智能紡紗:細紗單錠監測網絡技術,助力實現真正數字化

2021-04-30 16:37

空無一人的車間,上萬紗錠歡快地高速旋轉,輸送、換卷、接頭、檢測、落紗、碼垛各工序都在有條不紊地自動進行……這樣的場景,不久將呈現在各大紡紗企業的生產現場。應用智能紡系統改變了企業原有的管理模式和管理思維,使人、設備、軟件系統融為一體,互聯互通。夢想不再遙不可及,同心共筑經緯篇章。兩化融合產研攜手,民族品牌凱悅助力。


2018年8月15日,經緯智能紡織機械有限公司(以下簡稱“經緯智能”)揭牌的消息引起了行業高度關注,納入經緯智能管理范圍的企業主要是與棉紡成套設備生產和服務高度關聯的企業,旨在優化布局提升集約化管理水平,并進一步推進公司發展戰略,立足客戶打造企業核心競爭力。


經緯智能董事長管幼平提出發展新起點,確立了“241”發展戰略,即圍繞提供**顧客解決方案和加快企業內部結構調整的“兩條主線”,著力提升技術創新能力、制造能力、服務能力、內部管控能力的“四種能力”,實現成為世界**紡織機械旗艦企業、成為世界**棉紡織機械成套產品供應商的“一個目標”。


大力推進精益研發 全面發展智能紡紗


經緯紡織機械股份有限公司榆次分公司(以下簡稱“經緯榆次”),前身是建國初期國家重點建設的**座現代化紡機制造企業——經緯紡織機械廠。從“全部依賴國外”到“中國制造”,可以說,經緯榆次在中國紡機行業的發展史上寫下了濃墨重彩的一筆。值得驕傲的是,歷經60多年的傳承和發展,經緯榆次持續在為振興中國紡機工業而續寫華章、引領發展,以不斷創新的產品助力中國紡機行業提升國際話語權。經緯榆次所承擔產品在全流程智能紡紗中起著至關重要的作用,近年來,經緯榆次以智能制造為關注焦點,推進信息化和工業化的深度融合;強化研發項目的工藝評審,加強新產品轉批工藝策劃,集中解決加工技術、質量、效率等方面的問題;并以“公司工藝方案+專業設備供應商制造能力”的思路,打造專機和智能化、自動化專業生產線,提升核心產品、核心部件、關鍵零部件的制造質量。通過標準化、模塊化生產,大大提高了零件的通用性、產品零部件制造質量和生產效率,從而提高了高端定制化和大規模定制化生產能力,滿足了客戶的個性化需求。


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經緯榆次“精益研發”理念,是指在做好產品技術檔次和市場定位的前提下,設計之初就考慮控制成本、易制造以及將質量風險控制到最低。在深化推進過程中,運用模塊化設計思路和并行工程思想,打通技術壁壘,實現技術、資源、知識共享,在繼承的基礎上進行創新,集中有限資源在關鍵技術節點上取得快速突破,縮短研發周期,加快產品推向市場的速度。2015年,經緯榆次首次將“精益研發”提升到公司的戰略高度,取得了很多方面的成效:2015年JWF1562E型全電子智能細紗機的成功驗收,推動了經緯榆次與山東魏橋項目102臺JWF1562E產品的合作;新疆天虹項目推出的JWF1569T型帶集體落紗電子升降細紗機電氣控制系統,尤其是開發了智能預警、精確計數落管電子系統等并適合于高速,得到了天虹的高度評價;武漢裕大華項目被工信部評為全流程智能紡紗模式應用項目,將其打造成國內首條全流程夜間無人值車智能工廠示范線;與江南大學多通道數碼紡紗技術戰略合作開發的JWF1551型細紗機,推進三元色耦合智能紡紗技術的研究,可以采用三種顏色的基紗在最短時間內紡制不同顏色、不同品種的花式紗;單錠在線監測網絡技術已被越來越多的廠家認可,其能精確監測每錠的錠速、斷頭狀態、斷頭次數、以及接頭時間、是否弱捻等工作數據,及時發現細紗斷頭并通過光電信號顯示斷頭錠位,給細紗生產管理帶來前所未有的革新;搭建紡機電控電磁兼容性仿真試驗平臺,為產品的設計開發、提升改進,提供極大的便利;“細紗機仿真試驗平臺”的進一步完善,可方便進行細紗電氣系統的優化,完成新功能、新工藝的試驗開發工作,同時可對細紗機整機電控軟件進行全面模擬測試,確保細紗機穩定可靠運行,減少服務費用,降低售后服務成本;紡機電氣平臺信息化建設項目利用Eplan軟件完成包含電氣原理圖、報表、三位機柜布置與布線的項目圖紙,縮短電氣設計的制圖時間,保證制圖的準確性,一致性,解放設計人員繁重的制圖工作,工作重點轉移到應用和實踐上來,縮短工藝準備流程,提高企業對市場的快速反應能力,提高企業效率。


傲人的成績離不開經緯榆次大力推進的“精益研發”產品開發理念,談到公司對于當前產品智能化升級行動的關鍵點和難點,經緯智能副總工程師、技術中心主任李增潤表示:我們會以在各大企業新上項目為契機,以電子加捻、電子牽伸、電子升降及單錠監測技術為關鍵技術,來重點突破產品智能升級,使全自動全電子智能化技術商品化。并且在今后要努力攻克智能配電、適應多品種開發專件模塊、全面實現網絡集控系統的技術難點。


單錠監測網絡技術 助力紗廠智能先行


隨著信息化時代的不斷深入發展,以智能化為主要特點的傳感器,已經成為各國經濟發展的先導性、戰略性產業之一。作為信息產業的重要神經觸角,傳感器是新技術革命和信息社會的重要技術基礎,廣泛應用于各行各業。智能傳感器在監測及自動控制系統中具有相當于人的五感(即視、聽、嗅、味、觸等)的重要作用。自動化系統的功能愈全,系統對傳感器的依賴程度也愈大。而對于紡織行業智能化的發展,傳感器的作用日益凸顯。智能化最重要的特點是將智慧融入到實體系統中,智能化系統需要具備動態感知、智慧識別和自動反應三大要素,其中動態感知就需要依靠傳感器來感知變化,傳感器對于信息實時獲取來說特別重要。傳感器技術的發展促進了紡織行業數字化、信息化、網絡化的發展。因此,談到經緯榆次的智能化之路,就不得不提到與其緊密合作研發細紗單錠監測技術的杭州凱悅電子有限公司。

   

杭州凱悅電子有限公司專業從事傳感器研發、生產、銷售和技術服務的20多年來,其開發的細紗機單錠監測細紗單錠監測系統是在2014年國內市場空白,無任何參考數據或借鑒產品的前提下,通過市場調研,依據客戶提出的要求,總結出8+1功能,與經緯紡機的e系統無縫對接,自主研發成功細紗單錠監測系統。經緯榆次為了進一步發揮單錠監測系統的作用,除了植入經緯e系統外,同步研發車間版網絡系統和遠程監控系統,為后續實現真正的數字化和云網絡奠定了堅實的基礎。


1 細紗單錠監測系統


細紗工序中最基礎的考量指標就是斷頭率。目前大多數紗線企業在細紗工序中都是用人工巡檢的方式發現斷頭斷紗,進而處理。如果未及時處理斷紗,就會繼續造成原材料的消耗。為了及時快速處理斷紗,就得增加人工或提高工人勞動強度。根據以往的研究表明,細紗工序30%~35%的斷頭是由5%的錠子造成的,細紗單錠產品的成功研發,實現了能夠及時發現斷頭地點,進而提高產品質量、減少損耗、提高工人勞動效率的目的,而在實際應用中還可與工廠的智能控制與監控相連,實時監控每個錠子的情況,為集中控制,優化管理提供有力的支持。

   

細紗單錠傳感器是整個細紗單錠監測系統的最重要硬件組成。它對鋼絲圈轉速的測量數據是整個系統的基礎,使得每一個錠子的監測成為可能。與市場上同類的產品相比,凱悅細紗單錠監測系統所用傳感器具有結構合理、檢測距離長、可低速響應等特點。

   

(1)結構合理。凱悅單錠監測傳感器的結構是幾經測試與試驗,最終定型的。其異形結構在可靠檢測鋼絲圈速度的同時,不影響操作人員的各項操作動作,尤其是接斷紗的動作。

   

(2)監測距離長。采用專利的設計電路,對監測放大電路不斷優化。凱悅的單錠監測傳感器監測距離長,這樣在安裝位置上可以留有很大的余量,為生產企業更換紗線品種更換鋼絲圈后,不必再一一調整單錠監測傳感器安裝位置,大大減少了生產、維護所需要的時間。

   

(3)可低速響應。在鋼絲圈轉速較低時,即進入工作狀態。

   

細紗單錠監測系統的工作原理:通過安裝在每個錠子上的磁性傳感器監測環錠紡中鋼絲圈的運轉速度,從而監測每個錠子的運轉情況,得出各種細紗工序中需要的數據(例如錠子速度、產量、斷紗次數、斷紗時間、弱捻位置、落紗留頭率等參數),做出相應預先設定的判斷。具體通過LED指示燈、人機界面或無線遠程傳輸到集中控制室等方式顯示。其中遠程集中控制顯示方面,凱悅的細紗單錠監測系統留有無線通訊接口,為經緯榆次進一步實現遠程智能控制提供可靠的條件。


2   強大的e系統組合功能

   

杭州凱悅的細紗單錠監測系統,設計之初就是與經緯紡機的e系統無縫對接的。經緯e系統在細紗工序中的計算與統計功能,都是以單錠傳感器采集的數據為根本。但其本身強大的功能,使得在軟件中可以得到傳統細紗工序中想要得到的一切數據,為企業提高產品質量,提升管理水平,提供了強有力的支撐。主要能提供生產管理數據和設備維護數據,其中生產管理數據主要包括紡紗產量、錠速、捻度、生產效率等等,設備維護數據主要包括斷紗位置、斷紗次數、當前弱捻、歷史弱捻、千錠時斷紗、落紗留頭率等等。


3 車間版網絡系統+ 遠程監控系統

   

為了進一步有效利用單錠監測系統采集到的各類數據,除了發揮好原有功能的基礎上拓展更多的功能,經緯榆次又研發了車間版網絡系統,并利用遠程監控系統實現工廠智能化網絡集控,為紡紗廠徹底實現智能化提供了技術支撐。2018年,這項技術已在江蘇大生集團進行試用,目前已取得初步成效。


經緯智能副總工程師、技術中心主任李增潤自信的表示:單錠檢測系統+車間版網絡系統+遠程監控組合而成的細紗單錠在線網絡監測系統目前占據行業技術空白,具有絕對的市場優勢和競爭力。未來還將繼續進一步深入開發和優化單機的智能化、車間智能化、工廠智能化網絡集控技術,實現紡紗廠的徹底智能化。


單機網絡無縫聯通 增效挖潛有聲妙評


   

2015年以來,凱悅細紗單錠監測系統+經緯e系統地無縫對接產品已成功簽訂了大生集團、如意集團、魏橋集團、無錫一棉、新野股份、南陽集團、武漢裕大華集團、河南永安紡織等系列重大合同項目,囊括了國內幾乎所有高端客戶訂單,取得了規?;膽?。通過各大企業的實際應用反饋,得到了一致的認可和好評!


江蘇大生集團的“國家智能制造裝備發展項目數字化紡織車間”于2015年10月23日順利通過專家組驗收。其中該數字化紡紗車間中經緯紡機的JWF1562EJM型細紗機使用細紗單錠監測網絡系統,共為45 600錠。江蘇大生集團有限公司數字化車間主任陳建:最早引進的細紗單錠監測系統在定向擋車、定向維修方面發揮了最實用的效果,凸顯了單錠管理的優勢,幫助企業根據監測數據分析,制定更為精準的績效考核評價體系。2018年,經緯榆次在原單錠監測系統功能的基礎上又研發了車間版網絡系統,可實現數據驅動和智能預測兩項功能,在此基礎上,引入遠程監測系統,可進一步實現無人化值守車間。


數據驅動功能是利用采集原始大數據,圍繞成本、質量、效率、設備運行等情況數據進行智能分析,為車間實現狀態維修提供了支持。新時期,對于數字化車間,設備的維修保養方式已經打破原有的傳統模式,主要原則是在盡量減少停車的前提下,根據設備機臺運行的情況制定檢修項目,形成檢修周期。而單錠監測相關技術的出現及功能的拓展,更高效率地支撐了這種新型的維修模式,為進一步提升機臺運行效率和質量奠定了堅實的基礎。智能預測功能是對24 h各工序、各機臺的運行情況進行智能排查,對各部位運行狀態,通過計算機模擬、預測,參與人工智能決策。比如預測換粗紗的時間,并進一步安排后續的生產動作等。

   

陳建表示:希望未來的智能化產品能夠實現更多的拓展功能,幫助企業在用工、成本、質量、管理、工藝優化等方面實現進一步增效挖潛。


如意集團副總裁,如意科技時尚執行總裁司守國:近些年來在細紗工序上出現的單錠監測系列產品的應用日益成熟,該產品的應用是細紗工序實現智能化控制的必要條件,可在降耗、減人工、優化管理等方面為企業提供幫助,助力提升紗廠自動化。2015年,我們選擇凱悅與經緯配套研發的細紗單錠監測系統30 000錠,在幾年的實際應用中,它為我們企業的細紗工序帶來了極大的變化。首先紗線質量得到了良好的監測與管控,各類監測數據一目了然;后續軟件的開發、各類數據的計算、清晰視圖表格,使得我們很輕易就能掌握紗線的質量情況;而眾多功能的存在,可以幫助我們去提升紗線質量,比如單錠斷頭LED指示功能,不僅能有效減少斷頭發生,還能用來判定錠子的狀態,幫助生產維護人員及時處理壞錠、弱捻錠等問題。其次使得細紗工序中每個工種的工作效率都有顯著的提高,在減輕巡檢人員、設備維護人員等工人勞動強度的同時,也給工廠帶來可觀的效益。其三可以幫助企業量化各工種工作指標,對于工人工作的強度與效果一目了然,可以消除各工種之間的矛盾,提升工作效率和管理水平。其四杭州凱悅細紗單錠監測系統可通過無線通訊把細紗錠子情況實時傳遞給中控室,e系統軟件的應用甚至APP的應用,讓每個企業管理者實時地了解細紗工藝的生產情況??杉皶r調度安排,這樣對于一個企業的管理水平是質的飛躍。


無錫一棉紡織集團有限公司總經理助理季承:我公司于2016年在62臺JWF1572JM型細紗機上安裝細紗單錠監測系統共65 472錠。單錠監測系統的應用使得細紗工序每個工種的工作效率都有顯著提高,減輕工人的勞動強度。擋車工巡回,可通過LED指示燈的顯示方便快捷的找到斷紗錠子及時處理,有效減少斷紗時間,減少消耗,提高產量;設備維修人員通過LED指示燈的顯示,有效判定錠子是正常錠子、斷頭錠子、低速錠子還是不良錠子,通過各類錠子狀態統計,及時處理壞錠、弱捻錠,有針對性的進行設備維護,提高效率,減少斷頭產生,提高產品質量;管理人員可以實時了解細紗工序的生產情況,及時評價設備維護及擋車工巡回操作。以單錠監測系統為基礎,通過e系統的統計數據,可實時查看細紗工序生產管理數據,如產量、錠速、生產效率、千錠時斷紗、落紗留頭率等等,合理有效地調度安排,提高產品質量,提升管理水平。


關于細紗單錠監測系統的功能優化方面,季承表示:經過兩年的使用實踐,我們希望該款產品將在縮短單錠狀態的刷新周期、提供實時錠速、單獨統計單臺平均斷頭率等方面進行進一步優化,幫助企業更好地實現高效生產。


新野集團副總經理李軍旺:隨著紡機科技的發展,市場環境的變化,我們迫切地需要采用新型的機械設備、新型的管理方法,激發企業健康的活力。2016年底,出于提高設備科技含量,減少用工成本,提高企業現代化管理水平的考慮,我公司安裝使用了配套于經緯紡機e系統的杭州凱悅電子有限公司的細紗單錠監測系列產品,共117 600錠。該產品自應用以來,取得了良好的使用效果。首先在整體故障率方面就非常好,目前近兩年時間,細紗單錠監測產品傳感頭故障損率在十萬分之五,控制器故障率在千分之二以內;與經緯e系統相融合,這樣基于對單個錠子的數據分析與整個細紗機各個點的數據一起構成強大的系統。這個系統有顯示、有數據、有統計,這樣的智能化分析功能給企業管理上帶來了非常大的便利。當細紗單錠監測成為了一個數字化系統就能實現更加豐富的功能,它可以實現斷紗報警、弱錠、空置、壞錠、錠速監測、千錠時斷頭、落紗留頭率、接頭管理時間和監測網絡化等8+1功能,具體可分為三大類:直接報警功能、統計分析報警功能、管理數據功能。這些功能為企業帶來的不僅僅是便捷與效益,更帶來的是一種習慣性的改變。它幫助企業了解了設備與人員在操作上的各個信息,是企業適應時代發展的體現。

     

源于企業使用實踐,談到對于產品功能的優化方面,李軍旺表示:自使用該產品以來,毋庸置疑受到了擋車工、機修人員、工藝人員、基層管理人員的青睞,產品的質量與產量自然有了一個提升。細紗單錠監測產品與e系統的對接,對于企業來講更像一個平臺。如何使用好、利用好還需要我們發揮自己的創造性。今后各個物聯網絡的建立是大趨勢,企業管理要有突破性的進展,一定是來源于物聯網絡的建立。利用單個錠子采集來的數據做更多的事情,還需要各方共同努力去思考。


河南南陽紡織集團有限公司副總經理邱萬福:凱悅單錠監測系統在我公司使用了已經近一年時間,是安裝在JWF1562型細紗機上,共100 000錠。在使用過程中,該系統具備了統計設定、當前斷紗、歷史斷紗、千錠時斷頭、落紗留頭率、單錠速度、當前弱捻、歷史弱捻、當前空錠、歷史空錠、當前不良錠、歷史不良錠、生產效率、精確產量、實時在線電耗等菜單功能。使用近一年時間,發揮了應有的使用效果:擋車工看臺數由6臺提升至12臺;千錠時斷頭數由20根降低至11根;落紗留頭率由90%~95%提高到98.6%~99.5%;每月弱捻紗次數由12次降低0次;每12 h每臺車的回花量由1.9 kg降低至1 kg;兩運轉每班無效巡回時間由8 h減少至4 h;細紗錠速由16 000 r/min提升至18 000 r/min,產量平均提升13.8%。今年才開始聯機使用經緯e系統,與細紗單錠監測系統對接使用,除了原有的使用優勢外,在管理方面,如產量統計、運轉考核、訂單化管理、維護設備管理等方面更為便捷化,為智能化打下了基礎。

   

談到對于細紗單錠監測網絡系統后期功能的拓展方面,邱萬福表示:希望該產品未來能夠顯示單錠噸紗電耗監控、建議增加強捻紗監測與統計、實時監控機臺兩面前中后牽伸情況、對設備運轉狀態如溫升、振動等異常狀況的監測等功能;另外在車間生產管理的智能化網絡化方面,希望能進一步拓展功能。


經緯未來智能紡布局


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中國紡織機械協會總工程師祝憲民認為,智能制造是中國制造2025的核心。智能制造不僅僅是互聯網技術在工業領域的延伸,而是要構建一個人與物相連、物與物相連的大連接世界。按照智能制造工程實施方案,智能制造分為離散型數字化制造、流程型智能制造、網絡協同制造、大規模個性化制造、遠程運維服務5大模式。智能化的生產系統要實現人、機、物的互動;物流、數據流要并行;傳感、檢測、物流都要實現智能。未來為了充分滿足個性化需求訂單,還需要建設智能化的銷售系統,實現對訂單的預測,對訂單、目標、計劃進行智能匹配,對標準化訂單、定制化訂單和個性化訂單智能匹配。

   

2018中國國際紡織機械展覽會暨ITMA亞洲展覽會期間,經緯智能展出的棉紡成套設備以其“智能化、數字化、高速高效高質、綠色節能”等顯著特征贏得來自世界各地觀眾的廣泛青睞。經緯智能董事長管幼平先生在接受《棉紡織技術》采訪中談到,智能化至少包含兩個方面:一是產品智能化,二是生產過程智能化。經緯智能推行“精益研發”,從內部生產過程智能開始,針對主機以及關鍵部件進行智能化生產改造。通過連續化和智能化的生產線,保證其穩定性與可靠性,從而保證智能化產品的可靠與穩定。

   

智能化的發展,經緯智能在用行動踐行。管幼平滿懷信心地說,經緯智能不忘初心,通過努力,關注企業效率、關注設備能耗用工的同時,關注改善紡紗環境,讓紡織業成為年輕人喜歡的行業,紡織從業者成為受人尊重的職業,而我們每一個紡織人也必將成為智能工廠這一夢想的***、參與者和實現者。


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