陳新鶴 海 洋 李光海 宋均燕

(1.新疆溢達(dá)紡織有限公司，新疆烏魯木齊，830054；2.昌吉溢達(dá)紡織有限公司，新疆昌吉，831100)

近年來，智能制造已成為紡織業(yè)轉(zhuǎn)型升級的突破口和重點領(lǐng)域[1]。以智能生產(chǎn)線為代表的生產(chǎn)過程智能化是智能制造的核心，生產(chǎn)過程控制的信息化程度直接決定了工廠的智能化程度。隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的興起，ERP等管理軟件的應(yīng)用不斷推廣，功能日臻完善，并采用了一系列新的應(yīng)用模式，更多地與PDM、MES等應(yīng)用系統(tǒng)集成，CRM、SCM在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下更好地發(fā)揮了作用，企業(yè)管理信息化開始步入集成、應(yīng)用的新階段。

以昌吉溢達(dá)紡織有限公司為例，該公司于2016年建成的全流程智能紡紗示范項目，為目前國內(nèi)智能化程度最高的全流程集聚紡生產(chǎn)線之一。項目引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備供應(yīng)商智能化生產(chǎn)設(shè)備，建成一條集自動化、智能化、信息化于一體的現(xiàn)代化棉紡生產(chǎn)線[2]。和傳統(tǒng)紡紗生產(chǎn)線相比，工廠管理在信息化方面進(jìn)步顯著，信息傳遞更加及時準(zhǔn)確，停機等待時間減少，甚至能提前預(yù)警和排除設(shè)備故障，手工報表越來越少等。但也存在生產(chǎn)線上分布的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)較多，分別有來自不同生產(chǎn)廠家的蛛網(wǎng)系統(tǒng)、粗細(xì)聯(lián)調(diào)度系統(tǒng)、絡(luò)筒機管理系統(tǒng)、自動包裝管理系統(tǒng)、絡(luò)筒清紗器專家系統(tǒng)、全面測試中心等。這些獨立的數(shù)據(jù)信息系統(tǒng)分布分散，不利于生產(chǎn)管理。需要整合各設(shè)備廠商的軟件系統(tǒng)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的集成，為生產(chǎn)運營提供高效、便捷的數(shù)據(jù)信息。為此，構(gòu)建了溢達(dá)集成信息監(jiān)控系統(tǒng)(以下簡稱IMS)，以實現(xiàn)完整的信息流、資源優(yōu)化配置、輔助遠(yuǎn)程監(jiān)控，從而實現(xiàn)自動化車間的智能化管理。

1 IMS的構(gòu)架

IMS的基本框架如圖1所示。在采集層主要實現(xiàn)與設(shè)備層的對接(含ERP系統(tǒng)對接)；業(yè)務(wù)層分(準(zhǔn))實時監(jiān)控和事后分析(KPI)、電子看板及移動應(yīng)用等4大塊功能，并提供預(yù)警、報警功能，包含的業(yè)務(wù)監(jiān)控有設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)狀態(tài)監(jiān)控、能源使用情況監(jiān)控、質(zhì)量在線監(jiān)控、環(huán)境監(jiān)控和訂單跟蹤等；系統(tǒng)管理為基礎(chǔ)設(shè)施層，實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能；接入層實現(xiàn)系統(tǒng)使用者的接入，接入方式包括PC接入、PAD接入、MOBILE接入，不同接入方式實現(xiàn)的功能有不同的裁剪。

2 IMS的功能

以IMS為平臺，使車間內(nèi)部的人、機、料、法、環(huán)等生產(chǎn)要素實現(xiàn)互聯(lián)、互通、互動，進(jìn)一步邁向智能化。IMS作為車間實現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”的核心，其強大的融合性與可擴(kuò)展性也使得車間真正成為了生產(chǎn)過程實時調(diào)度、設(shè)備狀態(tài)與效率在線監(jiān)控、產(chǎn)品質(zhì)量線上精準(zhǔn)把控、車間環(huán)境智能監(jiān)測、設(shè)備與生產(chǎn)聯(lián)動協(xié)同的信息化、智能化紡紗工廠，在降低勞動強度的同時，有效提升了生產(chǎn)效率與產(chǎn)品質(zhì)量[3]。

2.1 車間看板管理

系統(tǒng)采集和處理后的數(shù)據(jù)顯示在車間中的數(shù)據(jù)看板上，可向一線生產(chǎn)工人及管理人員提供基本的生產(chǎn)情況數(shù)據(jù)，各層管理人員還可通過安裝APP的方式，在手機和電腦終端查看相關(guān)信息。如監(jiān)控和對比生產(chǎn)效率走勢；監(jiān)控和對比各班各工序?qū)嶋H產(chǎn)量情況；實時在線監(jiān)控各工序不同機臺停機故障情況和報警，方便生產(chǎn)和設(shè)備保障人員第一時間發(fā)現(xiàn)車間各工序停機機臺并解決問題，減少產(chǎn)量損失影響；實時在線監(jiān)控細(xì)紗工序總斷頭數(shù)，細(xì)紗千錠時斷頭數(shù)，空錠和壞錠數(shù)量。

2.2 關(guān)鍵績效指標(biāo)

生產(chǎn)效率為監(jiān)控紡紗廠生產(chǎn)效率完成情況的核心指標(biāo)。影響因素包括設(shè)備、工藝、操作、原料、環(huán)境等方面?？梢酝ㄟ^保證設(shè)備的完好性，采取合理的工藝提高速度，減少細(xì)紗斷頭，減少毛羽，提高設(shè)備維修人員、擋車工、落紗工的勞動效率等措施來提高產(chǎn)能。耗棉系數(shù)為紡紗廠合理控制原材料(棉花)的損耗與浪費，節(jié)約制造成本提供有力的數(shù)據(jù)支撐。實時平均紗線號數(shù)的統(tǒng)計可為前后工序生產(chǎn)線的平衡提供重要依據(jù)。機臺責(zé)任人管理可通過員工綁定機臺，了解每個員工的工序及工作量，判定員工的工作能力。產(chǎn)量查詢?yōu)樯a(chǎn)相關(guān)部門提供各種統(tǒng)計時間長度的總產(chǎn)量指標(biāo)，參與成本控制和勞動生產(chǎn)率統(tǒng)計。同時也為前后工序生產(chǎn)線的平衡提供重要依據(jù)。

2.3 效率分析

通過匯總、分析各工序停機及故障時間，掌握各工序生產(chǎn)設(shè)備運行規(guī)律，制定常發(fā)性、規(guī)律性故障應(yīng)對措施，將質(zhì)量變異、設(shè)備故障消滅于萌芽狀態(tài)，提高設(shè)備生產(chǎn)效率。通過對細(xì)紗機的總斷頭數(shù)、千錠時斷頭數(shù)、壞錠數(shù)進(jìn)行監(jiān)測、分類、匯總，實時展示細(xì)紗機生產(chǎn)狀況，及時了解、處理壞錠等異常情況。通過二級子系統(tǒng)抓取各班的匯總產(chǎn)量，分析掌握當(dāng)班的實際生產(chǎn)量，可以根據(jù)不同的時間段來匯總分析各班的運行情況，提高員工的積極性。按照每月生成各工序制成率報表和趨勢圖，用于對比分析，有利于更好地降低耗棉系數(shù)。按不同時間段，不同工序匯總統(tǒng)計機臺效率，以便進(jìn)行趨勢分析，提高設(shè)備利用率，進(jìn)行前后生產(chǎn)工序的平衡和預(yù)警。

2.4 其他功能

員工績效管理功能匯總員工每天所擋機臺的產(chǎn)量來核算員工績效。通過子網(wǎng)系統(tǒng)抓取的機臺產(chǎn)量，根據(jù)人員排班、排機將產(chǎn)量匯總于所擋機臺的操作工，根據(jù)匯總的產(chǎn)量輪班排名來核算績效。設(shè)備管理功能實時顯示工廠的設(shè)備狀態(tài)，當(dāng)機器設(shè)備為紅色、黃色時將鼠標(biāo)移到此設(shè)備即可展示報警原因，單擊設(shè)備可進(jìn)入到機臺詳細(xì)信息頁面。通過設(shè)備報警原因分析，及時、準(zhǔn)確予以處理，提高設(shè)備生產(chǎn)效率。日志查詢功能主要是班別排班查詢、人員排班查詢和人員排機查詢等歷史數(shù)據(jù)的查詢與管理。半制品控制功能可實時提供車間半制品數(shù)據(jù)，保證前紡和后紡供應(yīng)平衡，按不同時間段自動生成半制品報表，自動生成月底盤存報表。

3 IMS的應(yīng)用

3.1 生產(chǎn)管理方面

在生產(chǎn)管理方面，能夠?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的可視化，車間一線現(xiàn)場管理工程師利用這些可視化的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析來指導(dǎo)和優(yōu)化生產(chǎn)。此外在改紡流程優(yōu)化和實現(xiàn)無紙化辦公方面，信息系統(tǒng)的應(yīng)用也助力不少。

以優(yōu)化改紡流程為例，傳統(tǒng)的改紡流程需要超過4個部門，10多人參與，一個小小的細(xì)紗改紡可能需要將近1.5 h才能完成，中間存在著參與部門多、信息傳遞不及時、等待時間長等諸多痛點，且所有的聯(lián)系單均是人工紙質(zhì)傳遞，效率低下。借助IMS，我們對傳統(tǒng)的改紡流程進(jìn)行優(yōu)化，大幅減少參與部門與人數(shù)，所有紙質(zhì)聯(lián)系單均以系統(tǒng)用電子聯(lián)系單的方式代替。與傳統(tǒng)改紡流程相比，節(jié)約超過60%的改紡時間，員工行走路程減少80%，效果提升明顯。

3.2 設(shè)備管理方面

無論是在單錠監(jiān)控系統(tǒng)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、故障信息匯總、分類解決，還是紡紗專件更換周期追蹤等方面，IMS起到了至關(guān)重要的作用，可以追蹤當(dāng)班細(xì)紗連續(xù)斷頭超過3次或5次的錠子以及時檢修維護(hù)；對于快到周期的專件提前發(fā)出預(yù)警，減少專件超期帶病工作帶來的麻煩，建立一套完整的數(shù)據(jù)分析體系，以期挖掘基礎(chǔ)數(shù)據(jù)價值等。

以設(shè)備故障檢修為例，檢修流程對比如圖2所示。傳統(tǒng)生產(chǎn)線發(fā)生設(shè)備故障，一線擋車工會根據(jù)情況報告給保全工，保全工修理完畢之后會通知擋車工開車，擋車工再找工藝員取樣做試驗，試驗合格后開具開車單才能正式開車運行，中間存在著大量的等待和找人時間，同時保全工故障處理時間不可控，全憑個人經(jīng)驗和當(dāng)天狀態(tài)。而借助IMS，對于發(fā)生的故障，車間現(xiàn)場管理工程師會作出及時準(zhǔn)確的判斷，對于簡單的故障，自己解決；對于較為復(fù)雜的故障，聯(lián)系設(shè)備解決，設(shè)備解決后再開車，對于已經(jīng)發(fā)生過的故障可通過系統(tǒng)直接找到相應(yīng)的解決辦法，對于沒有發(fā)生的故障，通過總結(jié)后錄入系統(tǒng)，逐步形成一套完整的設(shè)備故障處理知識體系，大大減少故障停機維修時間，不斷提升車間生產(chǎn)效率。

圖2 設(shè)備故障檢修流程對比

3.3 人員管理方面

借助IMS，可以改變員工巡回路線，優(yōu)化排班管理，分析員工特點，合理匹配崗位等。員工績效考核不再存在傳統(tǒng)管理過程中的不公平現(xiàn)象，而是直接通過系統(tǒng)導(dǎo)出的多維度數(shù)據(jù)來比對，清晰透明，高效公平。

以員工巡回路線改變?yōu)槔?，人員值車巡回路線和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析對比如圖3所示。傳統(tǒng)紡紗車間里面，細(xì)紗員工都是巡回找斷頭、接頭；應(yīng)用IMS的單錠監(jiān)控模塊，員工能夠準(zhǔn)確定位到自己所負(fù)責(zé)機臺的斷頭分布情況，從而做出合理的路線規(guī)劃，更加精準(zhǔn)地接頭，減少延時斷頭，提高效率，減輕了勞動強度。

圖3 人員值車巡回路線和數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析前后對比

3.4 質(zhì)量管理方面

經(jīng)過不斷的摸索與實踐，依托USTER測試儀器及系統(tǒng)，建立了一套完整的質(zhì)量管理體系，質(zhì)量信息流結(jié)構(gòu)清晰、流動快速，能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)量問題快速響應(yīng)，快速做出正確的決策。

測試數(shù)據(jù)整合，實現(xiàn)質(zhì)量信息流的流動。我公司智能實驗室打破原有的各類USTER試驗儀器測試數(shù)據(jù)相互獨立的壁壘，通過“全面測試中心”，實現(xiàn)半制品WIP離線測試、絡(luò)筒專家系統(tǒng)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)的整合與處理，真正意義上實現(xiàn)了各類質(zhì)量數(shù)據(jù)聯(lián)動，為質(zhì)量員提供了決策所需的數(shù)據(jù)。

定制化報表推送，更快更準(zhǔn)確地作出決策。紡紗廠受益于數(shù)據(jù)處理及傳感器技術(shù)的發(fā)展，每天都會產(chǎn)生大量的質(zhì)量信息數(shù)據(jù)，復(fù)雜且多樣，在智能實驗室，依托“全面測試中心”能夠在第一時間篩選出關(guān)鍵KPI數(shù)據(jù)，加以分析并作出決策，紡紗廠質(zhì)量員能夠?qū)⒏嗟臅r間用來思考、改善，不用花費大量時間遴選有用數(shù)據(jù)。

異常數(shù)據(jù)報警-防呆法，全面監(jiān)控質(zhì)量數(shù)據(jù)。智能實驗室在監(jiān)控半制品WIP及絡(luò)筒清紗器在線數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，針對生產(chǎn)中的異常數(shù)據(jù)(異常數(shù)據(jù)體現(xiàn)為質(zhì)量超標(biāo)和質(zhì)量指標(biāo)波動)進(jìn)行報警，打破原有的數(shù)據(jù)上下限異常報警模式，結(jié)合數(shù)據(jù)趨勢穩(wěn)定性報警來加強監(jiān)控。進(jìn)行全面的控制能夠預(yù)防和監(jiān)測質(zhì)量的異常，保證紗線質(zhì)量。

模擬布面。智能實驗室涵蓋了從棉纖維檢測、半制品WIP測試、成品紗測試、專家系統(tǒng)在線質(zhì)量監(jiān)控等各個方面，是整個紡紗廠質(zhì)量控制的心臟?；诟黝惤换?shù)據(jù)的分析、建模，結(jié)合USTER多年紡紗的經(jīng)驗，“全面測試中心”從織物外觀、織造性能、抗起毛起球三個方面實時對紗線進(jìn)行等級預(yù)判，同時在線生成紗線黑板及模擬布面，使得紗線在生產(chǎn)過程中就能夠?qū)崟r預(yù)測布面表現(xiàn)。

4 展望

集成信息監(jiān)控系統(tǒng)從搭建、試運行、不斷更新到正式投入使用與逐步應(yīng)用的過程中，我們走了很多彎路，最終取得了卓越的成效。但無論是智能化設(shè)備的使用，還是集成信息監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用，先進(jìn)的生產(chǎn)線都要有與之相匹配的現(xiàn)代人才培養(yǎng)模式，建立人才培訓(xùn)中心，實現(xiàn)知識管理，逐步實現(xiàn)由傳統(tǒng)擋車工向現(xiàn)場管理工程師的轉(zhuǎn)變；打破人員、設(shè)備和數(shù)據(jù)之間壁壘，實現(xiàn)人機結(jié)合，向著精益大生產(chǎn)的創(chuàng)新管理模式發(fā)展，這是未來工廠管理的發(fā)展方向；不管是自動化、信息化還是智能化、智慧化、無人化，工廠的基礎(chǔ)管理與建設(shè)依舊很重要?；ヂ?lián)網(wǎng)時代也是數(shù)據(jù)信息爆炸的時代，每條生產(chǎn)線都能帶來無盡的數(shù)據(jù)與信息，唯有將數(shù)據(jù)與信息轉(zhuǎn)化為價值，升華為智慧，才能讓紡織智能化工廠“數(shù)盡其用，智慧轉(zhuǎn)型”。