P.Vora A.Powar

1.D.K.T.E.社會(huì)紡織工程研究所（印度）

2.國(guó)立高等紡織工藝學(xué)校（法國(guó)）

3.法國(guó)里爾第二大學(xué)（法國(guó)）

作為一項(xiàng)新興技術(shù)，物聯(lián)網(wǎng)（IoT）有望改變紡織工業(yè)許多現(xiàn)有系統(tǒng)（如運(yùn)輸系統(tǒng)和制造系統(tǒng)等）的操作和作用。若干工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目被引入農(nóng)業(yè)、食品加工業(yè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、安全監(jiān)測(cè)及其他領(lǐng)域。迄今為止，物聯(lián)網(wǎng)一直在物流、制造業(yè)、零售業(yè)和制藥等行業(yè)備受青睞。隨著無(wú)線通信、智能手機(jī)和傳感器接口技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備或智能對(duì)象被納入物聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)前是將物聯(lián)網(wǎng)融入紡織制造業(yè)／紡織廠的黃金時(shí)期。如圖1所示，制造業(yè)物聯(lián)網(wǎng)體現(xiàn)了信息技術(shù)與制造業(yè)的融合。

無(wú)法預(yù)測(cè)的定制訂單在高峰時(shí)期可能會(huì)給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)困難，導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間的等待，進(jìn)而對(duì)消費(fèi)者產(chǎn)生潛在的負(fù)面影響。但另一方面，這些訂單又可以幫助企業(yè)增加收入和競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，改善現(xiàn)金流，減少浪費(fèi)。大規(guī)模定制還可以為產(chǎn)品開(kāi)發(fā)、在線營(yíng)銷(xiāo)和有關(guān)活動(dòng)提供有價(jià)值的數(shù)據(jù)。數(shù)字傳感器和智能標(biāo)簽的采用，可提供可視性與靈活性，并控制產(chǎn)品流程，制造業(yè)、供應(yīng)鏈物流將受益于此。大規(guī)模定制將通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)、傳感器和智能分析實(shí)現(xiàn)。

圖1 信息技術(shù)與制造業(yè)的融合

1 工業(yè)4.0的發(fā)展及其對(duì)紡織工業(yè)的貢獻(xiàn)

買(mǎi)方的主導(dǎo)作用可能會(huì)繼續(xù)決定未來(lái)的價(jià)值鏈。目前，所有的供應(yīng)鏈流程和行業(yè)活動(dòng)都是根據(jù)客戶的滿意度和期望開(kāi)展的。市場(chǎng)對(duì)定制產(chǎn)品的需求越來(lái)越大。客戶不想購(gòu)買(mǎi)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，而要求更個(gè)性化的產(chǎn)品和服務(wù)?；诖耍I(yè)流程和供應(yīng)鏈運(yùn)作都將不得不根據(jù)這些新準(zhǔn)則進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。為達(dá)到競(jìng)爭(zhēng)所要求的速度和靈活性，技術(shù)已經(jīng)成為這個(gè)時(shí)代行業(yè)最重要的元素之一。

工業(yè)4.0的發(fā)展主要是基于數(shù)字技術(shù)。第四次工業(yè)革命正在努力整頓供給、物流、消費(fèi)與生產(chǎn)等各環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的最佳途徑是提高工廠的技術(shù)水平。這有可能減少人為因素導(dǎo)致的各種錯(cuò)誤。紡織與服裝行業(yè)人力資源過(guò)度使用、技術(shù)力量不足等問(wèn)題，致使行業(yè)的產(chǎn)量和效率不高。由于紡織業(yè)缺乏靈活的經(jīng)營(yíng)結(jié)構(gòu)，無(wú)法平衡這些問(wèn)題，因此在高壓競(jìng)爭(zhēng)面前不夠強(qiáng)大。與此同時(shí)，行業(yè)還面臨新的挑戰(zhàn)：產(chǎn)品需更加個(gè)性化及多樣化，必須在更短的時(shí)間內(nèi)適應(yīng)市場(chǎng)需求，產(chǎn)品的生命周期比以往任何時(shí)候都更短，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也更加激烈。另外，紡織與服裝行業(yè)表現(xiàn)出對(duì)勞動(dòng)力的高度依賴(lài)，往往集中在供應(yīng)、生產(chǎn)、質(zhì)控和物流過(guò)程中出現(xiàn)人為失誤。除此之外，客戶期望和需求的變化水平也非常高，沒(méi)有人愿意購(gòu)買(mǎi)其他顧客購(gòu)買(mǎi)過(guò)的服裝商品。因此，企業(yè)必須進(jìn)行特殊的產(chǎn)品圖案設(shè)計(jì)，生產(chǎn)定制產(chǎn)品。工業(yè)4.0可以幫助紡織服裝行業(yè)解決這些困惑。根據(jù)工業(yè)4.0及先進(jìn)技術(shù)，對(duì)工業(yè)流程進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在紡織價(jià)值鏈中，所有與供應(yīng)、生產(chǎn)、質(zhì)量和物流相關(guān)的流程都可能變得更加靈活、快速和有活力。紡織服裝行業(yè)通過(guò)生產(chǎn)和物流手段的轉(zhuǎn)變，可以更加靈活并快速有效地響應(yīng)客戶的需求。

2 IoT在紡織工業(yè)的潛在應(yīng)用

2.1 傳感器在材料容器中的使用

紡紗、織造、整理等基本工藝是實(shí)現(xiàn)紡織產(chǎn)業(yè)升級(jí)的關(guān)鍵。紡織4.0是推動(dòng)自主生產(chǎn)的過(guò)程鏈。自主生產(chǎn)所需信息的載體可以是紡織材料容器、筒子、經(jīng)軸，也可以是織物本身。射頻識(shí)別（RFID）和傳感器是收集和存儲(chǔ)信息（如與產(chǎn)品相關(guān)的運(yùn)維狀態(tài)信息等）的基本模塊。生產(chǎn)單元將快速、靈活地進(jìn)行自我配置和自我優(yōu)化，以滿足預(yù)先確定的生產(chǎn)率和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（圖2）。此外，收集到的信息將作為數(shù)據(jù)輸入企業(yè)資源計(jì)劃管理系統(tǒng)（ERP系統(tǒng)），以供將來(lái)的管理決策使用。

圖2 織造工藝自優(yōu)化

2.2 傳感器在機(jī)器與設(shè)備中的使用

傳感器可以在機(jī)器和設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用，利用人工智能（AI）和物聯(lián)網(wǎng)的概念對(duì)環(huán)境進(jìn)行控制和監(jiān)察。溫度傳感器、壓力傳感器、濕度傳感器、振動(dòng)傳感器、入侵傳感器等可用于識(shí)別當(dāng)前工作參數(shù)和目標(biāo)條件。傳感器的信號(hào)值可與智能手機(jī)共享。機(jī)器操作員可為放置在工廠中的每個(gè)傳感器設(shè)置閾值。智能手機(jī)可根據(jù)輸入的信號(hào)檢查閾值。當(dāng)遇到異常情況時(shí)，蜂鳴器或警報(bào)等設(shè)備可通知操作員或工廠負(fù)責(zé)人。之后，在人工智能的幫助下，電機(jī)或有關(guān)操作部件接收到必要步驟的指令，采取適當(dāng)措施解決這個(gè)問(wèn)題。為使人工智能更完善，需在數(shù)據(jù)庫(kù)中輸入和存儲(chǔ)大量以往的數(shù)據(jù)。

2.3 編織中的人工智能

利用“自動(dòng)化信息系統(tǒng)”，即商業(yè)上所稱(chēng)的“織機(jī)數(shù)據(jù)解釋系統(tǒng)”，可更好地控制和監(jiān)測(cè)生產(chǎn)。該系統(tǒng)的主要優(yōu)點(diǎn)是可以更好地控制織機(jī)生產(chǎn)的質(zhì)量和產(chǎn)量，從而提高整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。織機(jī)的管理及確?？棛C(jī)達(dá)到最大生產(chǎn)效率，是工廠盈利和成功的關(guān)鍵。工廠的每臺(tái)織機(jī)連續(xù)工作確保了生產(chǎn)率。擁有能夠提供織機(jī)實(shí)時(shí)視圖系統(tǒng)的想法，催生出織機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)建立了機(jī)器監(jiān)控平臺(tái)，實(shí)時(shí)采集機(jī)器信息（工作參數(shù)），實(shí)現(xiàn)了機(jī)器故障信息的及時(shí)反饋。正確地分析和存儲(chǔ)機(jī)器啟動(dòng)后的數(shù)據(jù)非常重要。分析數(shù)據(jù)是為了獲得有用且適用的信息，這些信息可被人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)利用。無(wú)論數(shù)據(jù)是定性的還是定量的，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)都可以描述和匯總數(shù)據(jù)；確定變量之間的關(guān)系；比較變量；確定變量之間的差異；預(yù)測(cè)結(jié)果。織機(jī)數(shù)據(jù)系統(tǒng)有助于管理者提高工廠的生產(chǎn)力和整體質(zhì)量：

——系統(tǒng)自動(dòng)化通過(guò)控制工廠的風(fēng)冷系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)；

——系統(tǒng)中的噴霧元件也實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，從而可獲得高質(zhì)量的產(chǎn)品；

——綜合控制質(zhì)量管理和電能消耗，使其高效、經(jīng)濟(jì)；

——實(shí)現(xiàn)了對(duì)錐／梁／罐的輸入庫(kù)存和輸出數(shù)量的監(jiān)控；

——內(nèi)部存儲(chǔ)值可隨時(shí)隨地查看。

3 結(jié)語(yǔ)

全球“再工業(yè)化”的影響將使制造業(yè)更具競(jìng)爭(zhēng)力。紡織業(yè)必須意識(shí)到新的挑戰(zhàn)，采取審慎明智的措施，以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，改變勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)。工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)是一個(gè)復(fù)雜而有益的信息物理系統(tǒng)，它集成了具有識(shí)別、處理、傳感、通信和聯(lián)網(wǎng)能力的各種設(shè)備和機(jī)器部件（圖3）。尤其是傳感器和執(zhí)行器，變得越來(lái)越引人注目，更便宜、更小，使其在與實(shí)時(shí)監(jiān)控應(yīng)用程序集成時(shí)具有通用性。紡織業(yè)在使用物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開(kāi)發(fā)自動(dòng)化監(jiān)控、管理、經(jīng)營(yíng)和維護(hù)等工業(yè)應(yīng)用方面落后于其他行業(yè)。隨著技術(shù)和工業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的加速發(fā)展，紡織業(yè)迫切需要物聯(lián)網(wǎng)的廣泛應(yīng)用。紡織業(yè)和服裝業(yè)必須意識(shí)到第四次工業(yè)革命新模式即將出現(xiàn)。在未來(lái)的幾年里，由于極端波動(dòng)的市場(chǎng)條件和日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，建立智能工廠將是滿足不斷變化的客戶需求的唯一選擇。這樣，紡織業(yè)才能從根本上解決勞動(dòng)力密集、能源成本高及市場(chǎng)模糊等問(wèn)題，才能提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)力，同時(shí)實(shí)現(xiàn)高水平物流服務(wù)。

圖3 工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)示意圖