智能印染 | 印染行業智能化發展全解讀

05-02

一、印染行業發展現狀

紡織印染行業是一個高耗能、高污染、勞動密集的行業。近年來，印染行業通過結構調整和轉型升級，行業運行基本保持平穩，在印染布產量下降的情況下，行業主營業務收入、利潤等經濟指標均實現增長，表明我國印染行業發展由規模型向質量效益型轉變。但需要注意的是，印染行業在鞏固發展的同時，仍面臨諸多問題：一是對提高企業生產效率、節能降耗發揮重要作用的先進適用技術覆蓋面小，自動化裝備技術的應用還處於初始階段；二是以東南亞、南亞為代表的國家和地區，憑藉成本、資源優惠等條件，國際市場份額不斷提高；三是環保壓力不斷升級，新環保法、廢水排放、大氣排放等法律法規的實施，給企業帶來成層壓力。新的發展階段，通過設備的智能化應對我國人口紅利流失，促進生產過程的綠色環保是印染設備研發的當務之急。印染行業必須以轉型升級為方向，提質增效為手段，依靠科技創新和管理創新提升行業運行能力。

二、印染行業智能化趨勢

智能製造是將製造技術與數字技術、智能技術、網路技術集成應用於企業設計、生產、管理和服務的全生命周期，主要包括四方面內容：智能設計、智能生產、智能管理和智能製造服務。印染行業是技術密集型產業，工藝比較複雜，參數很多，生產、管理控制要素多，實現智能化的意義更為重要。智能化對行業具體的作用，短期來說有五方面：一是減少人工成本，提高生產效率；二是提高企業技術水平和管理水平；三是提高節能減排和清潔生產水平；四是提高產品質量和穩定性；五是提高市場反應速度和應變能力。隨著智能化水平的不斷提高，以及與互聯網的融合，智能製造將對行業的轉型升級發揮出越來越重要的作用。

在整個紡織行業中，印染智能化的難度最大，不僅要實現前處理、染色、後整理設備之間的聯接，完成類似紡紗、化纖、針織等管理系統、生產系統和裝備自動化等系統對接，更要解決涉及染化料注料系統、染料輸送系統以及廢水的處理、排放等環節的問題。

「十三五」期間，印染行業的首要發展任務，是形成覆蓋印染全流程設備的數字化監控系統，建立數字化印染車間。在現有印染工藝參數在線監測與控制系統發展的基礎上，採用最新的技術，形成覆蓋印染全流程設備的數字化監控系統，該系統對機械參數、工藝參數、能源消耗和過程質量進行全方位監控，並集成染化料自動配送系統，形成機台或單元機的閉環控制。

三、印染行業智能化現狀

中國印染行業協會會長陳志華曾指出：目前，一批智能化技術已經取得初步成果，並且開始在行業得到應用。如果用金字塔來描述製造業信息化系統構架，塔尖是ERP系統，中間是MES系統，塔基是SFC系統。塔尖的 ERP 系統簡單來說就是一個計劃層，側重於軟體和管理的全面性；塔基的 SFC 系統是現場作業層面的系統，側重於硬體和生產現場；中間的 MES 系統是一個執行層，側重於硬體和軟體的結合，承上啟下。ERP 和 MES 系統的結合組成了智能管理系統，下面兩層 MES 和 SFC 組成了智能生產系統，智能管理和智能生產形成了智能製造最核心的部分。

ERP 系統在我國已經推廣多年，但在許多企業都不能發揮應有的巨大作用，主要原因就在於MES和SFC——塔基的這兩個系統發展相對滯後，或者說在一些企業管理系統中是缺失的。沒有智能生產作為基礎，全面信息化管理必定是蒼白和殘缺的。這就是製造業與商業服務業在發展模式上的主要區別。

令人欣喜的是，智能生產越來越受到行業重視，並取得可喜成就。比如在生產執行管理系統方面，MES 解決了企業計劃層和生產過程式控制制層之間的信息斷層問題，一些企業已經建立了 MES 的企業管理系統，並且取得了比較好的效果。

行業在SFC即現場管理方面的進步，目前主要體現在以下四個方面：一是工業參數在線採集與自動控制，二是化學品自動稱量與輸送，三是工業機器人，四是以數碼印花和八分色印花為代表的數字化裝備。

工藝參數在線採集與自動控制。通過各種新型感測器，對生產設備的工藝參數，如水、電、汽、溫度、濕度、化學品濃度、幅寬、花型精度等一系列參數進行實時的數據採集，並由自動控制裝置按照工藝要求進行在線實時的調整。這方面主要是自動感測器和自動控制裝置的結合，在行業的推廣和應用開展得比較好。

化學品的自動稱量和自動輸送。採用自動裝備代替人工，實現印染車間物料及化學品的自動計量和輸送，可減少用工、提高勞動生產率、節能降耗。在這些自動化過程中，過去一直認為勞動力的減少是非常重要的，實際上最重要的應該是提高了工藝技術水平和管理水平。因為印染行業本來用工就不算多，能做出一流的產品才是最主要的努力方向。

工業機器人。山東康平納集團、紹興瑞群等業內先進企業已經研發出印花機的機器人，代表著行業進步水平。

以數字化裝備為代表的先進裝備。以數碼噴墨印花和八分色印花為代表，數碼印花到了快速發展的階段。通過多年積累，印花速度得到極大提高，墨水配套成本下降，技術進步明顯。多方面的因素，使得數碼噴墨印花進入快速發展時期。

四、印染行業智能製造案例

1、恆天立信

在擁有近4500名員工的恆天立信集團，是全球領先的印染設備生產商，產品遍布世界各地。

2017年恆天立信承擔了工信部裝備司的智能化染廠項目，可以說是對「十三五」規劃提到的印染行業的智能製造最好的案例解釋。恆天立信集合旗下所有品牌，可憑藉德國技術、中國製造以及全球化資源三位一體的完美整合，實現多方面技術的關鍵性突破，為客戶提供由前處理、染色、後整理及中水回用組成的「一站式」設備方案及服務，無間隙地實現智能化印染生產流程之間的對接。

一套完整的智能化印染系統，需要完善的技術平台支撐和全部生產設備的配合。這個平台如果涉及多家設備供應企業，往往會因為技術保密、設備介面不一致等問題影響整體的生產效果。恆天立信自主研發的中央控制系統可以在線連接所有印染設備，為全面提高印染設備的自動化水平提供技術支撐。此外，這套中央系統並不局限於立信自身，只要技術供應方開放介面，該系統都可以輕鬆地控制其他廠商生產的設備，即使是全自動化印染設備，也可以實現完全控制。按照當前市場的發展要求，越來越多的印染企業需要建立智能化的印染廠房來滿足訂單的需求。而關於製造升級帶來提升的方面，自項目投入運行後，用戶企業可以毫無壓力地提高自身產能、產品質量，在減少原料及能源消耗同時，將用工人數減少3/4。在紡織企業運行成本居高不下且仍舊有走高態勢的今天，這樣的生產車間，是十分誘人的。

去年11月，恆天立信和煙台業林公司簽約合作，共建印染全流程綠色數字化工廠。據悉項目計劃2018月4月建成，打造國內首家智能製造和無人化操作的綠色生產線。

2、康平納

將「互聯網+」技術與機械行業的先進理念應用於傳統紡織行業，在紡織染整工藝及裝備的研發上，做到產品工藝與設備工藝、紡織工藝與智能裝備、互聯網+技術與傳統印染行業改造有機結合，不得不提山東康平納集團有限公司。

康平納與山東魯泰紡織共同承擔了國內首個筒子紗染色數字化車間研製建設任務，這一項目被列為國家智能製造首台設備專項，榮獲2014年度國家科學技術進步一等獎，成功列入2015年國家首批46家智能製造試點示範項目之一，成為實施「中國製造2025」規劃的引導工程。

通過染色工藝、裝備、系統三大創新，研製出適合於筒子紗數字化自動染色的工藝技術、數字化自動染色成套裝備及染色生產全流程的中央自動化控制系統，創建了筒子紗數字化自動高效染色生產線，建立起數字化染色車間，實現了筒子紗染色從手工機械化、單機自動化到全流程數字化、系統自動化的跨越，並拿到了32項自主知識產權。使我國成為世界首家突破全流程自動化染色技術並實現工程化應用的國家。

在康平納偌大的車間內，只有幾名工人在來回走動著查看設備的運行數據；室內乾淨整潔，地上沒有污水，空氣中沒有異味，設備運行的聲音也要小得多。

筒子紗數字化自動染色工藝及裝備，實現棉紗、毛紗、棉麻紗等10餘種筒子紗染色，色差與缸差由原來4級提高到4.5級以上，染色1次成功率由原80%提高到96%以上；設備使用效率提高10%至15%，噸紗節水27.8噸、節電250千瓦時、節氣1.7噸，減排27.8噸。該裝備實現了100多台套設備、2000多個參數在線檢測、實時全流程閉環控制，全部實現了自動化，節約用工70%以上，超過了德國、義大利等國際先進技術水平。

3、榮盛紡織

榮盛染整的順利建成投產，是傳統印染工廠向智能化工廠轉型的成功案例。

管理過程信息化，區別於普通的EPR系統，徐州榮盛紡織整理有限公司將進出倉管理和生產內部的管理聯繫起來，把設備之間的數據對接，實現內部生產系統的智能化。榮盛在生產過程中，每個設備都連接一個電腦終端，小型設備是多台設備享用一個電腦終端；大型設備則是單獨連接一個電腦終端。當ERP系統進入流程開後，後道所有數據均可實現共享和智能化。在實際生產中，只需要刷一下生產流程卡，就能知道每一車布當前在哪個位置，處於哪一道工序，一目了然。刷卡後就能夠知道，每一車布現在處於什麼位置，用哪個工序在做。當然，通過刷流程卡也可以快速統計工人的產量，計算每月的計件工資。

製造過程自動化，榮盛的智能管理系統還能將配方自動輸送到染化料輸送系統。首先，選定預備染缸編號。然後在流量中控系統中輸入流程卡，流程卡通過掃碼後自動配置出一個流程卡號。緊接著，此流程的配方數據和生產工序就自動顯示出來了。最後通過人工確認無誤後，就可以將數據發送到自動稱料系統，進行實際生產。下發後，自動稱料處就能顯示當前生產的詳細信息。整個流程基本都是通過智能化系統自動完成，大大減少了勞動力的參與。

除生產系統外，訂單查詢也實現了智能化。當查詢某一個訂單時，只需要輸入相應的指令就能自動顯示出當前訂單的詳細信息。如此訂單共投入多少缸布，此缸布目前所在的位置等等。

此外，榮盛率先引用全自動智能稱料系統。在稱料過程中完全不需要人工勞動力的介入，全程由智能設備自動化完成。智能設備將染化料母液按照實際要求配製完成後，根據實際生產所要求的比例進行輸送，整個過程相比傳統的稱料、化料方式，大幅度的降低了操作誤差，提高染化料配製精度。

4、聯發紡織

近年來，聯發紡織投入3600萬元，對原有染色車間實施技術改造，實現「機器換人」。從義大利引進的「染料助劑自動配送系統」，與染色設備廠商合作開發的「染缸中央控制系統」，自主研發的「企業資源管理系統（簡稱ERP）」，聯合構成了智能染色車間的核心，「把脈」車間的每道工序、每條管理和每步計劃。智能化「三大系統」的無縫對接，實現計劃任務、生產工藝、監控記錄數據的互通。在ERP的介入下，染色車間所有的生產指令、工藝配方會通過中控系統自動傳送到每個機台，物料也會通過染料助劑配送系統自動配送到每台染機，中控系統會將染缸的每一個生產數據實時採集，確保管理人員更加高效管控信息。

原先，工人首先需要用普通秤稱好染料，然後裝進小桶，用推車送至染缸進行染色，這一過程很容易出現計量誤差、調料不均勻、搬運途中染料污染等問題。染料助劑自動配送系統的引進和使用，讓企業用工大量減少，生產效率大幅提升。

車間中控室，負責各染缸計劃排序，僅有3名管理人員。其中1名管理班長在電腦前的中控系統界面對各染缸生產情況進行實時監控。一般1個染缸負責1個染批，根據工藝時間，系統會自動提醒並排好染缸在未來8小時的計劃。原先中控室需要6名管理人員進行24小時實時監控，車間內需18名工人操作。現在，應用染缸中央控制系統，使染色車間智能化，用工僅需原來的四分之一，染色一次命中率卻提升了5%，日均染批也由原來的2.5個提升到3個，生產效率提高了20%。