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华纺:印染全流程的智能制造创新应用

时间:2022-06-24 12:29:18 作者:火狐体育手机网页版 来源:火狐体育手机官网 点击次数:

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  联合会组织评选的2021年度纺织行业信息化成果奖正式发布。为积极推动纺织行业信息化发展,促进信息化与纺织工业的深度融合,即日起将对优秀获奖案例进行系列报道。

  华纺股份坐落于黄河三角洲滨州市,具有45年沿革历史,2001年9月在上交所挂牌上市(股票代码600448)。是以印染为主业,兼有纺织、家纺、服装、热电、金融等产业的现代化企业。现有资产总额36亿元,主导产业年印染布产能4亿米,服装350万件,家纺成品2000万件套。建有国家级企业技术中心、国家级工业设计中心、山东省短流程印染新技术重点实验室,博士后科研工作站等科研平台,是国家印染产品开发基地、国家纺织品检测实验室、高新技术企业。

  印染全流程的智能制造创新应用项目打造了集研发设计、精益制造、运营管控、人力资源、绩效管理等于一体的信息化管控平台,将设备、产线、工厂、供应商、产品和客户紧密地连接融合起来,打通企业管理链、产品链、制造链、物流链,大幅提升了产能利用率和快速反应能力,实现了对产品前处理、染色、后整理和物流交付等全过程的智能化改造。

  本项目在工艺精准执行与自优化、智能排产模型与优化排程、全流程质量监控、生产效率和品质提升、生产成本管控等方面均实现了突破。重点解决了印染行业生产质量不稳定(印染生产一次通过率低等)、效率低下(产能利用率低、生产周期长等)及工艺重现性差(实验室工艺与大货工艺要匹配调整,返单工艺要调整)等难点问题。

  本项目主要研发应用了印染工艺的精准执行及自优化技术,实现工艺参数执行数据的自动采集、分析、反馈与调整;研发应用了染化料助剂精准配送技术,开发了染化料助剂自动配送装备及控制系统;研发应用了印染生产优化排程技术,对订单的拆分策略和排程调度约束条件进行研究,建立生产计划自动排程和调度反馈算法模型,大幅提升印染生产的智能化水平。

  第一阶段:实现生产全过程监控。首先建立生产监控中心,布设信息化通讯网络,完成机台信息化终端改造,完成生产过程数据的采集与处理,实现对生产工艺的全过程监控,实时采集机台运行参数、生产过程参数、布车/布轴运转工位、车间环境等关键参数,并以图形化的方式动态展示给生产管理者,方便管理者横向全局性地掌握车间的生产运行情况。同时,支持参数的历史存储和调取,以趋势图的方式显示选定的感兴趣参数的变化情况,以利于管理者对某一参数进行纵向的深入分析。

  第二阶段:建立各种资源管理模块,形成分布式业务管理集群。包括工艺管理、设备管理、质量管理、能耗管理、物料管理、人员管理等。如质量管理模块采集和记录生产过程中各质量检测环节的质量信息,完成产品质量信息的归档和整理统计。使用RFID技术,管理者可以对质量信息追溯到加工机台、坯布批次、工艺流程、各机台加工该布匹时的运行参数等,便于产品缺陷原因的查找和产品质量的提高。人员管理模块对生产作业人力资源进行综合管理与分配。模块对人员基本信息进行综合登记与管理,并监控作业人员的状态和相关数据(工时、出勤等)。物料管理模块利用RFID物联网技术对半成品、产成品在任意时刻的位置和状态进行跟踪记录,来获取每个产品所经历的加工工序、加工结果的数据记录,以此为据,对企业的每个产品可追溯性记录。设备管理方面实现记录各类设备信息,管理设备从购入到运行使用、报废等整个生命周期的过程情况,快捷出具入帐设备的当前帐目情况以及历史帐目统计。能源管理模块通过在机台上加装的带远传功能的水、电、蒸汽计量仪表,准确地记录下每个订单生产过程中在每道工序所消耗的能源情况。

  第三阶段:基于过程实时数据及生产业务流,实现各资源管理模块之间的业务流转,实现以可视化生产管理为目标的计划管理、工序优化排程、资源优化分配与管理、生产单元的优化分配、生产过程的跟踪纠错与优化调整、产品性能的分析与优化建议、产品流转过程的追溯与状态全记录、绩效的综合统计与评估等。

  针对印染资源消耗大、废水排放量高问题,开发染化料助剂自动配送的基础平台,涵盖原料称量、搅拌、上料、储存、发料、加料等流程的机械设备和控制程序,研究染化料助剂的性能参数和工艺可控参数之间的物理数学模型、工业自动化解决方案、总线式管路系统及布局优化算法等,有效实现自动配送;研究染化料助剂在线定量监测方法,实现浆料和助剂性能检测数据的在线采集和实时反馈,提高自动配送的精度;构建自动配送平台和在线监测模块的统一管理网络,研究局域网的体系架构、拓补结构,以及模块管理、数据挖掘、自适应学习等功能的实现方法等,研究如何实现染化料助剂配送系统的内外部通信,使该系统兼具良好的独立性和拓展性,能够与全流程监控系统、自动排程系统形成有机的整体,实现一体化、智能化的生产管理模式。

  系统对管理部门下达的订单,首先通过算法基于颜色、花型、加工量等信息自动生成相应的生产定单,并将其加入待产生产单缓冲池中。然后对每个生产单自动关联对应的工艺,并根据加工量和车间机台车速等信息确定该生产单在每道工序的加工时长。最后从生产单缓冲池中获取一定量生产单,根据调度算法为每个生产单指定具体的加工机台和加工时段,还可以根据生产单、车卡等进行排产查询。

  各个生产任务单何时在何个机台设备上进行生产都是根据排产结果有序进行的。在对排产流程进行说明之前需要说明两个属性:订单和生产任务单。其中订单是客户下达的生产需要,其中包括多种产品的种类,每一个产品需求对应具体的生产任务单。对生产任务单进行排产调度的流程如下:ERP每周将一周的生产订单发送给MES系统,MES系统在接收到生产订单后自动生成生产任务单。APS系统从MES系统中取得生产任务单后根据相应规则选择适当的生产任务单,获取到工艺数据库中相应的工艺,包括工序,每道工序的加工时间和停留时间等指标,再获取当前每台机台的加工状态,包括可用加工时段,关键/瓶颈工序等,在得到一切排产所需参数后对生产任务单进行计划排产。

  本项目通过印染工艺参数自动监控系统的研发,实现了参数在线监测的自动化,实现对历史数据的自动分析,实现实时信息监控和实时动态反馈,实现生产过程中印染工艺参数调整的自动化;通过染化料助剂自动配送装备及控制系统的研发,实现了染化料助剂配送的自动化,提升原料称量、化料搅拌、上料、储存、发料、检测、反馈、加料各生产环节的自动化程度;通过对订单的拆分策略,排程调度约束条件进行研究,建立了可插拔的参数化排程调度目标函数。突破了高效的排程调度算法难题,并在此基础上研发了印染生产计划自动排程和调度反馈算法模型,实现印染生产计划排程的自动化。

  项目建设完成后,设备关键参数采集率实现100%,故障诊断正确率≥95%,产品一次准确率≥95%,单位产品平均能耗(折合标煤)降低20%、水耗降低30%。项目预计效益明显,年完成印染布4亿米计算以上,年产生直接经济效益19792万元(其中效率效益3616万元;降低能耗5184万元;降低人工成本7696万元;质量效益3296万元),提质、降本、增效作用显著。

  连续印染生产管理网络化和智能化初步实现,对行业技术进步和转型升级起到积极的促进作用和良好的示范作用。精益管理为行业‘碳达峰、碳中和’在管理方式方面探索出一条新路。促进印染管理创新,增强综合竞争力,为行业可持续发展奠定基础。

  印染全流程的智能制造创新应用在印染行业示范效果明显,解决了企业面对市场新环境下产生的生产管理问题,同时提高企业的整体效益,提升企业综合竞争能力。印染智能化生产的创新实践,促进了行业资源的集成共享,实现行业中各实体间及时有效的沟通和信息共享、协调和协作,企业间形成合作共赢发展生态,积极应对印染行业内外挑战,有助于增强我国印染行业的国际竞争力。

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