四家典型纺纱企业智能改造技术与创新管理实践

        代表企业：无锡一棉纺织集团有限公司

        作为我国纺纱企业的“排头兵”，无锡一棉纺织集团紧跟全球智能化趋势，成为智能制造的先行者之一。请您介绍一下无锡一棉在智能化改造方面的措施与成效。

        无锡一棉不断创新发展，寻求适合自己的发展道路，将工业化与信息化深度融合，加快智能化改造以提升企业动能。通过近年来的不断实践，智能化改造已初见成效。

        无锡一棉在加快纺纱织造关键工序的智能化改造过程中，每年投资 1 亿 ～ 2 亿元，结合产品定位，充分考虑新旧设备对产品生产制造过程的适应性，保证产品质量的可靠性和高性价比，使资金效能最大化。一方面我们加速淘汰落后产能，在纺纱车间广泛采用设备直联技术，包括清钢联、粗细联、粗细络联、粗细络联＋自动成包等；另一方面，对原有设备进行升级改造，特别是劳动强度较大的工种成为重点对象。例如，对细纱落纱进行大规模集落改造，对各工序半成品的运输采用机器人技术，工人的劳动强度降低了60%。

        通过智能化改造的加速推进，实现了以机器代替人工操作，有效减轻了工人的劳动强度。同时，通过合理科学地分配劳动力资源和实施管理创新，无锡一棉的万锭用工人数减少到了目前的10 ～ 15人。此外，不断地智能化改造技术的创新研发，帮助企业实现了产量提高15% ～20%，生产效率提高30%，用工成本降低40%。

        信息化是推进智能制造的重要基础，无锡一棉在信息化建设与智能管理方面都有哪些措施？

        从2000年起，无锡一棉把创建“现代信息化纺织”作为重大发展战略，率先在全行业开展信息化和工业化的探索实践。从“感知生产”“感知管理”“感知客户”的三维信息化体系建设，到信息化与工业化的深度融合，再到智能生产和大数据分析的现代化管理，无锡一棉以“智造＋创新”为方向着力提升自身核心竞争力。

        无锡一棉智能车间改造过程中，通过构建工业互联网将车间所有工序设备进行联网，开发配套MES系统、应用经纬e系统，创建了“ERP＋MES＋e系统”管控一体的新型管理模式，实施精益化生产管理，主要体现在以下3 个方面。

      （1）智能控制生产过程和产品质量

        通过工业互联网，利用MES系统和ERP系统采集设备信息和当前生产品种信息，达到实时监控设备运行，自动调试修复设备，自动生成作业计划，自动采集产量数据，实时调整生产计划的目的。在关键工序采用智能化质量检测设备，实现产品质量的在线监测、报警，并能自动诊断分析和处理。

      （2）智能监控生产环境和能源

        专设火警控制中心，例如清梳工序输棉管道装备金属和火焰探测器能自动排除扑灭，易发火警的工序装备烟温探测器能自动喷水扑救；专设温湿度自动检测系统，通过车间内和室外装备温湿度传感器，显示当前温度和湿度，并自动判断、调节，实现了企业的环境检测全覆盖；设有电能监测中心，通过对主机装备智能电表实现联网，实时监测电能情况；对大耗能设备，如压缩空气的压缩机，实时监测压力、流量、温度等参数，为降低能耗提供了充分的数据支撑。

      （3）智能评价和绩效管理

        通过e系统、质量数据、设备运行情况，智能评价员工工作状态。将员工与工作机台、系统数据联系起来排名竞赛，并将绩效与个人薪酬紧密结合，客观评价员工工作状态，激发员工的工作积极性。

        信息集成与大数据分析对企业决策起到至关重要的作用。无锡一棉是如何利用大数据分析来实现精准决策的？

        无锡一棉的目标是建立信息集成平台，消灭信息孤岛，充分共享信息资源。例如，我们已经实现了ERP与MES信息共享、ERP与金蝶财务软件信息共享、MES与电子考勤系统信息共享、ERP与e系统信息共享。实施ERP以来的近20年，无锡一棉近年来结合智能化车间建设配套MES系统的数据积累，对“大数据”进行充分挖掘利用，在生产、经营等管理活动中体现数据的价值和内涵，为经营集团战略决策提供数据依据。

        首先，建立大数据分析平台，实现“最小单元成本分析”“分品种利润分析”“产供衔接分析”“全额计件工资分析”“产销实时数据分析”等数据实时查询，为运用大数据分析建立了良好的平台；其次，建立大数据分析模型，包括“分品种成本和利润分析”“节约降耗分析”“产品结构分析”“开票提货流程”“开台产能供货大数据分析”“开台库龄结构分析”“产品质量跟踪分析”“劳动定额和部门用工分析”“新员工招聘渠道流动分析”“各类员工流动分析”等数据模型，为精准科学提供了依据。

        通过近年来的开发，无锡一棉已成功应用50多个数据模型，在生产、销售、仓储、成本、质量、效益、人力资源等方面，能够有效、全面、及时、准确地进行分析，不断优化改善，实现科学管理、科学决策、精准施策。

        代表企业：铜陵松宝智能装备股份有限公司

        近年来，我国纺织行业在中美贸易战和新冠疫情全球化的影响下逆风而行，全球市场不断拓展，质量效率不断提高，尤其2020年纺织品出口同比增长近30%，成为我国实体经济增长的重要支撑点。随着全球化发展，纺织行业已经迈入从高速增长向高质量发展的新阶段，伴随着数控技术、传动传感、共融机器人、工业云、物联网等技术的不断提升，纺织设备技术也在朝着自动化、高速化、连续化、信息化、网络化、智能化的方向快速发展。“十三五”期间国内纺织企业生产设备数字化率为36.06%，数字化生产设备的联网率为27.74%，生产管理环节信息化普及率为50.49%，企业实现管控集成的比例为19.82%，凭借着智能化改造的推进，我国纺织行业的生产效率和产品质量不断提高。

        纺纱技术是纺织产业链中的重要环节，其智能化发展也已成为必然趋势。随着纺纱技术进入智能化初期阶段，我国棉纺企业在环锭纺纱领域，梳棉、并条、精梳工序实现了自动落筒功能；在粗纱、细纱工序实现了自动落纱工功能；在络筒工序、转杯纺纱机、喷气涡流纺纱机实现了自动换纱管和自动接头功能；在开清棉、梳棉以及并条工序相继配置了自调匀整装置；在开清棉和络筒工序配置了异纤检测清除装置；在未配置集体落纱系统的细纱机上，配置了落纱机器人；在验布工序，配置了疵点自动识别和处理系统等。智能化改造案例不断涌现。但目前整个纺纱产业还没有完全实现全流程连续化，清梳联、粗细联、细络联、精梳准备设备到精梳机之间的半制品输送，都是局部性、模块化的。众多纺机制造企业标准、接口不统一，难以实现不同设备和系统的连接，未来还需要加强相关方面的研究。

        铜陵松宝智能装备股份有限公司作为一家专注于为纺织行业提供智能化、自动化解决方案的企业，目前有哪些比较成功的智能化改造项目？

        目前，松宝在纺纱智能化改造领域主要聚焦在占整个环锭纺用工80%的后纺环节。继推出落纱机器人后，松宝针对络筒工序的改造潜心研究，于今年推出TFM18型络筒托盘式自动供料系统。该设备主要针对纱库式络筒工序工作强度大、效率低，全自动托盘络筒机新机价格高、老机不同设备差异大等问题进行改造，旨在提升纺纱设备的自动化和智能化水平，解放人力资源。

         在纱库式络筒机的智能化改造方面，目前国外Schlafhorst（赐来福）、Savior（萨维奥）、村田（Murata）等有适用于各自特定机型的升级方案，国内改造方案主要有移动单机方式、纱库抓手等方式。松宝结合这两种方案的经验，在 3 年时间内先后攻克了单轨双向输送线、双供能移动式机器人、集成式管纱分向处理技术、单缸式空间机械手、管纱品种算法识别技术、柔性多品种方案、远程互联云平台、智能化定量供料微型纱库、尾纱寻控技术、YST生头技术、悬挂式理管系统等多类难题，实现了供料效率约为14 000根管纱/（8 h），自动生头（CBF）效率≥93%，节省用工50%。管纱自动更换及输送，可满足双品种需求，适于各类品牌纱库式机型，而且改造占用空间小，车尾方向仅2.3 m×1.5 m，不占络筒机间过道，空管和残存小纱分别自动回收，可对接理管机，拆除机台前的纱库与空管输送带，操作简单，维护方便。松宝通过对纱库式络筒机的改造，使其实现了全自动托盘式络筒机80%以上的功能效果，同时解决了不同机型差异大、车间布置紧凑、柔性化生产等多类需求。

       代表企业：杭州锐冠科技有限公司

        杭州锐冠科技有限公司是一家专注纺织行业智能化工厂解决方案的高新技术企业，最近几年也在不断升级优化方案，结合在化纤领域的成熟全流程自动化改造经验，努力为络筒纱库的成功改造尝试新路。我认为要做好棉纺行业的智能化升级改造，以下 3 个方面值得关注。

        （1）坚持整体系统化改造、可分步实施操作方案

        系统化改造的重点在于，要以整体纺纱工序的技术实施改造为方案考量基础，因地制宜为客户企业提供系统化设计、兼顾企业经费投入的整体方案，一方面和企业合作整体诊断分析、了解企业现有生产布局存在的短板并共同确定改造的关键点，对技术升级改造有系统性的认识和客观分析，防止改造因为欠缺系统性考量而重复投资增加的综合成本，同时透过分布实施改造，减轻企业的资金压力。这样，既兼顾企业的经营又能及时预先改造升级，提升企业生产能力及可持续发展动力。当然，系统化改造对合作双方的配合度和综合技术实力有很高要求。

       （2）坚持模块化设计

        针对棉纺厂的技术改造，不但要考量企业技改初期的投入成本，也要兼顾后期维护保养的成本，因此需要创新设计模块化、后期保障维修便利化、配件尽可能通用化，从而最大程度减轻终端棉纺企业技改的综合成本压力。目前市场上主流的络筒机型有意大利的萨维奥、日本村田、德国赐来福以及我国的青岛宏大等，在对其进行自动上纱系统改造时，尽可能保证改造系统硬件的通用性至关重要。锐冠的络筒自动上纱系统就坚持了模块化设计原则，并已实现批量运用。

      （3）棉纺企业管理的同步提升至关重要

        智能化不代表完全无人化，随着自动化设备的智能化程度提高，让系统能发挥最佳生产效能的生产管理人员的管理意识和管理手段以及素质要求均需要同步提升。以络筒智能化改造为例，相比于改造前的人工投纱，值车工的工作模式有所改变，处理报警的优先顺序、对设备清洁的操作规程、对设备维护人员的能力要求、对络筒上下游工序的管理都会随之变化。若企业管理不随之调整和改变，改造的效果则不能达到预期。您如何看待目前棉纺织行业的智能化改造，对未来的发展有哪些预判？

        纵观目前棉纺行业生产的业态，无人可用、企业招人难、人员管理难等问题日益突出，许多行业人士都认为应加快现有成熟自动化技术的应用、升级目前的设备应用架构和提升管理变革的能力。近年来，业内纺机企业不断进行相关技术探索，但目前能够被企业批量采用实施的方案少之又少，一方面是因为投入研发的纺机企业面临巨大的经费压力，另一方面是因为棉纺企业对成本、使用稳定性、多品种适应性等方面要求较高。

        构建数字化、智能化工厂是未来棉纺企业提升核心竞争力的必经之路。目前行业内已经有龙头企业如魏桥纺织、江苏大生、武汉裕大华等数字化纺织企业为行业树立标杆。虽然受棉纺企业老厂的旧有设备、空间等局限，改造升级方案难度巨大，但构建数字化、智能化工厂仍是势在必行。

        代表企业：江阴市华方新技术科研有限公司

        当前，棉纺行业发展存在棉花质量下降、企业用工短缺、融资难、生产成本上升等问题，纺纱企业的自动化、智能化成为必然趋势。而细纱设备生产效率的提高以及智能化改造将成为长期的发展重点。江阴市华方新技术科研有限公司在2013年开始研发细纱智能落纱系统，目前已在众多棉纺企业成功应用。

       （1）华方智能落纱系统的主要技术特征与性能特点

        华方智能落纱系统采用独特的智能落纱系统对细纱机进行改造，用于棉纺细纱机纺纱满管后的自动落纱和自动输送管纱及自动输送、自动插空管，可取代落纱工的人工操作，提高细纱机生产效率，降低生产成本，减轻劳动强度。

        华方智能落纱系统的主要技术特征包括：纱管输送速度快，调整方便，输送稳定，噪音低；采用进口钢带，拉伸不变形，确保纱管座定位精度；握持梁升降由分立于机台两侧的电动推杆装置分别控制，调整方便、灵活、精度高；气动系统控制握持梁里外摆动、握纱器充放气、导纱板翻转，动作精准；采用单锭活塞式握纱器顶部抓取纱管，避免损伤纱线，保护锭子；满纱纱管通过钢带输送，经铲纱装置铲下后由副输送带机构送入收集箱；电气控制系统精准控制智能落纱系统与细纱机主机无缝接合；各类电气检测装置完善，确保智能落纱系统动作安全、准确无误。

        在细纱机满纱后，智能落纱系统自动启动。其落纱时代表企业：江阴市华方新技术科研有限公司间≤2.5 min，落纱起纱自动循环运转，无人为待机时间，插、拔管率可达到100%，起纱留头率高于97%，约增加产量8% ～ 15%。目前，华方智能落纱系统主要有HF680、HF700、HF720、HF740、HF840、HF980等型号。

       （2）华方智能落纱系统的市场应用情况

        华方细纱智能落沙系统于2015年将样机投放市场，至今在棉纺企业已经成功应用4 000多台。主要应用市场包括低支纱市场，如湖南东信、长沙银太、山东岱银纺织等牛仔包芯纱企业，还有中低支色纺市场，如浙江百隆纺织、林芬纺织等色纺纱企业。

        从应用企业分布来看，华方智能落纱系统客户主要集中在福建、广东、浙江、江苏等沿海用工成本比较高的地区。但近年来，随着内地开始面临用工难的局面，山东、河北地区的智能落纱改造势头比较猛，山东宏业、河北雪阳纺织等企业也已经应用华方智能落纱系统进行大面积改造。而高支纱领域的代表企业如无锡一棉、安徽华茂等也在进行智能落纱系统的改造。

        此外，华方智能落纱系统改造的机型也在逐步系列化，包括短车系列FA506、FA502、FA503、FA507、EJM128K、DTM129、长车系列JWF1520、DTM139、青泽451C3等。今年以来，棉纺企业的集落改造供不应求，目前华方每月发货150台，生产计划已经安排到下半年，预计今年华方细纱智能改造系统将继续保持50%的增长，改造总量达1 800台/a。