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设备数字化运行是工业设备数字化运行是工业4.0的先决条件

2016-11-14 13:57:44

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在当前中国纺织行业转型升级的关键时期,纺织企业也要适应经济发展的“新常态”。随着我国劳动力红利的逐步消退、出口减速和环保制约,我国纺织企业如何保持高质量、可持续发展的新常态,成为纺织企业必须要深入研究的课题。


然而,我国纺织业是传统的劳动密集型行业,大多企业设备技术性能偏低、自动化程度较差、对操作维护人员的技术熟练程度依赖性较高,在改革开放的早中期,由于我国纺织业在国际市场上具有相对低成本竞争优势,这些问题被掩盖,但我国的“高成本时代”已经悄然到来,根据美国某咨询机构统计,当前中国沿海地区劳动力单位综合成本已经与美国本土部分地区接近,纺织企业的劳动力供给在减少,人工成本在上升,新一代劳动力到纺织行业工作的意愿在下降,这些因素都对我国纺织企业的国际竞争力形成了巨大的制约。我国纺织企业要想在国际市场上占据竞争优势,就必须加快技术升级步伐,大力提升数字化、智能化装备比例,降低单位产值的用工数量,减少设备运行对操作维护人员技能的依赖度。特别是2013年德国提出“工业4.0”概念后,引起了全球工业技术革命的热潮,中国纺织企业能否抓住这次产业升级的机遇,缩小甚至赶超与欧美国家在纺织技术装备上的差距,对中国由纺织大国发展成为纺织强国具有决定性的意义。

 

当然,由于我国纺织工业起步较晚,技术装备相对比较落后,很多企业的装备水平还只是处于工业2.0阶段,在这种情况下,我国纺织要想加快进入工业4.0阶段,首要的是要对企业的老式装备进行技术升级改造,首先实现单机台、单工序的数字化和智能化,唯有如此,才能真正实现整个生产流程的智能化和信息化,从而实现信息技术与工业技术的高度融合,达到我国纺织工业4.0的目标。

 

值得庆幸的是,目前已经有一些纺织企业走在了提升单机台、单工序数字化和智能化水平这条道路上,比如近几年江苏中晖纺织机械有限公司对传统铁炮粗纱机进行升级改造的项目,就一直深受纺织企业的青睐。

 

众所周知,在我国大多数企业的纺纱流程中,粗纱是自动化、数字化程度最低的工序,特别是一些企业至今还在使用传统的铁炮粗纱机,如FA411A、FA415A、FA431、FA421、FA423、THFA4421、FA4423、FA4433、FA425、、、FA458、FA457、FA401、FA1415、、FL16、FA418、FA417、BC16、FA422等,这些机型的粗纱机传动机构复杂、故障率高、维修操作繁琐、质量控制难度大,品种翻改需要调整的工艺齿轮多、生产效率低。中晖纺机致力于通过对这些老式铁炮粗纱机进行智能化升级改造,通过程序控制器(PLC)和变频调速的高精度驱动控制技术,采用四个变频电机直接驱动罗拉、锭翼、筒管、龙筋升降系统,实现粗纱机各系统的同步运行;配置CCD粗纱张力自动闭环控制系统,实现整个纺纱过程中的张力自动调节,有效防止开、关车细节的产生,确保恒张力、高质量纺纱,从而完成数字化、智能化生产。

 

对于中晖粗纱机改造项目,老方曾多次到纺织企业进行现场考察,近期老方还先后走访了山东宏业纺织股份有限公司和诸城市中纺金维纺织有限公司。这两家公司均是上市集团公司的下属企业,都是以生产差别化、功能性产品为主,都在近几年纺织行业整体经营环境不良的情况下逆势而上,取得了良好的经营业绩,都是改造了5台FA415粗纱机。走访过程中,山东宏业的李汉顺副总经理、王维民主任,中纺金维的朱宪娥副总经理、宋兆福部长热情地接待了老方。他们分别向老方介绍了自己公司铁炮粗纱机智能化改造的相关情况,老方归纳起来,两家公司都对改造项目非常满意,认为改造后具有以下主要效果:

 

1、工艺翻改简单便捷。由于两家公司都是以生产小批量、多品种为特色,因此品种翻改都比较频繁。改造前,由于FA415粗纱机改纺时需要更换的齿轮较多,特别是捻度对牙在齿轮组的里面,更换不方便,费时费力。改造后取消了成型等5种变换齿轮,改纺时只需更换牵伸齿轮,其它相关工艺参数直接在触摸屏上输入就可以了,简便快捷。改造之前改纺一台车大概需要一个半小时,改造后十分钟左右就可以完成了。

 

2、机械故障率和机物料消耗明显下降。改造前传动机构复杂,机械故障点多,机物料消耗多,特别是锥轮皮带容易磨损,使用寿命短,需要经常更换,而且更换非常不方便,工作量很大。改造后机械传动部件大幅度减少,机械故障点少了,维修工作量明显降低,机物料消耗当然也就降低了。两家企业都谈到改造后的5台车运行一年多了,基本上没出现什么机械故障,还都没有更换过传动机械部件。

 

3、生产效率和产量有所提高。改造前受机械结构限制,生产速度提不上去,断头率高,成型不良纱多,挡车工和保全保养的工作量都比较大,改造后机械传动部件少了,为提升工艺速度奠定了坚实的基础,同时增加了一系列自动化控制程序,能实现小纱落纱、智能记忆、假捻退绕、满纱定长定位定向停车、精确定长落纱等功能,断头也减少了,挡车工停车操作的时间缩短了,因此生产效率和产量都有所提高。

 

4、电气故障率有所降低。改造后电气元件增加了,变频器由一个增加到4个,全部采用富士变频器,重新配置了电控柜,电控柜空间增大了,并配置了轴流风扇,空气流动快速,冷却效果良好,充分保证了电气元件的稳定运行;配置了断电保护功能,在外部电网突然断电时确保正常停车,避免造成机电故障和整台车细节或断头;编码器采用了特殊的定位方式,速度检测、控制精确、稳定。因此改造后虽然电器元件和电器控制程序增加了,但电气故障率反而有所降低。

 

5、原料消耗得到较好的控制。两家企业都是以生产差别化产品为主的,小批量品种较多,这对粗纱精确定长提出了较高的要求。改造前粗纱定长不准确,粗纱尾纱浪费较多。改造后粗纱机具有了精确定长落纱功能,各机台间、每落纱之间的长度误差可以控制在1米以内,特别有利于集体换纱操作法。这就使生产差别化小批量品种时的粗纱尾纱得到大幅减少,从而节约了原料。

 

6、产品质量稳定,坏纱数量大幅减少。改造前粗纱机的传动路线长,机配件多,齿轮之间的累积误差大,而且每一个机配件出现问题都会影响产品质量。由于铁炮粗纱机传动系统复杂,影响粗纱筒管转速的因素比较多,如:铁炮皮带张力、铁炮表面的粗糙度、铁炮皮带每次移动的距离等等,很难保证粗纱卷绕速度与前罗拉输出速度的准确比例和这个比例的稳定性,因此铁炮粗纱机经常出现飘头、崩断头、冒头冒脚、面包纱、石头纱等问题;粗纱伸长率也很难精确控制,特别是大小纱伸长率差异往往无法得到保证,严重影响粗纱和成品质量。 改造后粗纱机的传动系统得到简化,由四个电机分别传动牵伸罗拉、锭子、锭翼和龙筋升降四大系统,省掉了所有的中间传动环节,因此只要四个电机的速度配合不出现问题,设备运行就没有什么问题,特别是采用CCD张力检测系统来完成粗纱卷绕速度与前罗拉输出速度的比例跟踪与控制,粗纱张力和伸长率得到有效控制,产品质量(特别是CVb)也就变得比较稳定了。

  

对于李总、朱总他们谈到的铁炮粗纱机智能化改造后的这些优点,老方还是比较了解的,与老方走访的其它企业也是大同小异。只是老方这次走访两家企业时最大的感触是:在国家高度重视工业化与信息化融合、大力倡导中国工业4.0的今天,作为改革开放中前期建设起来的老企业,如何推动“两化”融合工作?要求企业全部将老旧设备淘汰、更换为新型的智能化设备显然是不现实的,也是没有必要的,而通过技术升级,对老设备进行智能化改造,不失为一种适应当前市场竞争形势的选择。先将单机台、单工序完成智能化改造,在适当的时机再通过对各机台、各工序进行信息化联接和控制,从而实现信息化、智能化的纺纱生产流程。

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