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为了加快应用信息技术改造传统产业的步伐,提高工业企业信息化和工业化融合的层次和水平,国家已出台了一系列政策和规划,纺织行业作为其中的代表性产业,其“两化融合”正稳步向纵深方向推进。本专题以智能化装备和系统、数字化工厂、物联网等为主要研究对象,多维度展现了目前信息化技术在纺织生产和管理中的应用现状及发展前景,以期对行业企业的信息化建设有所启发。
综 述
我国纺织行业信息化建设的现状
“两化融合”,即信息化与工业化融合,是将信息技术充分渗透在产品设计与生产过程的诸多环节中,使设计与生产过程自动化、数字化、网络化、智能化、可视化。把信息技术“嵌入”产品研发和生产中,可有效提高产品的信息技术含量和附加值,促进产品转型与升级换代,既保证了生产的高效,又节约了人力与能耗。
与发达国家先工业化、后信息化的发展历程和模式不同,我国工业化和信息化两个历史进程交汇发展,两化融合具有显著的中国特色,而决非简单引入和模仿国外先进的相关技术和理念,须自行深入探索和实践。
我国纺织行业的信息化建设起步于20世纪70年代末期,到80年代初,一些创新意识较强的棉纺企业开始探索应用电子和计算机技术对生产过程进行检测、监控,并使用计算机管理原棉库、物料库,在生产上优化配棉,记录产量,实施成本核算。
现阶段,电子信息技术已融入纺织产业链的各个环节,包括企业管理、生产自动控制、生产过程监测、计算机辅助设计/制造、虚拟加工、信息网络和电子商务等,对于纺织企业提高生产效率、产品质量、营销水平等,产生了明显的促进作用。特别是近年来,信息技术被越来越多地应用于纺织生产和经营管理中,使纺织生产向自动化、柔性化、智能化、网络化和快速反应方向发展,企业信息化管理系统也由推广普及逐步向行业化的深层次应用推进。而随着全球化的不断深入,以及云计算、物联网、移动计算等信息技术的快速发展和应用,新的营销模式不断涌现,有利于纺织品服装开拓内销市场,创造新的消费需求。
发展至今,我国纺织行业信息化建设经历了起步、推广、实现转变和发展等 4 个阶段,整个行业的信息技术应用现状在制造业中大致处于中等水平。根据中国纺织工业联合会对行业企业进行的相关调查,目前行业的信息化建设主要呈现出以下几个特点。
(1)管理信息化为重点,其中MIS、ERP等管理系统一直是纺织行业信息技术应用的主要领域。根据中国纺织工业联合会针对全行业规模以上企业进行的信息化抽样调查结果,被调查企业中有100多个系统正常运行,在企业管理中发挥着关键作用。其中北京铜牛、北京雪莲、经纬纺机、吉林化纤、安徽华茂、华纺股份、南山精纺、山东德棉、山东帛方、山东华兴、雅戈尔、美特斯邦威、远纺织染、江苏联发、常州蕴尔芬、福建凤竹、九牧王、富安娜等近百家企业都实施了MIS或ERP项目,取得了很好的经济和社会效益。
(2)CAD推广面大。CAD应用体现了明显的纺织行业特点,涵盖服装、印花、绣花、纹制、织物组织、配色等领域,目前已得到大面积推广,投资在 5 万元至十几万元之间,经济效益显著。其中,具有自主知识产权的软件占有很大的市场份额,有的已到达国际先进水平,而价格却远低于国外同类产品,在国际市场上具有较强的竞争力。
(3)MES发展迅速。棉纺织厂自动监测系统、服装厂车间生产物流系统、印染厂生产过程集中管理系统等MES应用处于起步阶段。应用比较好的企业有无锡一棉、西北五环、洛阳白马、南通大生、天纺集团等。近年来我国纺织业的高速发展带动了生产装备的改造与更新,从而为自动监测系统应用带来转机,一些企业借建设新厂的机会,为全线的纺纱织布设备配置了数据在线采集装置,同时准备建立全厂的监测系统,集管理与监测系统为一体的综合信息系统是其发展方向。
(4)自动控制技术得到了广泛推广与应用,产生的经济效益明显。如华纺股份、芜湖中天、浙江恒逸、宜宾丝丽雅等企业均取得了明显的使用效果。采用各种自动控制技术,可明显提高生产效率和经济效益,尤其是在当前节能减排的大环境下,这类技术日益得到企业的重视,具有较大的发展空间。
(5)产业集群地区面向中小企业的公共服务平台建设已初见成效。如中纺网络公司、杭州爱科、杭州开源、绍兴轻纺、宁夏汇成这类面向中小服装企业的服务平台,发挥了较好的辐射作用。
“两化融合”相关的政策、规划及实施
两化融合领域的重点任务是支持企业在工业产品研发设计、生产过程控制、市场营销与售后服务、企业管理等环节的信息化建设,提升产业园区等重点领域的信息化服务能力,全面提高行业信息化水平,加快应用信息技术改造传统产业步伐,提高信息化和工业化融合的层次和水平。
工业和信息化部于2011年的《工业转型升级投资指南》,从投资的角度对“十二五”工业转型升级规划的主要任务和发展重点进行了细化,其中直接涉及纺织工业的技改项目共计35项,分布在品种质量(15项)、节能减排(9项)、装备改善(6项)、两化融合(4项)、军民结合(1项)等5 个部分,项目涵盖了新型纺织纤维材料、现代纺织加工技术、纺织节能环保、现代服装制造技术、新型纺织装备、纺织信息化技术等领域,其中信息化项目分为企业信息化、行业信息化、重点领域信息化等若干类,具体包括:
棉纺织在线检测及监控。纺纱设备、织造设备在线监测和管理系统;
印染数字化及在线检测。印染在线检测及控制系统、染色中央配送系统、印花自动调浆系统、高效数字化印花集成技术等;
纺织品智能加工。将微电子产品植入防护纺织品的技术及加工设备、柔性体纺织开关、柔性电子线路板、导电纱线等相关原材料的开发和商业化;
服装、家纺企业数字化综合集成和大规模定制。计算机辅助测量(CAT)、大类服装人体标准数据库、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、自动吊挂系统(FMS)、产品数据管理(PDM)、计算机辅助工艺计划(CAPP)、服装自动化立体整烫折叠包装系统、服装整烫加工中心、单元自动缝制系统、智能仓储配送系统、射频识别(RFID)技术应用等;改善服装企业管理和营销的相关技术。
《纺织工业“十二五”发展规划》(以下简称“《规划》”)中强调了“十二五”要重点攻关的纺织信息化技术,包括面向生产制造层面的制造执行系统(MES)、自动监测和动态精细化管理系统,以企业资源计划系统(ERP)为核心的信息系统的集成应用;利用新一代信息通讯技术,特别是物联网技术,在纺织行业生产制造、供应链环节推广使用条形码和射频识别(RFID)技术;初步建立面向国内主要纺织专业市场的电子商务公共服务平台体系,面向供应链和行业宏观决策层面的纺织宏观经济决策支持和知识库系统。
针对如何促进不同分行业和纺织企业实现两化深度融合,《规划》也提出了重点,如引导龙头企业开展基于研发设计、生产制造、经营管理、销售服务等全流程的信息系统集成建设;中小纺织企业依托社会化服务体系,按照行业特点和关键需求,开展信息化建设;纺织、化纤和印染等前道生产企业重点推进生产制造系统的信息化应用,并与生产经营系统进行集成应用;服装、家纺等终端产品企业重点推进经营系统的建设,重点提升设计研发和供应链管理的信息化水平;纺织装备企业重点提升产品的自动化、数字化、网络化和智能化水平。
工业和信息化部于2013年9月了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013 — 2018年)》(以下简称“《计划》”)。《计划》指出,全球新一轮科技革命和产业分工调整对我国工业发展既有挑战,也有实现赶超的机遇。推动信息化和工业化深度融合,以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,对于破解当前发展瓶颈,实现工业转型升级,具有十分重要的意义。《计划》中与纺织行业相关的内容主要包括加快装备智能化开发和推动智能制造生产模式的集成应用等。根据《计划》,围绕“推进装备智能化开发”,将重点实施“数控一代”装备创新工程,对生产装备实现数控化集成开发;实施智能制造装备发展专项,重点发展重大智能制造成套装备。而在“推动智能制造生产模式的集成应用”进程中,将建立技术开发与推广服务平台,实现协同创新,同时在重点行业企业建设数字化车间,鼓励开展智能工厂建设试点。
根据工信部关于两化深度融合创新推进专项行动的精神,棉纺织行业已被确定为开展信息化改造提升试点行业,进行在线生产监控及管控集成试点攻关,启动试点项目,建立行业整体解决方案,并在全行业进行推广应用,带动棉纺织行业两化融合水平的整体提升。改造提升工作将分为两个阶段进行,第一阶段到2014年底,完成技术攻关、企业试点、重点企业推广;第二阶段从2015 — 2018年,实行行业全面推广。
自从智能化服装出现在市场上以来,它一直都成为纺织服装行业的一大热点,也是一大难点。由于智能化服装以人为中心,人性需求成为业界关注的中心。世界上许多公司都在竭尽全力,开发适用范围广泛的各式智能化服装。原因是服装不仅是与人体直接接触的产品,如医疗卫生、人体保护、舒适度、便于行走和运动、保温和美观,也成为所有制造业中最具有开发潜力的领域之一,而且它也成为人类保护环境最为敏感的行业之一。因此,有关智能化服装的产品越来越多,智能化服装的范围也越来越广泛,然而,智能化服装所需要的电源却难以解决,它需要具备可穿式条件。
在过去,人们虽然已开发出可穿式电池包,但还不尽人意,重量和体积都不可接受。诸如持续电源、充电和应急电源都难以有效解决。由于可穿式电池问题一直不能恰当地解决,可穿式电源问题已成为智能化服装开发的瓶颈。
智能化服装已成为现代士兵战场必备设施。他们需要佩戴各类器件。而这些设备都需要电源。2007年,美国国防与工程技术研究所(DDRE)曾出资100万美元,奖励发明有效的可穿式电力系统的人。并且,他们还制定了可穿电力系统的标准,即可穿式电力系统要向士兵提供足够和有效的供电方式,并且其重量很轻,体积很小或很薄。美国五角大楼也新闻,要求这套电力系统可同时启动无线电、夜视镜、全球卫星定位仪、便携式监控器,并且,穿戴上这类电源后,士兵的战斗力不能减小。然而,当时开发出来的可穿式电力系统的重量都重于士兵携带的武器弹药,因此并不适合现代战争。2009年2月,第一代手表式电池问世,它可给无线电话和便携式MP3/MP4播放器充电,因此当时在美国一个小地方,两周内就销售出1万只。随后西方又开发出被称为G184型可穿可充电式电池,其设计和应用都相当便捷,可洗涤可搓揉,它拥有6种电源接口,已接近智能化服装的电源要求。另有公司甚至开发出可安装在鞋底并可发电的微型发电机。
智能化服装也被称为E纺织品,现已逐渐成为社会发展的时尚,因此可穿式电源就成为能否让智能化具备实用性商业性的关键。加拿大开发的可穿式电源是用薄薄的一层纤维材料制成,与其他纤维整合入织物。加拿大科学家在聚乙烯氧化电解质层之间入锂钛酸盐,并将其作为阳极,然后把锂铁磷酸盐也嵌入其中,将其当作阴极。由于这三层均属于热塑性材料,直接作为纤维材料织入纺织物内部,与其他纤维浑然一体,这样,热塑性材料产生的电源可直接发热,而薄薄的线路层构成电流带,可流动距离达10厘米,宽度达1厘米。
由于采用了多臂手工织机,这种纺织物电极使用了导电性纱线,可直接与衣服的其他部位相连。而其中的棉线确保了电池面附在织物表层。
2013年纺织信息化回顾
在过去的2013年,国内外经济环境依然错综复杂,国际市场恢复缓慢,国内外棉价差过大,生产成本不断上升。但是在产业转型升级带动运行质效提升的支撑下,我国纺织工业经济运行态势总体保持平稳,主要运行指标虽然有增速趋缓的走势,但基本实现了稳定增长。
纺织行业当前处于一个转型升级的关键时期。要完成“十二五”发展规划的任务,实现2020年建成纺织强国的目标,就是要坚持产业结构调整,转变发展方式,实现从工业文明向生态文明的转变,将创新的活力、管理的能力和市场的潜力相叠加,形成转型升级的新动力,如业内专家所说,打造纺织产业升级版。行业保持稳定增长的重要基础是在产业结构调整基础上的运行质效提升,而信息化建设则是基础的基础。
《行动计划》强调发展要点
2013年8月,工业和信息化部出台了《信息化和工业化深度融合专项行动计划(2013-2018年)》(简称《行动计划》),要求在2018年实现信息化条件下的企业竞争能力普遍增强,信息技术应用和商业模式创新有力促进产业结构调整升级,工业发展质效的全面提升,是纺织行业信息化未来五年发展的指导性文件。
《行动计划》明确提出了八项专项行动计划,其中标准体系建设、示范企业推广、中小企业服务、电子商务发展、智能生产制造、互联网创新等都与纺织行业密切相关,是今后几年纺织信息化发展的重点领域。行业处于转型升级时期,企业应该更加着力于加强自身的管理,降低成本,提高效率,苦练内功,显然是深入信息化建设的契机。而《行动计划》必然会带动企业增加对信息化的投入,加快信息技术在纺织行业的应用和推广。
装备智能化突出重点
纺织装备的重点是提高自动化、数字化、网络化和智能化水平。纺织企业涉及多种设备和应用系统,只有实现了信息的自动采集和自动化集成,才能保证基础数据的采集面,大幅度提高信息实时性和准确性,实现更大范围的信息共享,最终起到优化配置资源的作用。
印花领域的智能化设备有了突出进展。浙江大学、杭州宏华公司等在数码喷印机的基础上,开发了图像自适应精准印花系统,可以在提花或绣花面料上,通过高精扫描、花型识别,将要喷印的花型在面料上精准对位,进行叠印印花。其产品既有绣花提花织物的层次效果,又有印花的丰富色彩,形成了一种全新的纺织产品,并率先在十字绣行业推广应用,取得了极为显著的效益。
在棉纺行业,青岛环球公司的粗细联合智能全自动粗纱机系统,由全自动落纱粗纱机和粗细联输送线等配套设备组成,应用了RFID等技术,实现了从粗纱纺纱到自动落纱的全过程自动化和生产管理信息化,获得了很好的市场回报。
产业用纺织品是近年来发展很快的领域,但装备智能化水平还有待提高。杭州爱科公司开发了智能产业用纺织品切割设备,按设计要求进行优化排料和快速切割,适用于大跨度大幅面的工艺要求,应用于航空、航天、建筑、游艇、汽车等软性材料切割,节省了原材料,提高了产品质量和生产效率。
管理信息化走向深入
江苏悦达纺织集团积极推进信息技术应用,在前几年建成的园区光缆等基础设施上,建设了数据中心和园区局域网,深化ERP应用。尤其在生产过程监控与管理方面,逐步建设了电能监测系统、质量监测系统、棉纺设备在线监测系统等,在企业发展战略制定和危机管控,支撑企业生产经营模式变革等方面起到了较大作用。
山东如意集团与西安科技大学合作开发应用了面向纺织服装制造过程的协同生产管理系统,着重解决生产计划制定过程中的优化问题,实现了生产计划执行过程的跟踪监控和管理,有利于纺织服装产业链上下游企业的协同,提高了企业业务协作能力和对生产过程的精细管理能力。
服装新技术成效显著
《纺织工业“十二五”发展规划》中第一次强调:“加强服装企业信息化集成制造系统和大规模定制技术的开发与应用,推广服装和家纺企业自动化、数字化、信息化生产工艺技术”。一年来,人体三维测量、服装用人体数据库、服装大规模定制、模板自动化等一系列新技术应用加快,成效显著。在服装设备自动化智能化方面,上海威士公司开发出自动钉扣的自动化缝制单元、智能吊挂系统,自动整烫系统、全自动培烘系统、自动折叠包装系统和自动化仓储物流系统等,初步形成了现代服装制造和物流系统.
电子商务更是成为热点,在2012年服装网上销售3050亿元的基础上,2013年预计又有30%以上的提升。广东爱斯达服饰公司将网购营销与生产制造相衔接,开发了T恤衫、牛仔服等服装单件定制的“智能裁缝”网络平台。消费者通过键盘输入有关数据,网上的虚拟试衣系统有画面显示;平台还提供大量的面料、色彩、图案、款式等,消费者根据喜好选择;最后完成确认后下单,提交到车间生产。
2014年新技术应用趋势展望
进入2014年,国内外经济形势依然错综复杂,纺织行业发展既具备相当的积极因素,也面临着诸多风险挑战。内需市场仍将继续为纺织行业提供实现平稳发展的动力,但一系列不确定因素依然存在。总体上看,纺织行业有望在2014年继续保持平稳增长的态势,也有条件保持长期可持续的发展。
我国纺织工业具备产业链配套完整和成熟的竞争优势,与目前产品结构比较单一的东盟和南亚国家相比较,我国多数产品在品种、质量方面仍有较为明显的国际竞争力。与此同时,劳动力、原材料、能源和环境的制约将形成倒逼机制,带来新一轮行业洗牌,促进企业加快调整提升。全球新一轮科技革命和产业分工调整对我国纺织工业发展既是挑战,也是实现纺织强国的机遇。应用新技术,在以下五个领域进一步推动信息化走向深入,将为破解当前发展瓶颈,实现产业转型升级提供新动力。
智能化提升纺织装备新水平
智能化是今后纺织装备的重要发展方向,是先进制造技术、信息技术和智能技术在装备产品上的集成和融合,体现了制造业的发展要求。要开展先进制造模式的研究应用,发展以人机智能交互为特征、面向各道纺织工序的智能制造技术,一方面努力提高单机自动化、智能化水平,形成网络化的坚实基础;另一方面要应用物联网等新技术,推进纺纱、织造、印染、服装生产制造设备联网和在线监测。在此基础上,结合云计算技术的应用,研究“云制造”概念,构建高效的网络共享平台,逐步积累和整合各种设计、制造资源,将纺织行业的装备能力提升到一个新水平。
综合集成应用挖掘管理新价值
企业信息系统的综合集成应用是《纺织工业“十二五”科技进步纲要》列出的关键技术之一,目的是消除信息孤岛,使各种企业应用系统,如CAD、PDM、ERP、MES、SCM等,形成一个有机、高效的整体。通过精细管理,实现降低成本,提高效率,更加深入地挖掘管理的效益和价值。要结合纺织各个细分行业的特点,在设计与制造集成、业务和财务衔接、管理与生产衔接、产供销一体等领域,开展关键环节集成应用。先从集团企业或行业龙头企业试点,积累经验,逐步推广。
云计算拓展服务新领域
2013年广大小微纺织企业对公共服务平台的需求迅速增长。要进一步扩大公共服务能力,往往受限于自身的资源,必须获得新的技术和运营模式的支撑。云计算的兴起,相关基础设施的日益完善,必将会提供新型的运营平台和更多、更灵活的资源。云计算将大量IT资源整合在一起,提供各种服务,实现服务的开放协作、社会资源的高度共享,从而解决信息化发展不平衡的问题。
满足不同细分行业的信息化需求一直是纺织信息化的难点问题。开发适合纺织行业应用、具有行业特点的各类软件成为许多行业“十二五”规划中需要攻关的关键技术,也是推进行业信息化的重要途径。近年来,软件服务模式SaaS在纺织行业开始出现。云计算的出现,为纺织行业软件服务供应商提供了新的选择。基于云计算架构进行开发,供应商可以不在服务器和带宽等基础设施上耗费自己的资源,而更加专注于软件开发和应用,为大量的用户群提供更为稳定、快速、安全的应用和服务,并逐步发展,形成行业化的云服务,即许多人所期望的“行业云”。
电子商务创造商业新模式
服装纺织品网购正在蓬勃兴起,2014年各种电子商务平台将更加迅速地发展,必将催生出新型的营销模式,有利于纺织品服装开拓内需市场,创造新的消费需求。纺织企业如何在这一大潮中顺势前行?首先,企业要利用电子商务创新营销模式,理顺与传统销售渠道的关系,提高产品销售的针对性和售后服务水平,保障消费者的权益。其次,将电子商务与生产制造环节相衔接,与其他应用系统的逐步融合。通过新型商业模式的引领,带动企业业务流程优化,提高产品制造的快速响应能力。
大数据引领行业新期待
【关键词】纺织机械;机电一体化;特点;应用;发展
纺织业是我国较为传统的一个行业,但古代的纺织业生产几乎全靠人力来完成,生产力水平较为低下,生产效率较低。自第一次产业革命之后,纺织业进入了机械化生产的时代,极大的提高了生产力水平,生产效率较高。直到今天,我国的纺织业已经实现了机械化大规模生产,促进了纺织业的快速发展。并且在工业科技不断进步的情况下,纺织机械正在向着机电一体化的方向不断进步发展。以下本文就对纺织机械的机电一体化发展现状与发展趋势进行探讨。
1.纺织机械机电一体化技术的发展特点
目前在我国,纺织机械的机电一体化发展已经取得了一定的成就,极大的促进了纺织机械生产自动化、智能化的发展。总体来说,纺织机械的机电一体化技术发展主要体现出两个特点。即普及推广了变频调速技术,提高了智能化控制技术水平。
1.1变频调速技术的推广
随着我国市场经济体制的不断完善,各行业之间的市场竞争更为激烈,纺织业也不例外。各个纺织企业为了提高自身的竞争力,都在不断的采用新技术与新的生产机械,以期提高生产效率,降低生产成本,从而获得更大盈利空间。而变频调速技术的应用极大的满足了企业生产力改革的这一需求,交流异步电机变频技术、交流伺服电机控制技术等等不同新科技的应用,都为纺织企业的机械性能改进提供了很大的技术支持,同时也促进了变频调速技术的普及与推广。当前我国的纺织企业生产中,对于变频调速技术的应用主要体现在以下几方面:
(1)通用变频器开环控制异步电机变频调速。这种方案的电机中,电路结构比较简单而且具有较强的可靠性,一般运用于对调速精度要求不高的产品生产中,适用于该调速的机械如针织机械和染整机械等。
(2)无速度传感器的矢量变频器控制异步电机变频调速。该方案的电机中,电路结构也是较为简单,具有较好的工作可靠性,一般适用于调速精度为0.5%-1.0%的纺织机械设备中。
(3)带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环变频调速。该方案中的电路结构则较为复杂,而且其需要投入的成本较大,但是这种方案具有较强的调速性能,能够获得较高的转速,调速的范围也能够达到100:1的范围。另外,该方案具有较强的特定,这种特性对于转速要求较高的机械十分实用,比如整经、浆纱、热定型等机械。一般常用的传动电机有两种,一种是普通的Y系列交流异步电机,另一种是交流变频专用异步电机。
从变频器的应用现状来看,我国的纺织企业在生产中所使用的变频器主要是由国外进口而来的。但随着我国科技的不断进步,国产变频器的性能也在不断完善,目前也已经开始被应用在纺织企业的生产活动中。虽然国产的变频器性能不及国外的好,但其价格较为便宜,且能够符合纺织生产的变频需求,具有一定的稳定可靠性,因而正逐渐替代国外的变频器在纺织机械中的应用。
1.2促进智能化控制技术的发展
自动化、智能化是当代机械发展的主要趋势,纺织机械同样也是朝着这个方向不断发展。当前例如PLC可编程控制器等智能产品都已经被广泛应用在纺织机械的生产运行中,这样就在一定程度上实现了生产的智能化控制,提高生产效率,减少了人工劳动量。智能化控制技术在纺织机械中的应用主要体现在以下几点:
(1)针对机电设备的转速进行准确的控制,对于机械设备的协调运转以及其运转的位置进行准确的定位。
(2)根据预先设定的生产要求的工艺曲线对各种机械和机件的运动轨道进行控制。
(3)根据预先设定的生产要求的操作工序以及加工的全过程进行有效的控制。
(4)PLC可编程控制器的使用,不仅能够使一般的逻辑控制程序得到很好使用,同时也能够对各项数据的通信功能进行模拟,并且通过网络形成一个分布式系统,对于系统内的各种控制要求都能够顺利的实现。其具有较大的灵活性,在性价比方面具有很大的优势,因此近年来PLC可编程控制器得到了广泛的应用。
2.纺织机械机电一体化的发展现状
当前现代纺织技术与机电一体化技术的有机结合及应用促成了纺织行业多种先进技术的发展,如喷气织造技术、喷气纺纱技术、梳棉机用管道喂给系统、粗细络联合系统、Barco织造监控系统、HVI纤维测试系统、自动络筒技术、自动整纬技术、计算机化的颜料化学品配方系统、梳棉机短片段自调匀整技术等。这些技术不仅反映了纺织技术与机电一体化技术结合应用后的跨多学科的特点,也体现了纺织技术和纺织设备在过去的几十年的结合应用中有了突破性发展。目前的纺织机械机电一体化技术主要是由检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术等关键技术组成。其应用功能主要有以下几点:
2.1调速系统的自动控制系统
该控制系统中一般包含有数字形式和模拟形式两种,数字形式中主要以单片机、PC机为主,而模拟形式则主要以私服调速系统和变频调速系统为主。
2.2电子自动测控系统
该系统抓哟是运用电子元件与不同的传感器执行结构进行组合,再根据生产过程中的各项参数要求进行采样与监测,以此来实现对生产系统的控制。
2.3计算机控制管理系统
该系统不仅能够实现对生产过程的实时监测和控制,同时也能够针对监测的数据进行收集和分析,而且能够实现对分析结果的打印,同时具有决策功能,通过该系统的决策功能对生产管理活动进行智能化控制,同时根据该结果成立专家系统,实现纺织机械机电一体化的智能化,这也是纺织机电一体化发展的主要方向。
3.纺织机械机电一体化的发展趋势
从当前的纺织机械发展现状与市场需求来看,机电一体化发展已经成为未来纺织机械发展的主要方向。而事实上,技术人员也确实正在充分利用当前先进的科学技术来不断的深化改革,研发和改进纺织机械的生产技术,促使其向着高速化、自动化、智能化的方向不断发展。微电子技术和机械动作的有机结合,使纺织设备重点向三高(高质、高速、高效)发展。机电一体化的实现,使纺织设备的自动化程度和连续化程度明显提高。在机械产品设计中,由于广泛采用PLC、PCC、PCS、FCS、工控机、单片机的解决方案,变频调速、交流伺服凋速的普及化,不仅使纺织设备的自动化水平大大提高,而且使机械传动结构大大简化。如必加乐的Gamma剑杆织机和OMNI喷气织机采用SUMO超级主电动机,由主电动机直接传动织机,不再需要传动皮带以及离合器和刹车盘;在新型电脑粗纱机中利用计算机控制下的多电动机分部传动就取消了复杂的铁炮变速、摆动成形等传动结构。
4.结语
总之,纺织机械机向着机电一体化的方向不断发展已经势在必行,这是市场对纺织企业生产技术提出的新的要求,也是科技不断进步的主要体现。尽管当前我国的机电一体化技术水平(下转第220页)(上接第88页)与国外先进技术相比还差有一段距离,但相信在业内技术人员的努力下,我国的纺织机械水平必然会得到更大的发展与进步,从而保证我国的纺织企业生产水平持续稳定上升,增大单位时间内纺织企业的生产量,降低生产成本,提高生产效率,增大我国纺织企业在国际市场中的竞争力。
【参考文献】
[1]高孝纲,赵世凯.我国的纺织机械机电一体化[J].纺织导报,2001(05).
关键词:纺织企业;纺织机械;机电一体化;发展
近年来,市场经济体制的不断深化与完善,促进了纺织企业的不断发展,始终坚持以市场为中心,坚持技术创新,才能够促进纺织企业机电一体化水平的不断提高。为了适应市场经济的发展,适应小批量、多品种的生产需求,纺织企业需要不断的提高身缠水平、促进企业竞争力的不断提升。这代表我国纺织行业整体水平的提高,也代表我国纺织机电一体化水平的不断进步。
一、我国纺机机电一体化技术发展的特点
1.促进了变频调速技术的普及。
近年来,随着各个纺织行业的竞争日益激烈,几乎所有的纺织企业都不约而同的应用了交流异步电机变频技术,有的企业还运用了交流伺服电机控制技术,这对于纺织行业的发展起到了巨大的促进作用,同时对于纺织机械一体化技术的发展也起到了极大的推动作用。纺织行业采用的变频调速技术主要有以下几种:
(1)通用变频器开环控制异步电机变频调速。这种方案的电机中,电路结构比较简单而且具有较强的可靠性,一般运用于对调速精度要求不高的产品生产中,适用于该调速的机械如针织机械和染整机械等。
(2)无速度传感器的矢量变频器控制异步电机变频调速。该方案的电机中,电路结构也是较为简单,具有较好的工作可靠性,一般适用于调速精度为0.5%-1.0%的纺织机械设备中。
(3)带速度反馈的矢量变频控制异步电机闭环变频调速。该方案中的电路结构则较为复杂,而且其需要投入的成本较大,但是这种方案具有较强的调速性能,能够获得较高的转速,调速的范围也能够达到100:1的范围。另外,该方案具有较强的特定,这种特性对于转速要求较高的机械十分实用,比如整经、浆纱、热定型等机械。一般常用的传动电机有两种,一种是普通的Y系列交流异步电机,另一种是交流变频专用异步电机。当前在我国普遍使用的变频器一般是日本或者德国生产的,近年来,我国国内的科学技术不断的发展, 国产的变频器也已经开始进入到纺织行业的生产活动中。相比国外的机械设备,国产的变频设备价格较低,而且性能也能够满足纺织机械生产的需要,只要确保其稳定性和可靠性能够保证,则其具有很大的发展空间,促进我国国产机械制造业的发展。
2.促进了智能化控制技术的使用。
当前,很多的纺织企业都普遍采用的PLC可编程控制器等智能化机械对生产进行控制,这样则能够有效的提高生产效率,具体的体现有以下几点:
(1)针对机电设备的转速进行准确的控制,对于机械设备的协调运转以及其运转的位置进行准确的定位;
(2)根据预先设定的生产要求的工艺曲线对各种机械和机件的运动轨道进行控制;
(3)根据预先设定的生产要求的操作工序以及加工的全过程进行有效的控制;
(4)PLC可编程控制器的使用,不仅能够使一般的逻辑控制程序得到很好使用,同时也能够对各项数据的通信功能进行模拟,并且通过网络形成一个分布式系统,对于系统内的各种控制要求都能够顺利的实现。其具有较大的灵活性,在性价比方面具有很大的优势,因此近年来PLC可编程控制器得到了广泛的应用。
二、纺织机械中机电一体化应用的特征
机电一体化技术与纺织机械的结合,使其具有更为广泛的特征,由检测传感技术、信息处理技术、自动控制技术、伺服传动技术、等关键技术组成。
1.根据工艺应用的特征
通常情况下,机电一体化所具有的应用特征主要包括整体结构、工艺操作最佳化等几个方面,其中较为典型的如变频调速取代了传统的机械调速,将以往分散的功能零部件实现了几种控制,通过远程控制技术实现了远距离同步控制;生产工艺柔性化管理实现了设备硬件结构的不断调整,对于调整的指令以及参数进行简单的变化则能够完成产品的生产;强大的设备功能实现了传统的机械工艺无法保留裁剪轨迹的要求;系统的智能化控制实现了生产系统的连续性生产;计算机信息系统的运用和自动检测系统的运用促进了系统管理的智能化水平不断的提高。另外,自动化系统的运用也促进了产品质量的不断提高,从整体上促进了纺织机电一体化水平的提高。
2.根据机电一体化应用的功能
(1)调速系统的自动控制系统。该控制系统中一般包含有数字形式和模拟形式两种,数字形式中主要以单片机、PC机为主,而模拟形式则主要以私服调速系统和变频调速系统为主。
(2)电子自动测控系统。该系统抓哟是运用电子元件与不同的传感器执行结构进行组合,再根据生产过程中的各项参数要求进行采样与监测,以此来实现对生产系统的控制。
(3)计算机控制管理系统。该系统不仅能够实现对生产过程的实时监测和控制,同时也能够针对监测的数据进行收集和分析,而且能够实现对分析结果的打印,同时具有决策功能,通过该系统的决策功能对生产管理活动进行智能化控制,同时根据该结果成立专家系统,实现纺织机械机电一体化的智能化,这也是纺织机电一体化发展的主要方向。
3.根据机电一体化的控制方式
根据检测和控制的前后关系,一般分为三种回路形式:开环系统是检测位置在控制位置的前面,按系统扰动量进行调节的控制系统,又称前馈控制;闭环系统是检测位置在控制位置的后面,按偏差进行调节,又称反馈控制;混合环系统是开环与闭环的混合形式。
结束语:
随着科学技术的不断进步,我国纺织企业的机电一体化运用范围也越来越广泛,与国外先进的技术相比,国内在纺织机电一体化的生产水平和运用方面仍然存在着一些不足之处,还有待于国内的科学研究学者不断的研究与分析,以此不断提高我国纺织机械水平的不断提高,促进我国纺织行业持续、稳定的发展。
参考文献:
[1]高孝纲,赵世凯.我国的纺织机械机电一体化[J].纺织导报,2001(05).
[2]罗辑,杜柳青,袁冬梅,曾宇丹.机电一体化技术在机械工程上的应用及发展趋势[J].机床与液压,2006(01).
[3]黄凤根,,陈瑞琪.机电一体化在纺织机械中的应用[J].国外纺织技术,2002(12).
关键词:微胶囊技术;纺织领域;应用进展
由于在纺织领域中应用微胶囊技术具有十分明显地效果,因而在我国纺织事业发展过程中得到了广泛地应用,同时也具有不可或缺的重要性,那么我们应该如何对其进行应用呢?为了更好地应用微胶囊技术于纺织领域之中,以下笔者结合自身工作实践,就该技术以及在纺织领域中应用作出以下探究性的分析。
1. 概述微胶囊技术
微胶囊主要是利用高合成分子制备而成的一种微型容器。织物采用微胶囊进行制备的技术较多,常用的有聚合反应技术、物理技术、相分离技术等,但随着时代的发展,目前出现了分子包埋技术、超临界流体快速膨胀技术、高压静电技术等现代新型技术,且在纺织领域得到了广泛的应用[1]。
2. 微胶囊技术在纺织领域中的应用进展分析
目前,微胶囊技术在纺织领域中得到了广泛的应用,其应用进展主要体现在以下几方面:
2.1微胶囊技术在染色过程中的应用
在织物染色过程中应用微胶囊技术,主要就是以染料为芯材用于微胶囊的制备。在染色过程中,主要是在染浴中直接投放染料微胶囊,由于染浴、胶囊中的染料以及纤维三者之间存在浓度差,所以染料会不断地释放和吸附以及上染纤维,达到染色的目的。因而应用微胶囊染料于织物染色之中,就能染出十分漂亮的纺织品,并有效避免传统印染时出现的问题,达到降低成本和提高效益的目的。
2.2微胶囊技术在印花过程中的应用
印花是对纺织物进行处理的重要工艺。在纺织物印花过程中应用微胶囊技术主要体现在以下几个方面[2]:
一是应用微胶囊技术转移印花,即在转印片表面采用多种微胶囊染料进行染织,再在纺织品上放入转印片并在外力的作用下,破裂的微胶囊中的染料就会涂染在纺织物上,达到印花的效果。应用该技术能有效地降低染色溶剂的温度,具有较强的均染性,且上色速度较快以及施工方便和造价低等优点。
二是应用微胶囊技术涂料印花,即应用合成树脂将微胶囊染料附着在织物纤维的表面,达到印花的目的。
三是应用微胶囊技术变色印花,所谓变色印花,主要是纺织品的印花图案会随着外部条件变化而改变印花色泽,随着外部变色刺激条件的变化,印花变色分为光敏型、热敏型以及湿敏型。其中,采用微胶囊技术的印花的变色主要属于热敏型。
2.3微胶囊技术纺织品整理中的应用
在纺织领域中应用微胶囊技术整理纺织品,能有效促进纺织品功能性和舒适性提升。在应用过程中应做好以下几点:
一是利用微胶囊技术对纺织品进行常规性的整理,主要是对纺织品进行柔软、拒水、拒油、防皱等处理。常见的柔软剂有有机硅、脂肪酰胺等,拒水、拒油主要是采用乙烯聚合物、氟烷基丙烯酸酯聚合物,防皱剂主要采用改性多元羟酸、N-羟甲基树脂等。但这些整理制剂均属于乳化剂,分散稳定性低,经常会出现沉淀和破乳等情况,因而必须把这些乳化剂制成胶囊,就能促进其分散性和相容性的提升,进而提高整理质量。
二是利用微胶囊技术对纺织品进行功能性的整理。主要是对纺织品进行保持芳香、驱虫、抗菌等功能性的整理。保持芳香主要是将香料微胶囊化,既能提高整理效果,还能提高芳香持续时间。例如采用玫瑰香精芯材和聚氰基丙烯酸丁酯壁材的香精纳米胶囊对棉织物进行整理,就能提高织物的耐水洗性,而且性能的释放变化不大,尤其是能提高织物的芳香性。再如采用红百里油和明胶包覆丁香花蕾油制备的微胶囊进行纺织品的处理,能有效达到抗菌除螨的效果。
三是利用微胶囊技术对纺织品进行智能化的整理,以实现纺织品的智能化。所谓智能化的纺织品,就是对环境具有响应、感知的纺织品,例如变色纺织品和蓄热调温纺织品。在智能化的纺织品中,大都在纺织品的表面或者纤维的内部包含了相变材料,一旦遇热或遇冷时,就会出现固液可逆相变而释放和吸收能力,达到调节温度的目的[3]。
3. 结语
综上所述,对微胶囊技术及其在纺织领域中的应用进展进行探讨具有十分重要的意义。作为新时期背景下的纺织技术人员,应紧密结合时展的需要,致力于自身专业技术水平的提升,不断努力和学习微胶囊技术知识,以不断强化微胶囊技术的应用水平,从而将其更好地应用于纺织领域之中。但需要注意的是,该技术虽然在纺织领域中得到了广泛地应用,但是就目前来看,应用的广度和深度还有待进一步提升,这就需要广大纺织技术人员的不断努力,一道促进我国纺织事业的可持续发展。■
参考文献
[1]周小燕,陈莉,孙卫国.微胶囊技术及其在纺织中的应用[J].纺织科技进展,2011,05:3-5.
纤纺工业,这种劳动力密集型产业如何回归西方呢?他们的唯一理由是,电子产品和多功能化逐渐进入该领域。如今已有大量纺织服装的生产与其他技术挂钩,如,从纤维的生产就需要特殊的涂层处理、探头与电子元件的结合已成为时尚。尤其是3D打印和更深层次的涉及计算机控制层面,而非简单的加工处理就能完成。其原因如下:
e-纺织品的问世
如今,西方开发的能与服装结合的探头尺寸越来越小,重量越来越轻,也越来越便宜,而智能化却越来越高。由此可以假设,智能化电话和e-纺织品并非遥不可及,而眼前就能看见不断涌现的新型产品。事实上,去年巴塞罗那纺织会展上的技术性服装就已告诉人们,电话或PC与衣服相关联已不再新鲜。
今年夏季伦敦奥运会将让人们大开眼界,e-纺织品将首次应用于运动员监控。其中一些设备是直接由阿迪达斯公司发明创造。该公司已成为伦敦奥运会主要赞助商,同时也是新产品的推崇者。他们已获专利的产品感触式纤维已直接用来生产舒适的感触运动装并能准确地监控运动员的健康,如比赛中运动员的脉搏和心脏跳动状况。而服装内设感触纤维和探头可直接把运动员身体数据传输给监控中心。其中阿迪达斯发明的智能化胸衣每件仅45英镑,今夏也将进入世界市场。
不仅如此,阿迪达斯将直接向全世界知名的纤纺企业,如Garmin、Polar、Sigma Sport和Suunto运动装公司提供镶嵌在纤维中的软件。阿迪达斯在此时此刻才突然意识到,他们苦心开发多年的服装软件产品终于胜利在望。不仅如此,另一家公司开发专用于监测心率的胸衣也同时进入市场。其中镶嵌在衣服内的芯片耗能极低,一种镶嵌在服装里层的新型蓝牙也将启用。当然,激动人心的产品还在层出不穷的出现。
闻所未闻的3D印染
3D印染早在10年前就已听说。但令分析家不解的是,那时的3D印染实际上只是2D印染的代名词,为什么就应冠以3D?由于没有真正的3D效果,印染价目前低如白菜,过去高达10万美元的印染机现在仅卖800美元了。在可持续发展理念的推动下,原材料甚至在运输上都要求零排放。由此,发明、生产与发展已离不开生态环保理念,为此,制造业本土化趋势日趋明显。真正的生产方式极有可能被这样的趋势取代:办公室化加良好的基础设施,只要有这样的简单条件,生产销售即可实现。这就是说,基于人力的生产方式正在一去不复返,取而代之,智能化技术与资金实力所显现的威力将浮出水面。
有什么样的技术就能有什么样的产品,而工厂场地和劳动力正在让位于机械和人的智能。
真正的改变在中国
世界观察人士总是把眼光放在中国,因为中国目前已经成为实实在在的世界工厂。但一家名为Innov-Ex户外运动装开发企业却不这样认为。他们说,未来真正的改变在欧洲。所谓的亚洲人世纪实际上只是为人类提供了一个暂时的机会,而欧洲的觉醒将成为商业产品的复兴之地。实际上,目前中国制造在让欧洲人获得好处的同时也在付出代价。中国由原来的买家天堂变为制造天堂着实让人感到意外,但情势一定会变化的。