紡織智能制造的若干關鍵技術

盧彬鋒

摘要??? 為給紡織智能制造裝備的設計開發提供理論參考和技術支持，促進紡織智能制造技術的發展和行業的技術進步，對智能制造的內涵及其關鍵技術進行分析和梳理，對紡織智能制造的現狀及存在的問題進行分析，重點探討紡織智能制造裝備涉及的關鍵技術、發展方向、理論基礎。

【關鍵詞】紡織裝備 智能制造 智能化

1 前言

在“中國制造2025”中，智能制造是非常重要的一部分，紡織業要想轉變發展模式，升級行業技術，形成全新的經濟發展模式，智能制造是其重要的轉變方法。并且最近我國將智能制造作為重要工程推動和指導。但是整體上，國內外對智能制造的實踐還處于探索中，可供參考的理論和方案有限。紡織智能制造裝備是紡織行業實現智能制造的前提條件。文章對國內紡織智能制造的發展展開闡述，探討紡織智能制造中的主要技術和以后發展市場，可以為紡織智能制造裝備的研發和使用帶去參考。

2 智能制造涉及的關鍵技術

結合工業技術發展歷史和智能制造中的核心技術進行分析，可以發現在引領新一輪工業革命中，最重要的部分便是智能制造。經濟的繁榮，技術的升級下，網絡制造、云制造和數字制造都屬于智能制造的具體表現方式，是智能化技術、信息化和數字化有機結合在一起的新型研發產品。從整體上而言，以智能為基礎的產品、裝備、產線、研發、管理與決策、服務、物流和供應鏈、車間與工廠構成了智能制造的主要技術。智能制造裝備是推動智能制造產業發展的基礎設備，是人類和智能機器共同研發的人機一體化智能系統，這種裝備在生產制造流程中具備分析、推理、決策和構思等的功能，在工作人員的控制下，可以承擔部分腦力勞動，提高生產制造的科學性。智能制造中的關鍵技術分為五種，分別是自動化智能技術;信息與互聯網技術;大數據與建模技術;信息傳感與檢測;工藝裝備集成和自動連接技術。

3 紡織智能制造裝備關鍵技術

實現智能制造的過程中，必須要具備智能化的裝備，這是智能制造目標實現的基礎。對于紡織智能制造裝備而言，其中需要具備的關鍵技術主要是防止裝備大數據和建模、工序裝備自動連接、紡織智能裝置與機器人、網絡化和信息化、智能控制等。

3.1 紡織裝備的智能控制

3.1.1 紡織裝備智能控制的特點與主要類型

從整體.上而言，防止裝備智能控制的特點和類型包括六方面：

（1）均勻性控制，即通過定量控制的方法，保證纖維束的均勻;

（2）張力控制，即通過在線檢測的方式，保證纖維和紗線的張力性;

（3）工藝動作和循環過程的控制，比如保證自動紡織機五種基本運動的科學性;

（4）速度與位置的控制，保證紗線能夠以合理的速度卷繞成相應的形狀;

（5）各個動機協調運動的控制，保證每個動機能夠相互配合;

（6）過程量的控制，即對漿紗工藝裝置的流量和溫度等進行控制，為紡織活動提供合理的壓力、溫度和流量環境。

3.1.2 紡織裝備的智能控制器

對于紡織智能控制而言，主要包括兩種控制系統，分別是基于某一紡織工藝研發的專用智能控制器和大部分情況下的通用智能控制系統。這兩種技術控制系統的概念和特點分別如下所示：

第一種是基于某一紡織工藝研發的專用智能控制器，也就是結合工藝設備的結構，引入先進控制器與芯片技術設計的控制系統硬件軟件。最近幾年中，很多企業在這種軟件研發上采取了一系列行動，當下比較成功和典型可以參考復雜可編程邏輯器件（CPLD）、控制器局域網絡（CAN）總線的高檔織機控制系統。這些系統可以對仿制過程進行相對較精確的控制，有著理想的實時性，并且控制效率高，軟件易于維護，軟件的知識產權也能夠得到法律保護，而不形成侵權問題，不足的是這種控制器需要結合具體的工藝設備進行專門研發，系統在很多情況下不通用，無法互換。

第二種是大部分情況下的通用智能控制系統，這種系統結合PLC、工控機這類控制工具研發而來，比上述控制器，這種控制器有著較高的通用性，并且編程靈活，開發時間短。不足的是其硬件成本遠高于.上述的專用控制系統，并且其軟件維護成本也非常高，即不具備較高的可保護性。這需要紡織企業結合紡織活動的復雜情況、成本和整體批量等情況，選擇具體的控制器。

3.2 紡織生產的網絡化與信息化

紡織生產工藝一般存在裝備類型多樣化、工序多和工藝線路長等的特點，要想推動紡織生產達到網絡化和信息化的標準，形成智能化紡織生產，就需要實現每項設備在網絡平臺中，實現各方面數據信息的銜接，以聯網的方式對設備運行進行監控。基于此，需要確定紡織設備通信結構的具體協議、標準，研發科學的接口模塊，這是一項應該被高度重視起來的工作。當下我國紡織機械協會推動下，形成了“棉紡設備網絡管理通信接口和規范”，其它防止裝備的通信結構規則也處于完善中，要想促使這些規范制度能夠被每個紡織企業所遵循，還需要給出可行的監控機制，督促這些規則制度的落實。

3.3 紡織生產智能裝置與機器人

紡織制造中，有很多工作需要員工的參與，包括并條機換筒、送筒，細紗機自動落紗上紗，自動織造車間落布等，要想將這些過程處理成自動化過程，需要通過兩種方案進行處理，將活動設計成自動化。按照工藝標準和結構內容設計出針對性的自動裝置。這種裝置能夠靈活控制，動作效率高，可以替代反復性和高精度人工勞動，不足是需要結合具體情況，設計出不同的裝置結構。

3.4 紡織生產各工序裝備的自動連接

根據上文分析，紡織加工中，所有工序之間的機械化的無縫銜接，是建設紡織加工智能工廠的重要內容，當下工序之間自動銜接的方法有兩種：

（1）結合車間的結構和每道工序設備研發專門的輸送裝置系統，實現上下道工序設備的自動輸送;

（2）建設自動引導小車作為輸送系統。第一種方法的可靠性高，傳送效率低，但是不具備理想的互換性，第二種方法互換性高，但是自動引導小車和工序設備之間，還需要企業提供轉接裝置。

4 結語

紡織智能制造裝備的生產質量、效率與可靠性是其是否具有競爭力的根本，加強產學研合作，在理論研究基礎上，潛心開展紡織智能制造裝備的試驗和實證研究，積累充足的大數據（工藝裝備數據），是保障裝備可靠性、提升加工質量的有效手段，甚至可能形成企業獨特的技術訣竅和產品的核心競爭力。

參考文獻

[1]周濟.智能制造是中國制造2025的主攻方向[J].中國機械工程，2015，26（17）：2273-2284.