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我國產業用紡織品行業智能制造現狀及“十四五”發展展望
時間:2021-11-07 21:08:21    來源:WFB無紡布訂單網  

當前,我國制造業進入高質量發展的新時代,智能制造是實現高質量發展的必由之路。智能制造是先進信息技術與先進制造技術不斷深度融合發展的產物,隨著技術的創新和發展,呈現出整個制造系統持續迭代和不斷演進的進程。根據不同的發展階段和技術特征,智能制造分為數字化、網絡化和智能化三個范式,數字化是智能制造的基礎,網絡化是在數字化的基礎上使用工業互聯網、工業云技術實現裝備的聯通和集成,智能化則是人工智能技術與先進制造技術的深度融合,成為新一輪工業革命的核心驅動力。

  智能制造是一個大系統,貫穿于產品、生產、服務全生命周期的各個環節,重塑制造業生產要素、生產模式,引發制造業發展理念、價值形態、產業生態發生重大而深刻的變革。

二、產業用紡織品的生產特點

  產業用紡織品行業具有較好的實施智能制造基礎,產業的發展對智能制造也產生了巨大的需求。

  產業用紡織品主要是中間產品,除部分制品(如個體防護裝備)外,都呈現出非常明顯的流程式生產的特點,其中非織造布卷材的生產尤為突出。

  產業用紡織品生產的自動化程度高,單線產能比較大,生產設備的投資額度比較高,特別是隨著國產裝備水平的提高,生產線的自動化、數字化水平明顯改善。隨著生產線生產速度的逐步加快,單線產能的逐步提高,對于產品的質量控制提出了更高的要求。生產過程的能耗較高,能源在成本結構中占有較高的比重。因此,產業用紡織品生產的質量控制、能耗控制是行業的一個重點課題。

  當前,我國產業用紡織品行業高速增長,產業結構加快調整,新技術、新產品、新模式不斷涌現,企業對先進管理和先進制造產生了極大的需求。制造業用工難、用工貴的現象日益突出,企業需要通過實施智能化改造減少用工、改善工作環境和降低勞動強度。傳統的管理手段和生產模式已經難以適應不斷擴大的企業規模,以及企業精細化管理的需求;市場競爭的加劇和產業升級的壓力,促使企業需要不斷的改善產品質量、降低成本和提升客戶服務的水平,傳統方法的效果在這些方面幾乎已經接近極限。產業用紡織品企業需要在產品研發和應用方面與機構用戶進行更為緊密的協同,不斷拓展新的商業模式。

三、行業智能制造開展的工作

  產業用紡織品行業自2016年在行業內正式開展智能制造工作,將非織造布作為行業智能化的重點領域,把信息化、數字化建設作為提升行業先進制造能力的重要手段。企業在實施的過程中,高標準規劃、提前布局、分階段推進,取得了階段性成果。

  中國產業用紡織品行業協會(以下簡稱“協會”)進行了大量的企業調研,召開多次研討會,了解企業智能化的現狀和需求,分析行業智能制造的主要模式和實施路徑,確定行業“十三五”期間智能制造工作的主要任務,形成了《非織造布行業智能制造實施方案》。

  協會在行業內開展了非織造布企業智能制造試點示范工作。根據企業在裝備、信息化建設和內部管理方面的情況,結合企業意愿,協會在行業內已開展兩批智能制造試點示范工作,共11家企業和1家產業集群參與行業智能制造試點示范工作。協會與江蘇阜寧縣阜城街道合作共建智能濾料園區,推動園區工業互聯網平臺建設和重點企業智能化改造。協會組織專家對試點單位的智能制造情況進行診斷并提供專業建議,對接優秀供應商資源,每年跟蹤智能制造項目實施進展情況。經過3年的努力,參與試點的單位在智能生產線、智能倉儲、智能工廠以及園區工業互聯網平臺建設方面都取得了明顯的進步。協會的三家會員企業分別入選工信部智能制造試點示范企業和智能制造綜合標準化與新模式應用企業。

  2017年和2019年,協會分別在佛山和滁州召開行業智能制造會議,會議邀請權威專家介紹智能制造領域內最新的技術和解決方案,邀請優秀企業介紹智能制造項目實施的經驗和體會,推動更多實用技術和方案在行業落地。

  協會建立了包含先進裝備企業、自動化企業、軟件企業在內的智能制造供應商隊伍,與湖南中南智能裝備有限公司建立戰略合作關系,幫助其推進智能裝備在土工建筑用紡織品和水刺非織造布領域的應用。智能制造解決方案供應商向行業提供了大量成熟的、價格適中的裝備和軟件,對于推進行業數字化和信息化建設發揮了重要作用。


  協會適時推動智能制造標準化工作。行業在紡熔法非織造布智能生產線和水刺法非織造布智能工廠的建設方面相對比較成熟,取得了一定的成果。為了推動紡熔非織造布和水刺非織造布兩個重要領域的智能化工作,協會邀請骨干企業牽頭編制《紡熔法非織造布智能制造生產線評價》和《水刺非織造布智能工廠》兩項團體標準。目前這兩項標準已經完成初稿,即將在行業內征求意見。

四、行業智能制造現狀

  (一)信息化和自動化建設

  管理信息化和裝備自動化是實施智能制造的基礎。信息化方面,重點推動企業應用ERP軟件。隨著我國自主開發的ERP軟件逐漸成熟,以及各種云服務的推廣,企業采購和實施ERP的成本已經大幅降低。因此在行業大、中型企業中,ERP軟件已經有較高的普及程度,對于規范企業管理流程,提高運營效率發揮了重要作用。

  自動化建設方面,行業重點推動非織造布全流程自動化生產線在行業的應用,特別是國產裝備的應用。目前,自動料倉已經在紡粘非織造布企業得到應用,大幅度提升了工作效率,確保了原料質量的一致性;聚脂紡粘非織造布方面,企業已經采用熔體直紡紡粘工藝,大幅減少物流費用和能耗。水刺非織造布企業已開始使用AGV小車進行原料投放,有效降低了勞動強度。胎基布生產企業開發自動加淀粉和自動配膠設備,改善了生產現場環境,顯著降低了工作強度。

  非織造布在線檢測、自動下卷、分切、包裝、貼標和運輸入庫是非織造布生產中用工較多的工序,因此也是自動化建設的重點。湖南中南智能裝備有限公司開發的非織造布在線驗布和自動收卷系統已經在胎基布行業得到較大范圍的應用,取得了很好的效果。紡粘、水刺非織造布企業通過選用先進裝備也實現了該環節的自動化,在降低用工的同時實時采集了大量的生產數據。

  在濾袋、安全防護用紡織品的生產過程中,企業已開始大量使用自動吊掛系統、智能裁剪系統,配合先進的軟件系統,提高了生產效率,節約了大量原材料。

  (二)數字化和網絡化改造

  企業在進行管理信息化和生產自動化建設的同時,同步進行生產設備數字化改造和網絡化建設。非織造布生產線具有很好的數字化改造基礎,有織造工序的企業則通過對老舊設備加裝傳感器實現對設備的配置參數、狀態、生產數據以及作業過程的數據采集,并通過有線網、WIFI、5G傳輸數據。

  MES系統是企業數字化、網絡化的核心,當前行業進行智能化建設的企業大多都采購了MES系統。部分非織造布成套裝備企業隨生產線提供了部分MES系統的功能模塊,也有部分軟件企業面向非織造布行業開發MES系統,企業采購的MES系統一般都包括排產、設備管理、能源管理、生產文檔管理等模塊。

  行業企業的MES系統基本實現了與ERP系統的集成,實現了企業生產、采購、財務、銷售和倉儲信息的一體化管理和無縫連接,打破了企業內部的信息孤島,重要數據和流程可視、可控。

  智能倉儲系統的通用性比較強,技術相對成熟,供應商較多,因此成為行業企業重點建設并取得較多成果的領域。

  企業在實施數字化和網絡化的基礎上開展智能車間建設,部分領先企業開展智能工廠建設。濟南永信新材料科技有限公司聯合高校和央企,建設水刺非織造布智能工廠,形成可復制的、能在行業推廣應用的水刺非織造布智能工廠建設模式。

  (三)工業互聯網平臺建設

  江蘇省阜寧縣阜城街道建設濾料行業工業互聯網平臺和大數據中心,接入園區內濾料生產企業,能夠顯示企業所生產產品的技術參數,實時監控產品質量,保障終端市場利益,幫助本土企業積極搶占市場。未來,該平臺還將引入更多行業應用軟件和服務,向區域內企業提供市場信息、產品質量、產品開發等方面的服務。

  (四)當前行業智能制造工作的困難和問題

  產業用紡織品行業在智能制造方面取得了階段性的成果,特別是在數字化、網絡化改造方面已經形成了比較成熟的模式。但是,行業智能制造大面積推廣和向更高層次的智能化發展,還存在較多的困難和挑戰。

  首先,智能制造的投入大,不確定因素多。產業用紡織品行業以中小企業為主,用于智能制造的預算不高,企業項目決策非常謹慎,項目的規模偏小,難以吸引有實力的大供應商進入行業提供服務。其次,產業用紡織品的品種多,工藝復雜,在智能制造方面的需求差異較大,使得供應商、特別是軟件企業在準確理解行業生產流程,把握企業需求方面有較大的困難,也增大了開發成本。第三,由于智能化改造涉及裝備、信息化、軟件系統方面的專業知識,企業缺乏這些領域的專業人才,難以對智能制造方案進行整體把握和系統規劃,難以深入推動智能制造項目。第四,企業還存在大量的老舊設備,以及來自不同設備商的設備,特別是進口設備,這些設備的數據接口標準不一,甚至有的設備商不開放接口,給企業的數字化改造帶來了極大的難度,也影響了數據采集的效果。第五,在工業智能化方面,產業用紡織品行業和大部分工業領域一樣都還處于探索階段,缺乏行業大數據模型、基礎數據、分析框架和應用案例,制造系統還不具備自主學習能力和復雜系統分析能力。

五、行業“十四五”智能制造工作展望

  “十四五”是我國產業用紡織品行業提升產業鏈現代化水平,實現高質量發展的重要機遇期,工業互聯網、5G、人工智能等智能制造技術將提供重要的技術支撐。未來,行業在智能制造方面將重點開展以下工作。

  第一,推動先進裝備的開發和應用。繼續聯合重點裝備企業突破行業在先進生產線、生產線核心裝備方面的短板,提升裝備高速運轉下的穩定性,提高裝備的數字化程度,大力推廣應用自動化、數字化裝備,實現生產的全流程自動化。

  第二,大力推動企業數字化、網絡化改造。支持行業應用物聯網、大數據、5G、人工智能等新技術,推進企業關鍵環節數字化、網絡化改造,加快先進數字設備、在線監測反饋系統、智能倉儲物流系統、先進制造及管理軟件系統等在行業應用,實現以“MES+ERP”為主要特征的數字化管理。在非織造布、醫療健康紡織品、土工建筑用紡織品、交通工具用紡織品、柔性復合材料及線帶繩纜等領域推進數字化工廠建設。在“十四五”末,完成70%以上非織造布企業的數字化、網絡化改造。

  第三,建立工業互聯網示范平臺。以共享設計、協同制造、質量追溯、供需對接為目標,在個體防護、工業過濾等領域推進區域性、行業性工業互聯網平臺建設,開發行業專用工業APP,提高產業集群區域內工業互聯網和大數據平臺的服務能力,提高產業鏈協同制造能力和應急快速反應能力。

  第四,推動非織造布領域的智能化建設。開發非織造布紡絲、牽伸、鋪網、水刺、針刺等關鍵工序的仿真系統,建立非織造布大數據模型,初步構建數據驅動的,以工藝優化、質量控制、能源管理、設備維護等為特征的智能化能力。

  第五,持續推動行業企業對接優質智能制造供應商。繼續擴大智能裝備和軟件系統供應商隊伍,鼓勵供應商開發具有產業用紡織品特點、低成本、可復制推廣的軟件系統,幫助供應商與行業企業對接推廣解決方案。

  第六,繼續在行業內開展智能制造試點示范工作。擴大試點企業的范圍,提升試點層次,對接優質創新資源和供應商,支持試點企業在產品協同開發、在線質量檢測、能源管理、質量控制和提升、設備預測性維護等方面進行開發,形成成熟的經驗和模式,在行業內推廣。

  第七,加大智能紡織品開發推廣。開發應用于智能紡織品的柔性傳感器技術、能量采集與儲存技術、數據傳輸技術,提升柔性傳感材料的可靠性、一致性水平。開發推廣面向體育運動、醫療健康、安全防護等領域的智能可穿戴產品,拓展智能紡織品在土工、建筑、過濾等領域的應用,提升實時質量監控和預測性維護能力。


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