōu)化調(diào)度決策、制造過程工況動(dòng)態(tài)感知與工藝調(diào)優(yōu)、生產(chǎn)設(shè)備健康智能診斷與預(yù)測(cè)性維護(hù)等功能,滿足生產(chǎn)飽和最優(yōu)化要求,顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性,并一定程度上實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)。
(四)公共輔助系統(tǒng)在線優(yōu)化運(yùn)行與遠(yuǎn)程運(yùn)維
印染的各個(gè)輔助系統(tǒng),包括煤/電/水/汽資源供給、環(huán)保治理等,是企業(yè)順利生產(chǎn)的保障。隨著國(guó)家、地方政府以及全球高端客戶聯(lián)盟對(duì)企業(yè)節(jié)能減排要求的日益嚴(yán)格,強(qiáng)化公共輔助系統(tǒng)功能效應(yīng),提升其運(yùn)行效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。廣州沈自所分所從工藝優(yōu)化與遠(yuǎn)程運(yùn)維兩個(gè)方面提升公共輔助系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)的保障作用。
能源供給方面,以建立全廠區(qū)能源管控系統(tǒng)為核心,從企業(yè)-車間-關(guān)鍵設(shè)備三級(jí)布局生產(chǎn)全流程能源流監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)重要能源介質(zhì)(電、蒸汽、水等)和重點(diǎn)能源設(shè)備(空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等)的集中監(jiān)測(cè)、控制和管理,實(shí)現(xiàn)企業(yè)對(duì)能源使用計(jì)劃、實(shí)際應(yīng)用情況、績(jī)效考核等過程的智能化管理,規(guī)范和優(yōu)化能源應(yīng)用,最大化節(jié)省能源成本,達(dá)到安全用能、能源合理配置和節(jié)能目的。
環(huán)保治理方面,開發(fā)印染(廢水、廢氣)環(huán)保設(shè)施優(yōu)化控制與遠(yuǎn)程運(yùn)維系統(tǒng)解決方案,包括在線智能監(jiān)測(cè)、過程動(dòng)態(tài)自優(yōu)化、設(shè)備全生命周期管理、運(yùn)行性能量化評(píng)價(jià)等多項(xiàng)功能,實(shí)現(xiàn)印染廢水廢氣處理設(shè)施智能化改造升級(jí),大幅提升管控水平和運(yùn)行穩(wěn)定性,高效發(fā)揮處理系統(tǒng)的工藝性能,強(qiáng)化企業(yè)對(duì)處理系統(tǒng)的監(jiān)督、宏觀掌控和優(yōu)化決策,全力保障達(dá)標(biāo)排放,并實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的節(jié)能降耗效果。
三、牽手互太成效顯著
廣州互太(番禺)紡織印染有限公司(以下簡(jiǎn)稱“互太”)成立于1997年,注冊(cè)資金68000萬元,為廣東省大型紡織印染企業(yè),國(guó)內(nèi)針織印染領(lǐng)域龍頭企業(yè),年產(chǎn)值50億元左右。針對(duì)互太所面臨的行業(yè)共性問題,廣州沈自所分所充分融合各項(xiàng)印染智能化技術(shù),為互太搭建起印染智能工廠并取得了顯著成效。
自2012年實(shí)現(xiàn)合作以來,廣州沈自所分所已同互太簽訂企業(yè)技術(shù)開發(fā)和服務(wù)委托合同超8000元,目前正在規(guī)劃的后續(xù)項(xiàng)目合同經(jīng)費(fèi)超過4000萬元,聯(lián)合申請(qǐng)獲得省市區(qū)地方政府專項(xiàng)資金支持累積近2300萬元。通過生產(chǎn)數(shù)字化、信息化和智能化改造,互太在生產(chǎn)效率、運(yùn)營(yíng)成本、能源利用率、產(chǎn)品合格率以及環(huán)保效應(yīng)等方面取得了重要突破:
(一)建成年產(chǎn)量8萬噸的針織印染智能化生產(chǎn)線,實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)全流程端到端的互聯(lián)互通,系統(tǒng)覆蓋設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、能源、環(huán)保、水資源等各個(gè)環(huán)節(jié)。
(二)企業(yè)人力成本下降,生產(chǎn)效率大幅提升,在保持產(chǎn)值規(guī)模穩(wěn)步提升的情況下,企業(yè)人員數(shù)量從7000余人降低到4000余人,職工人均產(chǎn)值突破100萬元,遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。
(三)產(chǎn)品品質(zhì)提升明顯,行業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)染色一次成功率突破98%,為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。
(四)節(jié)能減排效果提升顯著,能源利用率提高10%,萬元產(chǎn)值綜合能耗低至0.37噸標(biāo)煤,廢水廢氣排放持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo),廢水處理綜合成本節(jié)約1000萬/年以上。
在轉(zhuǎn)型升級(jí)改造過程中,互太先后被認(rèn)定為工信部?jī)苫诤县灅?biāo)企業(yè)、工信部第三批綠色示范工廠、廣東省智能制造試點(diǎn)示范企業(yè)和廣東省制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點(diǎn)示范企業(yè)。廣州沈自所分所先后成為“廣東省印染智能化工程技術(shù)研究中心”、“廣東省裝備智能化物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)研究中心”、“廣東省環(huán)保在線監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程運(yùn)維工程技術(shù)研究中心”依托單位,中國(guó)(廣州)智能裝備研究院(籌)共建單位、廣東省制造行業(yè)遠(yuǎn)程運(yùn)維公共技術(shù)支撐平臺(tái)依托單位、廣東省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)供給資源池企業(yè)等。
與此同時(shí),廣州沈自所分所面向紡織印染行業(yè)持續(xù)開發(fā)生產(chǎn)綠色化和智能化成套技術(shù)并實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)化應(yīng)用,參與了工信部綠色制造系統(tǒng)集成項(xiàng)目2項(xiàng),技術(shù)成果一方面應(yīng)用于紡織印染企業(yè),同時(shí)也服務(wù)于行業(yè)裝備制造商和服務(wù)提供商,幫助企業(yè)提高智能化和節(jié)能環(huán)保水平。目前已服務(wù)的企業(yè)包括互太、溢達(dá)、際華三五四二、絲麗雅等幾十家行業(yè)龍頭企業(yè)、裝備制造商和服務(wù)提供商,同時(shí)技術(shù)和產(chǎn)品出口到越南等“一帶一路”沿線國(guó)家,取得顯著成效。技術(shù)成果先后榮獲中紡聯(lián)紡織工業(yè)信息化成果獎(jiǎng)-解決方案獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)和中紡聯(lián)紡織工業(yè)信息化成果獎(jiǎng)-創(chuàng)新應(yīng)用獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)各1項(xiàng),廣州市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)1項(xiàng)、高交會(huì)優(yōu)秀產(chǎn)品獎(jiǎng)2項(xiàng)。
四、前瞻布局持續(xù)發(fā)展
未來,廣州沈自所分所將持續(xù)完善針對(duì)紡織印染行業(yè)的智能化技術(shù)開發(fā),最終形成面向印染全流程的自動(dòng)化、信息化和智能化系統(tǒng)解決方案和一系列模塊化技術(shù)產(chǎn)品,在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用,為行業(yè)整體的智能化升級(jí)改造提供強(qiáng)力支撐:
(一)深入完善印染智能化生產(chǎn)成套技術(shù),加大與互太合作力度和深度,雙方已計(jì)劃后續(xù)簽訂技術(shù)開發(fā)技術(shù)委托合同超4000萬,按照前期的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃,繼續(xù)深入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),最終形成完整的印染智能化生產(chǎn)成套技術(shù);
(二)加快推進(jìn)技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化服務(wù),形成印染行業(yè)智能制造技術(shù)設(shè)計(jì)和實(shí)施規(guī)范,以互太為行業(yè)示范標(biāo)桿,聯(lián)合更多制備商、服務(wù)商,借助中國(guó)工業(yè)紡織聯(lián)合會(huì)等深具行業(yè)影響力的協(xié)會(huì)和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,建立印染行業(yè)智能制造公共技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)平臺(tái),加快加大技術(shù)成果的行業(yè)推廣;
(三)促進(jìn)技術(shù)成果的國(guó)際化應(yīng)用,以越南PCTL公司紡織印染定型機(jī)廢氣處理項(xiàng)目為契機(jī),充分利用廣州市的地域優(yōu)勢(shì)和自貿(mào)區(qū)的政策優(yōu)勢(shì),向海外開展更大范圍、更高水平、更深層次的區(qū)域合作,為“一帶一路”戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。
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工業(yè)4.0
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中國(guó)制造2025
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原文標(biāo)題:中國(guó)制造2025迫在眉睫,傳統(tǒng)制造企業(yè)該如何轉(zhuǎn)型?
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