中國紡織機械協(xié)會 侯曦 東華大學 周亞勤 袁廣超 中國電子標準化研究院 卓蘭／文

針織面料生產(chǎn)智能制造通用信息模型標準化研究

中國紡織機械協(xié)會 侯曦 東華大學 周亞勤 袁廣超 中國電子標準化研究院 卓蘭／文

目前，我國高端針織面料的設計、生產(chǎn)、管理等信息化應用整體水平不高，與日韓、歐盟等高端面料制造強國仍有差距。本文針對高端針織面料生產(chǎn)的全過程，提出了針織面料生產(chǎn)的設計、工藝、制造和設備的全流程信息模型技術架構，建立了針織面料生產(chǎn)智能制造的通用信息模型，并設計了通用信息模型的試驗與驗證平臺方案。

針織面料 智能制造 通用信息模型 標準化

紡織行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈長、生產(chǎn)工序多、裝備門類多，導致了紡織產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)周期長、效率低、勞動用工成本高。生產(chǎn)單機設備向成套系統(tǒng)集成，紡織生產(chǎn)向自動化、數(shù)字化、信息化轉(zhuǎn)型，并實現(xiàn)紡織生產(chǎn)的智能制造，從而縮短紡織裝備的工藝流程、提高原材料及設備的利用率，是紡織行業(yè)的發(fā)展方向。

目前，我國高端針織面料的設計、生產(chǎn)、管理等信息化應用水平不高，與日韓、歐盟等高端面料生產(chǎn)強國仍有差距[1-2]。在國家有關部委的大力支持下，針織行業(yè)在智能制造方面已取得了一定成效，建立了針織品柔性定制與生產(chǎn)一體化等試點示范生產(chǎn)線；建立面向行業(yè)的智能工廠/數(shù)字化車間通用模型將更快地促進我國針織行業(yè)實現(xiàn)面料生產(chǎn)的智能化?，F(xiàn)在，針織生產(chǎn)信息模型、針織數(shù)字化車間智能制造的通用模型等智能制造的標準研究已經(jīng)展開，部分研究項目也得到了國家工信部“智能制造專項”的支持。

本文結(jié)合 “智能制造專項”的立項課題，以高端針織面料智能生產(chǎn)的織造、印染和后整理過程為突破點，研究針織面料生產(chǎn)的設計、工藝、制造和設備的智能管控，提出了針織面料生產(chǎn)的設計、工藝、制造和設備的全流程信息模型技術架構，探討建立針織面料生產(chǎn)智能制造的信息模型，并設計通用信息模型的試驗驗證方案。為針織面料生產(chǎn)企業(yè)提升生產(chǎn)管理水平、實現(xiàn)智能生產(chǎn)提供參考。

1 針織面料生產(chǎn)信息模型技術體系結(jié)構

針織面料生產(chǎn)信息模型技術體系主要包括車間、工藝流程、生產(chǎn)裝備以及流轉(zhuǎn)其中的數(shù)據(jù)，并充分考慮針織面料織造的經(jīng)編和緯編兩種工藝，形成針織面料生產(chǎn)全流程信息模型技術架構如圖1所示。

圖1 針織面料生產(chǎn)全流程信息模型技術架構

針織面料智能制造過程的核心是智能裝備間的互聯(lián)互通，根據(jù)不同的工藝特點，將針織生產(chǎn)過程中的產(chǎn)品工藝、生產(chǎn)流程、設備狀態(tài)和訂單處理等構建多維度的元數(shù)據(jù)體系，基于XML來進行針織生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)的基礎描述。

針織面料智能制造的智能化體現(xiàn)在基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的數(shù)字化管控，通過織造車間、染色車間和后整理車間對應的底層智能設備的互聯(lián)互通，建立全流程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，收集工業(yè)大數(shù)據(jù)，建立關鍵裝備的預防性維修，實現(xiàn)生產(chǎn)流程的優(yōu)化以及生產(chǎn)物料的合理化配送。

2 高端針織面料生產(chǎn)全過程數(shù)據(jù)描述規(guī)范

對針織面料生產(chǎn)全流程涉及的數(shù)據(jù)進行抽象分析，梳理形成產(chǎn)品信息數(shù)據(jù)、設備信息數(shù)據(jù)和生產(chǎn)流程包含的各工序數(shù)據(jù)，建立高端針織面料生產(chǎn)全流程多維的數(shù)據(jù)描述模型，如圖2所示。

圖2 針織面料生產(chǎn)全流程多維數(shù)據(jù)描述模型

（1）產(chǎn)品維數(shù)據(jù)：由訂單信息、產(chǎn)品信息和紗線原料信息構建產(chǎn)品維的元數(shù)據(jù)體系。包括訂單、客戶、產(chǎn)品、紗線原料、原料供應商等數(shù)據(jù)對象。

（2）設備維數(shù)據(jù)：設備維數(shù)據(jù)主要包括設備的基本信息、狀態(tài)信息和維保信息等數(shù)據(jù)。分別建立織造設備、染色設備和后整理設備這些信息數(shù)據(jù)對象。

（3）生產(chǎn)流程維數(shù)據(jù)：從工序流程、實時生產(chǎn)和質(zhì)量檢測三個方面分別對生產(chǎn)流程維中織造工序、染色工序和后整工序中的生產(chǎn)流程維數(shù)據(jù)進行描述。

AutomationML是 基 于XML的 標 準 系 列（IEC 62714），可用于描述生產(chǎn)過程中設備或工藝過程。利用AML對針織面料生產(chǎn)流程中的設備和織造、染色、后整理工藝過程中的數(shù)據(jù)進行規(guī)范性描述，實現(xiàn)針織生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)的基礎描述。

3 針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理方法

高端針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理體系架構如圖3所示，分析針織面料生產(chǎn)全流程中的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)存儲方法，對針織面料生產(chǎn)全流程進行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)存儲。

圖3 高端針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)管理體系架構

從針織面料生產(chǎn)全流程中各個工序流程獲取需要的數(shù)據(jù)，并對這些數(shù)據(jù)進行必要的存儲、分析處理，最終形成一個完整統(tǒng)一的應用執(zhí)行全視圖，并以友好方式提供給最終用戶，通過對一些數(shù)據(jù)信息預定義控制規(guī)則，在以近似實時的獲取到數(shù)據(jù)源信息的情況下，可對針織面料生產(chǎn)全流程中各工序系統(tǒng)的運行現(xiàn)狀及可能出現(xiàn)的情況做出判斷或預判，為避免和第一時間發(fā)現(xiàn)并解決問題提供有力的保障。

4 標準試驗與驗證

標準是為了指導和落地應用，為此本文構建高端針織面料生產(chǎn)智能管控通用信息模型的驗證平臺，為標準試驗驗證提供平臺，實現(xiàn)針織面料生產(chǎn)全流程數(shù)據(jù)描述的驗證。驗證平臺的功能模塊如圖4。

圖4 針織面料生產(chǎn)智能管控標準驗證平臺

面向針織全流程通用信息模型的驗證平臺包括面向針織全流程應用業(yè)務需求的上層驗證平臺功能與面向數(shù)據(jù)信息處理的底層驗證平臺功能兩部分。

上層驗證平臺功能服務于針織面料生產(chǎn)的全流程，其核心業(yè)務是智能管控，圍繞針織面料生產(chǎn)過程中的核心流程：織造、染色和后整理。從針織面料生產(chǎn)中的設備狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、系統(tǒng)運行三個維度出發(fā)，圍繞設備的運行狀態(tài)優(yōu)化、產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝優(yōu)化、車間的運作優(yōu)化三個主題，規(guī)劃上層平臺的核心功能。圍繞核心功能，配備設備數(shù)據(jù)管理、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、生產(chǎn)數(shù)據(jù)管理模塊，形成面向針織面料生產(chǎn)智能管控通用信息模型的應用平臺。

底層驗證平臺功能主要包括針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)基礎平臺搭建，實現(xiàn)硬件的合理布設與互聯(lián)；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲與組織，為上層應用提供可靠、可復用的數(shù)據(jù)；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)查詢，實現(xiàn)企業(yè)現(xiàn)有信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫與信息模型新建數(shù)據(jù)庫的組合查詢；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)平臺接口與集成，實現(xiàn)數(shù)據(jù)導入導出；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)可視化，實現(xiàn)車間設備監(jiān)控信息、數(shù)據(jù)挖掘分析結(jié)果的圖形化展示；針織面料生產(chǎn)數(shù)據(jù)挖掘與分析，對車間關鍵指標進行統(tǒng)計計算。

4 結(jié)語

本文提出了構建針織面料生產(chǎn)信息模型技術的體系結(jié)構，結(jié)合織造、染色與后整理三大工藝流程，實現(xiàn)了設計、生產(chǎn)與管理的數(shù)據(jù)統(tǒng)一定義、存儲和協(xié)同分析，進一步發(fā)揮了針織面料生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)信息的價值；物料流轉(zhuǎn)全程可追溯，可大幅提升生產(chǎn)的透明化、聯(lián)通性和可追溯性。該研究將促進高端針織面料生產(chǎn)的精細化、智能化發(fā)展，有效提升系統(tǒng)生產(chǎn)效率和設備不停機工作時間，減少染色瑕疵等。未來，針織面料智能制造通用模型的標準化體系形成后，將為針織面料的產(chǎn)品品質(zhì)和生產(chǎn)管理提升帶來很大幫助，更為企業(yè)如何實現(xiàn)針織面料的智能化生產(chǎn)提供具體的理論依據(jù)。

[1]吳迪.把握行業(yè)特點大力推進紡織智能制造[J].紡織服裝周刊,2015,No.7402012-13.

[2] 紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃[J].紡織科技進展,2016,No.190 11 2-4.