智能制造基本情况

2018年华茂建成了先进的、单体规模最大的15万锭棉纺智能纺纱工厂。

面对产业转型的挑战，华茂就如何在原有老厂房基础上对纺纱生产线进行智能化升级改造、提高效率、提升品质、减少用工、降低劳动强度等方面，与国内纺织机械主机厂家、软件开发与集成商及有关院校，反复讨论研究，科学选择技术方案和投资成本，建立可推广的智能化在线生产与管理系统。

与此同时，华茂基于几十年来在棉纺织质量管理和设备工艺技术上积累的经验，与设备生产厂家及相关方一起制订技术路线和集成方案，共同研制了技术先进、成本较低、推广性强的新型棉纺全流程智能化装备，创造了智能制造与应用服务新模式，如首次实现各工序设备生产商数据接口的开放，统一了数据格式，满足了全流程数据联网需求，实现了关键数据的远程读取和工艺参数的远程写入等。

一、智能制造项目技术特点

华茂棉纺智能纺纱工厂的技术特点是实现了生产工艺、物流运输、在线检测、智能仿真和信息化五大功能主线的数字化集成与协同运行。具体体现如下。

1. 纺纱装备智能化

工厂主要采用了国产装备，包括一机多线清梳联、条并卷联合机、高速精梳系统、自动落纱粗纱机、自动落纱细纱长机、自动络筒机等棉纺先进设备。设备首次全线采用以太网接口，降低实施成本。

纺纱的各关键工序都使用在线检测、自动调节等机器视觉自动识别技术，实现设备工艺参数、运转数据、设备耗能等综合信息的在线检测、自动分析、故障自诊处理、实时反馈等功能。

2. 软件开发系统化

华茂联合国内软件供应商，共同开发纺织综合管理信息系统，包括ERP系统、华茂制造执行系统（HMES）、能源管理系统、智能配棉仿真系统、自动空调控制系统等，实现工艺智能设计、质量在线控制、能源在线管理。纺织综合管理信息系统对企业生产经营的全过程进行管理和监控，达到生产过程自动化及企业管理信息化，实现ERP、HMES、EMS等的无缝对接。

3. 智能运行特色化

（1）实现全流程质量在线监控

工厂在现有纺纱生产线在线检测功能的基础上，在国内纺织行业首次实现全流程产品质量在线监控，有效减少了生产过程中残次品的产生。

（2）实现客户远程在线实时查看订单详情

为满足客户的需求，项目实现生产现场可视化、生产数据信息化，经授权的客户可远程在线实时查看订单生产详情。

（3）实现智能配棉、质量预测

华茂以几十年的纺纱工艺、配棉及成纱质量控制数据为基础，通过对大量数据的集成模拟，总结出成纱质量、配棉、工艺和生产过程控制的相关性，实现基于客户需求的智能配棉和成纱质量预测，并通过机联网和物联网技术，实现生产过程的动态控制。

（4）RFID技术在纺织生产中首次规模化应用

工厂采用RFID技术，全程自动采集纺纱各工序的产量、质量、进度信息。这是行业内首次实现单纱质量信息的智能追溯及控制，也是RFID技术首次在纺织生产中规模化应用。

（5）工艺智能调整实现柔性生产

现有国内的生产线对产品品种的工艺调整，主要还是通过人工调换齿轮等机械手段实现的。华茂棉纱智能纺纱工厂所选用的设备与HMES实现机联、物联。通过信息化手段，实现生产过程的远程控制，降低了工人的劳动强度，改变了传统设备的维修模式。

（6）在国内纺织行业中首次运用EMS

本项目在国内纺织行业中首次运用EMS，在单耗处于行业领先水平的基础上，使能耗得到进一步下降，在绿色生产上起到积极的示范和引领作用。

二、智能制造项目实施效果

棉纺行业生产工艺流程长、质量控制难、用工多、效率低等问题一直困扰着企业。本项目的建成，为推动我国棉纺行业高质量发展提供了有效的解决方案。项目运行以来，主要取得了如下良好成效。

1. 劳动生产效率

工厂万锭用工由改造前的50人降低到目前的15人以下，用工下降超过了70%，劳动生产效率得到大幅提高。

2. 生产成本

项目改造前，吨纱工费成本（包括用电、工资、制造费用等）平均为6564元，改造升级后为4301元，运营成本降低34.48%。

3. 能源利用率

项目实施后，万元产值能耗由改造前的0.4617吨标煤，降至0.3457吨标煤，降低25.12%。

4. 产品不良率

项目改造后，每吨产品优等品率由99.70%上升到99.90%，不良率由0.30%下降到0.10%，下降66.67%。

5. 产品研制周期

项目改造后，产品研制周期从之前的80小时缩短到40小时，缩短50%。

6. 库存、交货期

项目改造后，产品的品质得到提升，一些产品供不应求，库存周期一般在15天左右。实施智能制造，生产效率大幅提升，产品交货期大大缩短。

三、智能化改造合作情况

本项目采用“产、学、研、用”联合体机制，由华茂、郑州天启自动化系统有限公司、郑州轻工业大学、青岛宏大纺织机械有限责任公司、常州市同和纺织机械制造有限公司、赛特环球机械（青岛）有限公司、北京经纬新技术有限公司和上海艾金空气设备有限公司等组成了联合体，共同研发、组织实施。

华茂为项目责任单位；郑州天启自动化系统有限公司提供智能化系统等软件的开发与集成；郑州轻工业大学主要为智能化系统进行规划和整体设计；青岛宏大纺织机械有限责任公司为项目提供智能化清梳联合机；常州市同和纺织机械制造有限公司为项目提供新型集聚纺细纱机；赛特环球机械（青岛）有限公司为项目提供粗细联合智能全自动粗纱机系统和筒纱智能包装物流系统；北京经纬新技术有限公司为项目研发AGV等高度智能化设备；上海艾金空气设备有限公司为项目提供空调自控系统及设备。

联合体各成员单位密切配合、协同攻关，创新合作模式，使项目取得了良好的社会效益和经济效益，为提升国产智能纺机装备水平做出了突出贡献，为行业智能制造和转型发展提供了示范案例和有效的解决方案。

四、存在的问题和改进的方向

从项目的运行情况看，国产智能化纺织机械装备的稳定性需要进一步提升；智能工厂的电子信号会相互干扰，需要相关部门就信号的频段加以规范；适应智能制造的综合性、实践性人才尚不能满足需求，企业需要进一步加快智能制造人才的培养。