紡織智能制造的關(guān)鍵技術(shù)

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1前言

在“中國制造2025”中，智能制造是非常重要的一部分，紡織業(yè)要想轉(zhuǎn)變發(fā)展模式，升級(jí)行業(yè)技術(shù)，形成全新的經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，智能制造是其重要的轉(zhuǎn)變方法。并且最近我國將智能制造作為重要工程推動(dòng)和指導(dǎo)。但是整體上，國內(nèi)外對(duì)智能制造的實(shí)踐還處于探索中，可供參考的理論和方案有限。紡織智能制造裝備是紡織行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的前提條件。文章對(duì)國內(nèi)紡織智能制造的發(fā)展展開闡述，探討紡織智能制造中的主要技術(shù)和以后發(fā)展市場(chǎng)，可以為紡織智能制造裝備的研發(fā)和使用帶去參考。

2智能制造涉及的關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合工業(yè)技術(shù)發(fā)展歷史和智能制造中的核心技術(shù)進(jìn)行分析，可以發(fā)現(xiàn)在引領(lǐng)新一輪工業(yè)革命中，最重要的部分便是智能制造。經(jīng)濟(jì)的繁榮，技術(shù)的升級(jí)下，網(wǎng)絡(luò)制造、云制造和數(shù)字制造都屬于智能制造的具體表現(xiàn)方式，是智能化技術(shù)、信息化和數(shù)字化有機(jī)結(jié)合在一起的新型研發(fā)產(chǎn)品。從整體上而言，以智能為基礎(chǔ)的產(chǎn)品、裝備、產(chǎn)線、研發(fā)、管理與決策、服務(wù)、物流和供應(yīng)鏈、車間與工廠構(gòu)成了智能制造的主要技術(shù)。智能制造裝備是推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)備，是人類和智能機(jī)器共同研發(fā)的人機(jī)一體化智能系統(tǒng)，這種裝備在生產(chǎn)制造流程中具備分析、推理、決策和構(gòu)思等的功能，在工作人員的控制下，可以承擔(dān)部分腦力勞動(dòng)，提高生產(chǎn)制造的科學(xué)性。智能制造中的關(guān)鍵技術(shù)分為五種，分別是自動(dòng)化智能技術(shù)；信息與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；大數(shù)據(jù)與建模技術(shù)；信息傳感與檢測(cè)；工藝裝備集成和自動(dòng)連接技術(shù)。

3紡織智能制造裝備關(guān)鍵技術(shù)

實(shí)現(xiàn)智能制造的過程中，必須要具備智能化的裝備，這是智能制造目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。對(duì)于紡織智能制造裝備而言，其中需要具備的關(guān)鍵技術(shù)主要是防止裝備大數(shù)據(jù)和建模、工裝備自動(dòng)連接、紡織智能裝置與機(jī)器人、網(wǎng)絡(luò)化和信息化、智能控制等。

3.1紡織裝備的智能控制

3.1.1紡織裝備智能控制的特點(diǎn)與主要類型從整體上而言，防止裝備智能控制的特點(diǎn)和類型包括六方面：（1）均勻性控制，即通過定量控制的方法，保證纖維束的均勻；（2）張力控制，即通過在線檢測(cè)的方式，保證纖維和紗線的張力性；（3）工藝動(dòng)作和循環(huán)過程的控制，比如保證自動(dòng)紡織機(jī)五種基本運(yùn)動(dòng)的科學(xué)性；（4）速度與位置的控制，保證紗線能夠以合理的速度卷繞成相應(yīng)的形狀；（5）各個(gè)動(dòng)機(jī)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)的控制，保證每個(gè)動(dòng)機(jī)能夠相互配合；（6）過程量的控制，即對(duì)漿紗工藝裝置的流量和溫度等進(jìn)行控制，為紡織活動(dòng)提供合理的壓力、溫度和流量環(huán)境。3.1.2紡織裝備的智能控制器對(duì)于紡織智能控制而言，主要包括兩種控制系統(tǒng)，分別是基于某一紡織工藝研發(fā)的專用智能控制器和大部分情況下的通用智能控制系統(tǒng)。這兩種技術(shù)控制系統(tǒng)的概念和特點(diǎn)分別如下所示：第一種是基于某一紡織工藝研發(fā)的專用智能控制器，也就是結(jié)合工藝設(shè)備的結(jié)構(gòu)，引入先進(jìn)控制器與芯片技術(shù)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)硬件軟件。最近幾年中，很多企業(yè)在這種軟件研發(fā)上采取了一系列行動(dòng)，當(dāng)下比較成功和典型可以參考復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)總線的高檔織機(jī)控制系統(tǒng)。這些系統(tǒng)可以對(duì)仿制過程進(jìn)行相對(duì)較精確的控制，有著理想的實(shí)時(shí)性，并且控制效率高，軟件易于維護(hù)，軟件的知識(shí)產(chǎn)權(quán)也能夠得到法律保護(hù)，而不形成侵權(quán)問題，不足的是這種控制器需要結(jié)合具體的工藝設(shè)備進(jìn)行專門研發(fā)，系統(tǒng)在很多情況下不通用，無法互換。第二種是大部分情況下的通用智能控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)結(jié)合PLC、工控機(jī)這類控制工具研發(fā)而來，比上述控制器，這種控制器有著較高的通用性，并且編程靈活，開發(fā)時(shí)間短。不足的是其硬件成本遠(yuǎn)高于上述的專用控制系統(tǒng)，并且其軟件維護(hù)成本也非常高，即不具備較高的可保護(hù)性。這需要紡織企業(yè)結(jié)合紡織活動(dòng)的復(fù)雜情況、成本和整體批量等情況，選擇具體的控制器。

3.2紡織生產(chǎn)的網(wǎng)絡(luò)化與信息化

紡織生產(chǎn)工藝一般存在裝備類型多樣化、工序多和工藝線路長(zhǎng)等的特點(diǎn)，要想推動(dòng)紡織生產(chǎn)達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化和信息化的標(biāo)準(zhǔn)，形成智能化紡織生產(chǎn)，就需要實(shí)現(xiàn)每項(xiàng)設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)各方面數(shù)據(jù)信息的銜接，以聯(lián)網(wǎng)的方式對(duì)設(shè)備運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控?；诖?，需要確定紡織設(shè)備通信結(jié)構(gòu)的具體協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)科學(xué)的接口模塊，這是一項(xiàng)應(yīng)該被高度重視起來的工作。當(dāng)下我國紡織機(jī)械協(xié)會(huì)推動(dòng)下，形成了“棉紡設(shè)備網(wǎng)絡(luò)管理通信接口和規(guī)范”，其它防止裝備的通信結(jié)構(gòu)規(guī)則也處于完善中，要想促使這些規(guī)范制度能夠被每個(gè)紡織企業(yè)所遵循，還需要給出可行的監(jiān)控機(jī)制，督促這些規(guī)則制度的落實(shí)。

3.3紡織生產(chǎn)智能裝置與機(jī)器人

紡織制造中，有很多工作需要員工的參與，包括并條機(jī)換筒、送筒，細(xì)紗機(jī)自動(dòng)落紗上紗，自動(dòng)織造車間落布等，要想將這些過程處理成自動(dòng)化過程，需要通過兩種方案進(jìn)行處理，將活動(dòng)設(shè)計(jì)成自動(dòng)化。按照工藝標(biāo)準(zhǔn)和結(jié)構(gòu)內(nèi)容設(shè)計(jì)出針對(duì)性的自動(dòng)裝置。這種裝置能夠靈活控制，動(dòng)作效率高，可以替代反復(fù)性和高精度人工勞動(dòng)，不足是需要結(jié)合具體情況，設(shè)計(jì)出不同的裝置結(jié)構(gòu)。

3.4紡織生產(chǎn)各工序裝備的自動(dòng)連接

根據(jù)上文分析，紡織加工中，所有工序之間的機(jī)械化的無縫銜接，是建設(shè)紡織加工智能工廠的重要內(nèi)容，當(dāng)下工序之間自動(dòng)銜接的方法有兩種：（1）結(jié)合車間的結(jié)構(gòu)和每道工序設(shè)備研發(fā)專門的輸送裝置系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)上下道工序設(shè)備的自動(dòng)輸送；（2）建設(shè)自動(dòng)引導(dǎo)小車作為輸送系統(tǒng)。第一種方法的可靠性高，傳送效率低，但是不具備理想的互換性，第二種方法互換性高，但是自動(dòng)引導(dǎo)小車和工序設(shè)備之間，還需要企業(yè)提供轉(zhuǎn)接裝置。

4結(jié)語

紡織智能制造裝備的生產(chǎn)質(zhì)量、效率與可靠性是其是否具有競(jìng)爭(zhēng)力的根本，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作，在理論研究基礎(chǔ)上，潛心開展紡織智能制造裝備的試驗(yàn)和實(shí)證研究，積累充足的大數(shù)據(jù)(工藝裝備數(shù)據(jù))，是保障裝備可靠性、提升加工質(zhì)量的有效手段，甚至可能形成企業(yè)獨(dú)特的技術(shù)訣竅和產(chǎn)品的核心競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1]周濟(jì).智能制造是中國制造2025的主攻方向[J].中國機(jī)械工程,2015,26(17):2273-2284.

作者：盧彬鋒 單位：龍巖易為電子技術(shù)有限公司