印染行业智能化探究

傅双利

摘要：“中国制造2025”规划中突出强调“智能制造”，将传统制造业与互联网融合将是中国制造新一轮发展的制高点。印染是纺织行业中提高附加值的最重要环节，随着印染智能化水平的不断提高，将印染技术与网络技术、数字技术和智能技术集成应用于坯检、前处理、退浆、染色、退捻、拉幅、拉毛、剪毛、定型、成检、包装等印染全生命周期，通过智能化实现印染业的转型升级。

关键词：印染行业；智能化；系统

一、我国印染行业智能化状况

我国印染工艺历史悠久，我们的祖先在六、七千年前的新石器时代，就能利用赤铁矿粉末把坯布染成红色。居住在诺木洪地区的原始部落已经能够织出红、黄、蓝、褐等多种颜色的彩色条纹毛巾。商朝时期，随着染色工艺的不断提高，宫廷中已经出现专门负责染色工作的官吏。上世纪80年代至上世纪末，我国印染行业出现一波快速发展期，这个阶段很多民营企业以及乡镇企业都有非常不错的表现。进入新世纪以后，随着原材料、能源、人工成本以及客户需求和环保要求的不断提高，印染行业出现两极分化，传统印染企业发展陷入低谷，成功转型的印染企业靠智能化之路实现快速增长。

如今我国已是当之无愧的纺织印染大国，印染行业经过多年的高速发展，印染加工能力稳居世界首位。近年来，印染行业的技术改造受到国家的重点支持，技术研发、绿色环保印染等方面都受到政策的大力支持，我国印染企业在技术工艺、质量效益和国际竞争力上均有所提高。国家发改委明确提出“要用信息化和高新技术改造传统行业”，显然这也是对印染行业发展的政策导向，指明了印染行业发展的智能化之路。

二、浙江省印染行业智能化状况

（一）印染行业是浙江省传统优势制造业之一

截至2017年，浙江省共有六百多家印染企业。自从改革开放以来，尤其是中国加入WTO以后，浙江省印染业实现了持续速增长，全省的印染布产量自2005年以来已达到了全国产量的50%以上，近年来该比例更是超过了60%。

（二）产业集聚效应显著

2012年以来，浙江省全面启动实施印染产业集聚和升级项目，完善基础设施配套。各地结合经济特点，突出产业特色，集聚工作成效显著。浙江印染行业主要集中在绍兴、杭州、嘉兴、湖州等地区，产能分别占浙江省的54%、14%、10%，9%，四地合计占浙江省87%以上。

（三）平台建设完善

产业与市场良性互动，柯桥中国轻纺城、义乌针织市场、海宁家纺市场等专业市场基础设施不断完善。其中柯桥中国轻纺城是亚洲最大的，市场交易额连续24年居全国纺织品专业市场首位。

（四）环保水平显著提高

浙江省各地废水COD排放量削减都在25-30%以上；印染废水重复利用率达到35-50%以上，先进的废水深度处理技术得到广泛推广；印染装备水平大幅提升，淘汰浴比1：10染色机，先进的低浴比染色装备得到广泛应用；全面实施定型机消烟除尘、VOCs的去除；排污口实施自动电子监控、刷卡排污等。

（五）智能化水平逐步提升

工业智能制造得到了积极推进，自动化、连续化和低污染新型印染装备得到广泛应用，80%以上的印染设备已达到或接近国际先进水平。重点印染企业广泛应用计算机控制系统、管理信息系统，同时“工业物联网”和“工业4.0”也得到快速发展。

三、迎丰科技智能化建设经验

浙江迎丰科技股份有限公司是一家专业从事纺织品印染业务的企业，公司管理团队高度重视智能化建设工作，围绕短流程、无水少水印染这个关键节点开展全面的信息化改造工作，并取得了良好的效果，被认定为国家高新技术企业，浙江省绿色制造企业，成为浙江省印染行业智能化建设的标杆企业。

（一）印染智能化系统的整体思维

迎丰科技的印染智能化系统由五层架构组成，即网络层、企业层、管理层、控制层、设备层组成，通过设备层自动化数字设备收集基础数据（机台工艺参数、报工数据、能源参数等），传输给管理层经过制造执行系统（MES）计算提供给企业资源计划系统（ERP）分析计算。结合企业层的供应链管理系统（SCM）和客户关系管理系统（CRM）进行分析处理进行决策，形成最终指令进行下达，如图1所示。

（二）印染智能化系统的具体介绍

公司整套系统整合了ERP管理思想、MES车间执行体系，结合印染助剂自动配送系统，搭建了完整的印染数字化生产平台，把企业的决策管理层、生产执行层和设备运作层整合到一起，实现了资源的统一利用和无缝对接，让管理不再是空中樓阁，细化落实到每个环节与流程，从而大幅提高企业的核心竞争力。其中核心主要通过ERP系统、SFC系统和MES系统的串联，通过管理、生产、与执行相互关联，起到承上启下的作用，有效解决了计划层和生产层之间的信息断层问题。

① ERP系统

ERP（Enterprise Resource Planning），即企业资源计划系统（如图2所示）。ERP建立在信息技术基础上，是以系统化的管理思想，为企业决策层及员工提供决策运行手段的管理平台。ERP 应用于印染企业，起到人力资源、财务资源、物质资源和信息资源的同步管理的作用，是一款可以实现人流（人力资源管理）、物流（物资资源管理）、资金流（财务资源管理）、信息流（信息资源管理）集成一体化的企业管理软件。ERP系统通过集成整合，最终实现对印染企业的供应链、印染、库存、质量、销售、客服、财务等模块的智能化管理，有效地把客户需求与企业内部生产制造活动以及供应商的制造资源整合在一起，通过事前计划和同步工程思想，对整条完整的供应链资源进行整合管理。

我们的体会是ERP系统固然好，但是一定要根据实际情况设计出一套适合印染企业的系统并有效实施才能达到事半功倍的效果，否则只会劳民伤财，给企业添乱。首先要做好前期调研工作，选择适合企业的系统。ERP产品可选择性非常多，印染企业可以根据自身的战略目标、企业规模、发展阶段、产品结构、市场定位、管理模式以及ERP系统预期投入等因素，选择适合自己ERP供应商。第二，ERP系统的实施，将会在一定程度上改变和优化员工的工作习惯和操作方式，所以针对包括高管、中层管理人员以及一线工人在内的整个印染企业职工的培训工作至关重要。第三，ERP系统是一个周期长、投资大的系统性工程，所以要从系统的角度、科学的角度建立健全系统的运行机制，确保系统的成功实施。第四，如今已进入网络时代，ERP系统也不能固守成规，一味地停留在企业内部管理层面。我们印染企业也面向大量的外国客户，所以要实现ERP系统与电子商务的整合，助力印染企业的电子商务发展。

② SFC系统

SFC（Shop Floor Control），生产流程控制系统，一般用于印染企业产品线，用来记录产品过程信息，便于产品出现问题时进行追踪处理。

通过SFC系统可实现印染车间的染化料和助剂等化学品的自动称量、自动输送，这将直接带来三大好处。第一，采用自动设备替代人工，有效解决用工难问题，并且还大大提高了劳动生产率；第二，使染化料、助剂等化学品的称量更加精确，减少不必要的浪费，并且还能减少环境污染、减少能耗；第三，自动化过程将大大提高印染工艺水平和管理水平，制造出的产品更能满足客户需求、获得客户认可。

SFC系统中，通过自动传感器在线实时采集生产设备的工艺参数，比如水、点、煤气、蒸汽、湿度、温度、燃料浓度、幅度等一系列数据信息，再充分结合自动控制系统，按照工艺技术的要求对参数进行相应调整，最终印染出高质量的产品。

③ MES 系统

MES（Manufacturing Execution System），即生产过程管理系统，是一个位于上层企业资源计划系统与基层生产流程控制系统之间的面向车间层的管理信息系统，该系统能够为管理人员和操作工人呈现印染计划的执行和跟踪情况，并能反映出印染设备、机物料、客户需求等当前状态。

MES 系统通过与企业资源计划系统和基层生产流程控制系统的信息交互，集成企业所有信息，再对这些数据信息进行分析处理，有效指导印染过程，减少没有附加值的印染活动，进而对从下达订单到产品完成的整个印染过程进行优化管理。MES 系统不是仅仅用于解决某一个生产瓶颈，而是用于印染车间整个印染过程的优化管理。

（三）印染智能化系统所起的作用

整个数字化系统采用分层分布式结构，总体分为三个部分：管理决策端、现场采控端和机台检测端，如图3所示：

管理决策端：主要分布在企业局域网内，可以在网络内随时查看。负责为生产做前期的准备，包括生产单、生产卡、生产工艺、生产计划等制定。同时在生产过程中，第生产现场进行监控，对生产进度进行跟踪，对异常情况进行处理，对成本、能源能耗进行统计分析等，提供给企业决策的数据支持。

现场端：主要对车间现场各机台的计划执行进行反馈、对设备的工艺数据和运行状态进行采集和监控。通过机台通讯接口实现订单生产工艺的下达，并对采集到的实时数据进行处理，完成实时数据的显示、各种数据分析的展示、异常报警、机台生产报工、产量自动核算、并实现对水和蒸汽阀门的控制，将处理后的数据通过网络传输到数据库服务器上实现对历史数据的存储等。

机台检测端：主要对车间的设备各参数连接的传感器进行数据转换，为现场端的采集和控制提供数据来源。

（四）应用效果

本公司通过将印染设备与信息系统的有效连接与整合，构成智能化染色车间，准确把握车间的每道管理、每步计划和每道工序，实现计划任务和生产工艺的实时监控，并同步保存数据形成数据库以备后续查询使用。

实际生产中，染色车间将生产指令和工艺配方通过系统传送至每个机台，物料随配送系统传输至每台染缸，系统对染缸的每一个生产数据实时采集，管理人员和操作人员可以更加准确、高效地管控印染信息。印染开始前，选定染缸编号并输入流程卡，通过扫码即可为流程卡配置出一个流程卡号。只要刷一下流程卡，就能显示出此流程的配方数据和生产工序，并且能知道每一车布当前所处的位置以及进行到了哪道工序。另外，流程卡的运用还有助于快速统计操作工人的工作量，便于精确计算计件工资。

四、印染行业智能化趋势

建立数字化的印染车间是“十三五”期间印染行业的首要任务。通过对现有印染工艺参数在线监测和系统控制的基础上，不断改进、升级以及运用新技术，开发出能够覆盖印染全流程的监控系统，建立数字化印染车间，进而对工艺参数、机械参数、机物料消耗、染化料助剂消耗、质量控制、物流管理、客户服务等全方位进行监控，形成闭环控制。

可以说印染智能化是整个纺织行业中难度最大的，不仅要实现前处理、染色和后整理等各印染工序之间的衔接，还要完成印染系统和管理系统的衔接，更要解決染化料、助剂的称量与传输以及三废的处理和排放问题。随着智能化的不断推广和进步，印染全流程都将得到提升，第一，可以提高清洁印染水平，达到节能减排的目的；第二，可以一定程度上替代人工，生产效率更加高效；第三，利于提高企业的管理水平和科技水平；第四，利于提高印染品质，更能满足客户需求；第五，更加适应市场，应变能力更强。

随着印染智能化水平的不断提高，将印染技术与网络技术、数字技术和智能技术集成应用于坯检、前处理、退浆、染色、退捻、拉幅、拉毛、剪毛、定型、成检、包装等印染全生命周期，通过智能化实现印染业的转型升级，印染环节在纺织行业中的附加值将更加提高。

五、小结

通过智能化的不断推进，使印染行业走上高效、节能、环保之路，在质量、品质、效益方面实现全方位提升。智能化是印染行业必走之路，这不仅关系到印染行业的可持续发展，甚至关系到未来的生存问题。印染企业要提高意识，敢于作为，在发展中不断提升、不断突破，推动印染行业的升级，续写印染行业的辉煌。