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我国产业用纺织品行业智能制造现状及“十四五”发展展望
时间:2021-11-07 21:08:21    来源:WFB无纺布订单网  

当前,我国制造业进入高质量发展的新时代,智能制造是实现高质量发展的必由之路。智能制造是先进信息技术与先进制造技术不断深度融合发展的产物,随着技术的创新和发展,呈现出整个制造系统持续迭代和不断演进的进程。根据不同的发展阶段和技术特征,智能制造分为数字化、网络化和智能化三个范式,数字化是智能制造的基础,网络化是在数字化的基础上使用工业互联网、工业云技术实现装备的联通和集成,智能化则是人工智能技术与先进制造技术的深度融合,成为新一轮工业革命的核心驱动力。

  智能制造是一个大系统,贯穿于产品、生产、服务全生命周期的各个环节,重塑制造业生产要素、生产模式,引发制造业发展理念、价值形态、产业生态发生重大而深刻的变革。

二、产业用纺织品的生产特点

  产业用纺织品行业具有较好的实施智能制造基础,产业的发展对智能制造也产生了巨大的需求。

  产业用纺织品主要是中间产品,除部分制品(如个体防护装备)外,都呈现出非常明显的流程式生产的特点,其中非织造布卷材的生产尤为突出。

  产业用纺织品生产的自动化程度高,单线产能比较大,生产设备的投资额度比较高,特别是随着国产装备水平的提高,生产线的自动化、数字化水平明显改善。随着生产线生产速度的逐步加快,单线产能的逐步提高,对于产品的质量控制提出了更高的要求。生产过程的能耗较高,能源在成本结构中占有较高的比重。因此,产业用纺织品生产的质量控制、能耗控制是行业的一个重点课题。

  当前,我国产业用纺织品行业高速增长,产业结构加快调整,新技术、新产品、新模式不断涌现,企业对先进管理和先进制造产生了极大的需求。制造业用工难、用工贵的现象日益突出,企业需要通过实施智能化改造减少用工、改善工作环境和降低劳动强度。传统的管理手段和生产模式已经难以适应不断扩大的企业规模,以及企业精细化管理的需求;市场竞争的加剧和产业升级的压力,促使企业需要不断的改善产品质量、降低成本和提升客户服务的水平,传统方法的效果在这些方面几乎已经接近极限。产业用纺织品企业需要在产品研发和应用方面与机构用户进行更为紧密的协同,不断拓展新的商业模式。

三、行业智能制造开展的工作

  产业用纺织品行业自2016年在行业内正式开展智能制造工作,将非织造布作为行业智能化的重点领域,把信息化、数字化建设作为提升行业先进制造能力的重要手段。企业在实施的过程中,高标准规划、提前布局、分阶段推进,取得了阶段性成果。

  中国产业用纺织品行业协会(以下简称“协会”)进行了大量的企业调研,召开多次研讨会,了解企业智能化的现状和需求,分析行业智能制造的主要模式和实施路径,确定行业“十三五”期间智能制造工作的主要任务,形成了《非织造布行业智能制造实施方案》。

  协会在行业内开展了非织造布企业智能制造试点示范工作。根据企业在装备、信息化建设和内部管理方面的情况,结合企业意愿,协会在行业内已开展两批智能制造试点示范工作,共11家企业和1家产业集群参与行业智能制造试点示范工作。协会与江苏阜宁县阜城街道合作共建智能滤料园区,推动园区工业互联网平台建设和重点企业智能化改造。协会组织专家对试点单位的智能制造情况进行诊断并提供专业建议,对接优秀供应商资源,每年跟踪智能制造项目实施进展情况。经过3年的努力,参与试点的单位在智能生产线、智能仓储、智能工厂以及园区工业互联网平台建设方面都取得了明显的进步。协会的三家会员企业分别入选工信部智能制造试点示范企业和智能制造综合标准化与新模式应用企业。

  2017年和2019年,协会分别在佛山和滁州召开行业智能制造会议,会议邀请权威专家介绍智能制造领域内最新的技术和解决方案,邀请优秀企业介绍智能制造项目实施的经验和体会,推动更多实用技术和方案在行业落地。

  协会建立了包含先进装备企业、自动化企业、软件企业在内的智能制造供应商队伍,与湖南中南智能装备有限公司建立战略合作关系,帮助其推进智能装备在土工建筑用纺织品和水刺非织造布领域的应用。智能制造解决方案供应商向行业提供了大量成熟的、价格适中的装备和软件,对于推进行业数字化和信息化建设发挥了重要作用。


  协会适时推动智能制造标准化工作。行业在纺熔法非织造布智能生产线和水刺法非织造布智能工厂的建设方面相对比较成熟,取得了一定的成果。为了推动纺熔非织造布和水刺非织造布两个重要领域的智能化工作,协会邀请骨干企业牵头编制《纺熔法非织造布智能制造生产线评价》和《水刺非织造布智能工厂》两项团体标准。目前这两项标准已经完成初稿,即将在行业内征求意见。

四、行业智能制造现状

  (一)信息化和自动化建设

  管理信息化和装备自动化是实施智能制造的基础。信息化方面,重点推动企业应用ERP软件。随着我国自主开发的ERP软件逐渐成熟,以及各种云服务的推广,企业采购和实施ERP的成本已经大幅降低。因此在行业大、中型企业中,ERP软件已经有较高的普及程度,对于规范企业管理流程,提高运营效率发挥了重要作用。

  自动化建设方面,行业重点推动非织造布全流程自动化生产线在行业的应用,特别是国产装备的应用。目前,自动料仓已经在纺粘非织造布企业得到应用,大幅度提升了工作效率,确保了原料质量的一致性;聚脂纺粘非织造布方面,企业已经采用熔体直纺纺粘工艺,大幅减少物流费用和能耗。水刺非织造布企业已开始使用AGV小车进行原料投放,有效降低了劳动强度。胎基布生产企业开发自动加淀粉和自动配胶设备,改善了生产现场环境,显著降低了工作强度。

  非织造布在线检测、自动下卷、分切、包装、贴标和运输入库是非织造布生产中用工较多的工序,因此也是自动化建设的重点。湖南中南智能装备有限公司开发的非织造布在线验布和自动收卷系统已经在胎基布行业得到较大范围的应用,取得了很好的效果。纺粘、水刺非织造布企业通过选用先进装备也实现了该环节的自动化,在降低用工的同时实时采集了大量的生产数据。

  在滤袋、安全防护用纺织品的生产过程中,企业已开始大量使用自动吊挂系统、智能裁剪系统,配合先进的软件系统,提高了生产效率,节约了大量原材料。

  (二)数字化和网络化改造

  企业在进行管理信息化和生产自动化建设的同时,同步进行生产设备数字化改造和网络化建设。非织造布生产线具有很好的数字化改造基础,有织造工序的企业则通过对老旧设备加装传感器实现对设备的配置参数、状态、生产数据以及作业过程的数据采集,并通过有线网、WIFI、5G传输数据。

  MES系统是企业数字化、网络化的核心,当前行业进行智能化建设的企业大多都采购了MES系统。部分非织造布成套装备企业随生产线提供了部分MES系统的功能模块,也有部分软件企业面向非织造布行业开发MES系统,企业采购的MES系统一般都包括排产、设备管理、能源管理、生产文档管理等模块。

  行业企业的MES系统基本实现了与ERP系统的集成,实现了企业生产、采购、财务、销售和仓储信息的一体化管理和无缝连接,打破了企业内部的信息孤岛,重要数据和流程可视、可控。

  智能仓储系统的通用性比较强,技术相对成熟,供应商较多,因此成为行业企业重点建设并取得较多成果的领域。

  企业在实施数字化和网络化的基础上开展智能车间建设,部分领先企业开展智能工厂建设。济南永信新材料科技有限公司联合高校和央企,建设水刺非织造布智能工厂,形成可复制的、能在行业推广应用的水刺非织造布智能工厂建设模式。

  (三)工业互联网平台建设

  江苏省阜宁县阜城街道建设滤料行业工业互联网平台和大数据中心,接入园区内滤料生产企业,能够显示企业所生产产品的技术参数,实时监控产品质量,保障终端市场利益,帮助本土企业积极抢占市场。未来,该平台还将引入更多行业应用软件和服务,向区域内企业提供市场信息、产品质量、产品开发等方面的服务。

  (四)当前行业智能制造工作的困难和问题

  产业用纺织品行业在智能制造方面取得了阶段性的成果,特别是在数字化、网络化改造方面已经形成了比较成熟的模式。但是,行业智能制造大面积推广和向更高层次的智能化发展,还存在较多的困难和挑战。

  首先,智能制造的投入大,不确定因素多。产业用纺织品行业以中小企业为主,用于智能制造的预算不高,企业项目决策非常谨慎,项目的规模偏小,难以吸引有实力的大供应商进入行业提供服务。其次,产业用纺织品的品种多,工艺复杂,在智能制造方面的需求差异较大,使得供应商、特别是软件企业在准确理解行业生产流程,把握企业需求方面有较大的困难,也增大了开发成本。第三,由于智能化改造涉及装备、信息化、软件系统方面的专业知识,企业缺乏这些领域的专业人才,难以对智能制造方案进行整体把握和系统规划,难以深入推动智能制造项目。第四,企业还存在大量的老旧设备,以及来自不同设备商的设备,特别是进口设备,这些设备的数据接口标准不一,甚至有的设备商不开放接口,给企业的数字化改造带来了极大的难度,也影响了数据采集的效果。第五,在工业智能化方面,产业用纺织品行业和大部分工业领域一样都还处于探索阶段,缺乏行业大数据模型、基础数据、分析框架和应用案例,制造系统还不具备自主学习能力和复杂系统分析能力。

五、行业“十四五”智能制造工作展望

  “十四五”是我国产业用纺织品行业提升产业链现代化水平,实现高质量发展的重要机遇期,工业互联网、5G、人工智能等智能制造技术将提供重要的技术支撑。未来,行业在智能制造方面将重点开展以下工作。

  第一,推动先进装备的开发和应用。继续联合重点装备企业突破行业在先进生产线、生产线核心装备方面的短板,提升装备高速运转下的稳定性,提高装备的数字化程度,大力推广应用自动化、数字化装备,实现生产的全流程自动化。

  第二,大力推动企业数字化、网络化改造。支持行业应用物联网、大数据、5G、人工智能等新技术,推进企业关键环节数字化、网络化改造,加快先进数字设备、在线监测反馈系统、智能仓储物流系统、先进制造及管理软件系统等在行业应用,实现以“MES+ERP”为主要特征的数字化管理。在非织造布、医疗健康纺织品、土工建筑用纺织品、交通工具用纺织品、柔性复合材料及线带绳缆等领域推进数字化工厂建设。在“十四五”末,完成70%以上非织造布企业的数字化、网络化改造。

  第三,建立工业互联网示范平台。以共享设计、协同制造、质量追溯、供需对接为目标,在个体防护、工业过滤等领域推进区域性、行业性工业互联网平台建设,开发行业专用工业APP,提高产业集群区域内工业互联网和大数据平台的服务能力,提高产业链协同制造能力和应急快速反应能力。

  第四,推动非织造布领域的智能化建设。开发非织造布纺丝、牵伸、铺网、水刺、针刺等关键工序的仿真系统,建立非织造布大数据模型,初步构建数据驱动的,以工艺优化、质量控制、能源管理、设备维护等为特征的智能化能力。

  第五,持续推动行业企业对接优质智能制造供应商。继续扩大智能装备和软件系统供应商队伍,鼓励供应商开发具有产业用纺织品特点、低成本、可复制推广的软件系统,帮助供应商与行业企业对接推广解决方案。

  第六,继续在行业内开展智能制造试点示范工作。扩大试点企业的范围,提升试点层次,对接优质创新资源和供应商,支持试点企业在产品协同开发、在线质量检测、能源管理、质量控制和提升、设备预测性维护等方面进行开发,形成成熟的经验和模式,在行业内推广。

  第七,加大智能纺织品开发推广。开发应用于智能纺织品的柔性传感器技术、能量采集与储存技术、数据传输技术,提升柔性传感材料的可靠性、一致性水平。开发推广面向体育运动、医疗健康、安全防护等领域的智能可穿戴产品,拓展智能纺织品在土工、建筑、过滤等领域的应用,提升实时质量监控和预测性维护能力。


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