印染行業智能制造發展現狀及建議

王 翔

（北京弘毅時尚檢驗有限公司，北京 100020）

2015 年，國務院印發《中國制造2025》，提出加快機械、航空、船舶、汽車、輕工、紡織、食品、電子等行業的生產設備智能化改造；2020 年，政府工作報告提出：發展工業互聯網，推進智能制造；2021 年工業和信息化部印發《“十四五”信息化和工業化深度融合發展規劃》，以智能制造為主攻方向，以數字化轉型為主要抓手，推動工業互聯網創新發展；2022 年，國務院印發《“十四五”數字經濟發展規劃》，提出大力推進產業數字化轉型。利用自動化、信息化、數字化、智能化技術改造傳統行業，已經成為實現行業轉型升級、提質增效的重要手段之一。隨著我國工業互聯網和產業數字化的發展，印染行業不斷采用信息化、數字化、智能化裝備技術，有效提高印染企業的生產效率、細化管理顆粒度，逐步向高質量發展轉型，“智能制造”是印染行業轉型升級、高質量發展的核心［1］。在“十四五”期間，印染行業仍然會把“智能制造”放在轉型升級的重要位置。

1 印染行業智能制造發展現狀

印染行業屬于技術密集型產業，材料品種繁多、成品服用需求不同，涉及很多不同的生產工藝技術，工藝流程長、工藝數據多、設備類型多，因此在整個紡織行業中，印染智能化的難度最大，但印染行業要想緊跟時代步伐，必須進行智能制造轉型?！笆濉逼陂g，國家通過一系列政策、措施加快推進印染行業智能制造步伐，并且取得了不錯的成效。

2015—2018 年，工業和信息化部開展智能制造試點示范項目，印染行業進入試點示范項目的有：2015 年山東康平納集團有限公司的“筒子紗染色智能工廠試點示范”，2018 年華紡股份有限公司的“連續印染數字化車間試點示范”。2020 年，工業和信息化部開展制造業與互聯網融合發展試點示范項目，印染行業進入試點示范項目的有：盛虹集團有限公司的“盛虹智慧印染工業互聯網平臺”。2017 年，工業和信息化部發布《印染行業規范條件（2017 版）》，增加“兩化融合”有關內容，要求印染企業主要工藝參數實現在線檢測和自動控制，鼓勵采用染化料自動配液輸送系統，截至2021 年共有54 家印染企業符合規范條件，這些企業在自動化和數字化技術方面做得都比較好，起到標桿示范作用。

“十三五”期間，印染行業生產自動化控制，如工藝參數在線監測與控制系統、印花自動調漿系統、智能倉庫等推廣應用面逐步擴大。印染數字管理系統，如生產計劃排程系統（APS）、資源計劃管理系統（ERP）、制造執行系統（MES）等在印染企業得到不同程度的應用。染化料自動稱量配送系統、AGV 小車、工業機器人等智能物流系統在部分優秀企業得以應用。初步形成數字化車間（工廠）的應用示范［2］。

我國印染行業智能制造起步較晚，雖然“十三五”期間發展速度明顯加快，并取得了顯著成效，但與世界先進水平和國內部分行業相比，我國印染行業在智能制造方面相對滯后，在設備互聯互通、數據采集、信息融合等方面較為薄弱，行業整體裝備的數字化、智能化推進速度有待提高，發展多年的印花自動調漿系統還未得到普遍應用；染化料自動稱量輸送系統在“十三五”后半段推廣速度加快，但應用面仍不夠廣，尤其是染料輸送系統，僅在部分企業得到應用；自動滴液打樣系統雖已應用于部分企業，但應用效果有待進一步優化；重點設備的主要工藝參數實現了在線采集和自動控制，但許多企業只實現于單機臺層面，未實現軟件與設備、設備與設備之間的互聯互通；部分企業實現了整條生產線、整個生產車間的互聯互通，但覆蓋全流程的信息采集與控制系統僅在少數企業得到運用。

2 印染行業智能制造典型案例

近幾年，印染行業涌現了一批數字化車間、數字化工廠應用示范，在行業起到標桿作用，為實施智能制造探索了經驗，夯實了基礎，提升了行業的智能制造水平。

2.1 數字化間歇式染色工廠（車間）

湖北嘉麟杰紡織品有限公司是行業內較早采用智能管控的企業，主要將染色機中央控制系統、自動輸送系統和ERP 管理系統互聯配合，實現了生產工藝全過程電腦控制、智能化生產管理，單位產品綜合能耗、水耗、污染排放等指標均達到同行業同類產品的先進水平。公司收到訂單后，先利用測配色系統對色樣顏色進行測試，再利用自動滴液系統進行打樣，通過這兩個系統的反復配合，不斷調整配方，直至客戶確認染色配方的可行性。將染色配方輸入ERP 管理系統，通過ERP 系統可同時管理染色機中央控制系統和自動輸送系統，染色機中央控制系統可實現對染色工藝的精準控制，并可實時呼叫自動輸送系統將染料助劑輸送至染色機，在染色過程中，染色機又可將染色工藝反饋至染色機中央控制系統，從而實現在線監測和實時參數校正。

山東康平納集團有限公司的“筒子紗染色智能工廠”是工業和信息化部智能制造試點示范項目，采用自動化、數字化、智能化技術實現筒子紗染色任務的全面規劃、任務信息在線查詢及追溯、生產流程在線監控、工藝參數精確自動化控制、工藝參數的實時檢測及在線反饋；實現筒子紗染色從原紗到成品的全流程自動化、數字化生產；創建了筒子紗染色自動化、數字化高效生產線；建立了筒子紗自動化、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的轉變。

煙臺業林紡織科技有限公司是一家以高檔針織內衣面料為主的傳統印染紡織企業，是國內印染工廠較早使用數據設計針織面料生產工藝的企業，確保了印染產品質量的穩定性及重現性。煙臺業林公司聯合立信染整，采用數字化裝備自動讀取和執行各工藝參數數據，穩定執行生產工藝流程，實現高檔針織內衣面料的綠色化、自動化、數字化生產，建成印染全流程綠色數字化工廠。在生產車間進行車間總體設計、工藝流程布局；將先進傳感、控制、檢測、物流及生產管理軟件高度集成；應用現場數據采集與分析系統（SFC）、車間制造執行系統（MES）、企業資源計劃（ERP）系統的協同集成；實施廠內物聯網倉庫應用、建立運輸裝備的自動化輸送系統；建立數字化顏色管理系統和化學試劑分配自動化系統；全流程采用環保設備和先進工藝，實現節能降耗的綠色生產過程；建立印染遠程運維服務系統，實現遠程無人操控、工作環境預警及運行狀態監測的功能。

2.2 數字化連續生產工廠（車間）

華紡股份有限公司創建了印染全流程數字化連續生產工廠，主要通過將信息技術與制造技術深度融合，實現自感知（動態感知生產對象和生產過程，打造透明工廠）、自診斷、自優化（實時分析生產要素，全面掌握運行趨勢）、自決策（基于數據分析，依靠專家系統，實現自主決策）、自執行（設備聯網，系統聯動，精準執行）的高度柔性生產模式為目標，打造創新型生產模式。

通過設備聯網全面在線監測設備運行參數，建立了全流程生產過程工藝參數監測數據鏈和自積累工藝知識庫；采用高分辨率圖像實時獲取技術，并基于織物圖像樣本的快速特征采集技術得到包括色差、白度、顏色符樣、花型符樣等實時在制品質量指標；采用高精度數字傳感器采集染液各項可直接測量的工藝指標，通過軟測量算法，依靠可直接測量的二次變量來得到染液其他工藝指標；采用RFID 和條碼技術，可實時獲取在制品狀態信息。

通過對工藝參數歷史數據進行挖掘，探索上下道工序工藝、同一工序多工藝參數、工藝參數與外圍參數之間的相關性，建立相關性模型，實現在線預測和參數校正。以生產過程中在制品質量指標和成品質量要求為因變量，以監測工藝參數值為自變量，建立織物質量對不同工藝參數的多元回歸方程，分析關鍵工序、工藝參數對織物不同品質指標的影響。

基于歷史數據分析所獲得的工藝參數、參數質量相關性信息，結合生產過程實時監測數據，實現對染整生產的前饋控制，對參數預設值進行實時修改。將前饋控制與反饋控制相結合，找到了根據實際生產環境設計生產參數控制的自學習修正方法。通過可插拔式通用印染生產計劃排程的調度系統，實現了生產調度的多目標（包括訂單交期、效率、效益、能耗等）、高效、可擴展等功能。

通過建立全流程各工序的交互接口標準、監控網絡平臺、監控數據存儲平臺、查詢處理平臺，實現了工廠生產設備之間以及設備與軟件系統之間的互聯互通，生產設備可以實時接收軟件系統的自主決策指令和人工交互指令并執行。建立染化料自動輸送平臺，實現染化料的在線監測和配送系統的一體化管理網絡，建立系統內各模塊的通信連接，形成多功能的局域網，能夠與生產總線、自動排程系統保持緊密聯系和實時通信，實現高效管理。

華紡股份有限公司數字化連續生產工廠的建設實現了傳統印染企業向數字化、智能化的轉換，并有效解決了市場新環境下印染企業生產管理方面面臨的問題，對企業綜合競爭能力的提升起到了有力的推動作用［3-4］。

3 印染行業智能制造面臨的短板

智能制造的好處多，比如節省人工、提高效率、提升產品質量等，但我國自主創新的能力與發達國家相比還有不小的差距，部分印染智能制造核心技術仍是行業亟需解決的短板。

（1）印染MES 系統是負責車間生產管理的系統，將自動化技術裝備與企業管理系統有機結合在一起。由于不同企業的生產管理模式不同，因此MES 系統存在明顯的個性化差異。印染生產工藝較復雜、參數較多，目前不同軟件供應商的MES系統還不能做到完全和其他的信息化構件實現標準的互聯和互操作，針對不同印染企業、不同工藝通用的MES系統太少。

（2）傳感器技術是智能制造的基礎，工業傳感器不僅性能指標要求非?？量?，種類也很繁雜。傳感技術在印染行業中應用廣泛，印染行業的產品品質、生產效率、能源消耗、污染防治都需要在生產過程中應用新的技術裝備，各種裝備中體現技術水平高低的往往是那些為實現產品品質、能耗、廢水排放、廢氣排放指標而設計的工藝參數和質量標準，而這些工藝參數和質量標準則需要相對應的各種傳感器技術，但目前各種傳感器技術在控制生產中的各個參數、全面采集數據信息方面的應用有所欠缺，需要進一步研發突破。

（3）在復雜的生產工藝執行過程中，需應用到很多不同類型的生產設備，要達成全車間的自動化操作，必須從系統上整合生產工藝路線上的所有設備，同時跨品牌的設備上并不一定存在互通的系統接口?，F印染設備的監測、控制系統接口及交互格式種類各異，不同設備監測及控制數據難以共享，數據分析能力弱，反饋欠缺。

4 發展建議

智能制造是隨著現代科學技術發展起來的一種新型制造模式，是新一輪工業革命的主戰場。智能制造最大的優點是大大縮短產品研制周期，提質增效，極大降低運營成本和資源能源消耗，是當前世界工業發展的總趨勢、大方向。推進智能制造是一項復雜的系統工程，印染行業要積極實施智能制造新模式，建議各層級做好以下幾個方面工作：

4.1 加快印染行業實施智能制造步伐

《印染行業“十四五”發展指導意見》建議，大力推進印染企業數字化改造，從單機臺自動化向全流程數字化發展，推動印染設備、系統之間的互聯互通和數據集成共享；推動企業自動化裝備升級，加快推進染化料生產效率和精細化管理水平；重點推進印染企業生產線的智能化技術改造，加快建設智能制造單元、智能生產線、智能化工廠（車間），大力推進行業智能化轉型［2］；加強政策扶持，加大財政資金支持力度，支持企業實施智能制造。

4.2 打造印染行業智能制造人才隊伍

加強印染行業智能制造人才隊伍的相關培訓，并且探索多樣化的人才培養機制，鼓勵印染企業與紡織高校、科研院所合作，定向定點培養具有印染行業專業知識和智能制造急需的科研人員、技術人才及復合型人才。

4.3 搭建印染行業智能制造公共服務平臺

依托行業協會等相關社會組織，積極向印染企業提供智能制造關鍵技術的推廣、咨詢等服務，開展企業間的智能制造技術交流活動，尤其加強國際智能制造技術交流學習。通過產學研深度融合，加快建立印染行業智能制造產業技術創新聯盟，整合優化現有資源與技術力量配置，推動印染行業智能制造短板技術的攻關和應用。