| 纺织装备从机械化到自动化、数字化是一个革命性的跨越。金融危机给中国纺织业带来调整契机,中国纺机制造向自动化、数字化的技术进步型转变,将在新一轮的经济周期启动後,增强在全球的行业竞争力。 |
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| 中国纺机正经历着向技术进步型的转变。 |
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在上世纪八十年代前,中国纺机制造以机械化操作为主,之後,利用引进大量先进设备,再进行仿制,以巿场换技术的方式取得技术进步。
随着中国纺织工业的发展模式逐渐由规模扩张型向技术进步型的转变,纺机行业也必须做出相应的调整以适应这种变化,只有以质量为基础,以科技进步为主线,才能促进纺机全行业健康适度发展。其中,纺机制造中的自动化和数字化在国产纺机的更新换代中发挥重要作用。
自动化纺机技术成主流
纺织机械历来是对中国自动化巿场贡献度最大的OEM行业,且自动化需求逐年提高。2005年中国纺织机械行业自动化巿场规模已经超过了20亿元人民币。其中,传动控制、控制器和低压电器的销售额的比重最高,分别占41%、28%和22%。
经济危机对中国纺织行业造成巨大负面影响,并更深层次影响行业对未来的信心。数据显示,2008年,中国纺机自动化巿场即已同比下滑超过15%;2009年,这一趋势还在加速,一季度同比下滑已达23%,二季度同比下滑虽有所趋缓,但仍高达19%。
影响虽然客观存在,但也是一种调整产业结构和行业水平升级的机会,落後的生产工艺和设备将被进一步压缩生存空间至倒闭,新型的高水平自动化纺织装备将成为巿场的主流。未来几年,纺织机械行业自动化技术将朝着专用控制器和现场总线运用增加、多传动运用更普遍的方向发展。
变频器的应用更加专业细化
变频器在纺织设备上应用很普及,清花、梳棉、并条、粗纱、细纱、络筒、整经、浆纱、无梭织机等均已采用。一台主机选用一台变频器控制一台电动机,如并条机、粗纱机、细纱机等;一台主机选用一台变频器控制多台电动机,如并纱机、气流纺纱机单锭单电机传动型等;一台主机用多台变频分别控制多台电动机,并由电脑控制多电机协调同步,实现卷绕成形功能,如取消锥轮的新型粗纱机、取消长边轴传动和无级变速器的新型浆纱机、分条整经机等。 中国整个纺织机械行业变频器的年需求量约为20万台以上,主要供应商包括西门子(Siemens)、伦茨(Lenze)、ABB、施耐德(Schneider)、日本富士(Fuji)、安川(Yaskawa)等。
纺织专用变频器,如无梭织机用的储纬器,大部分用专用变频器控制转鼓电机,自2006年开始年需求量就达2万台以上。自动络筒机的槽筒传动也采用了专用变频器,年需求量也相当多。
PLC应用涵盖清花到织造
从清花到无梭织机都可以考虑采用PLC应用。如,一台主机采用一台PLC,完成全机的逻辑控制,如梳棉机、并条机、细纱机等;一台主机采用多台PLC,主从站分布式结构,如并纱机、分条整经机、直捻机等。
纺织设备上用的PLC,其I/O点数范围8~1024点,其中约85%为8~112点。PLC的主机配套年用量约在7万套以上,整个中国纺机行业的年需求量超过10万套。技术提供商主要包括西门子、施耐德、三菱(Mitsubishi)、Ompon、富士、韩国LG等。
工控、单片机和触摸屏人机界面
纺织设备上已有几十种型号的产品分别采用了工控机和单片机控制,工控机主要提供商包括中国台湾的研华、大众、磐仪等。
近几年,在纺织设备上应用触摸屏人机界面发展很快,需求量逐年增加,单机自动化程度较高的设备设计时多数选用触摸屏人机界面。
一般情况下,采用PLC的设备必用人机界面,因此其年需求量接近於PLC。目前纺织机械正在逐步以触摸屏人机界面替代文本式人机界面。主要技术来自Digital、西门子等。
交流伺服系统和现场总线技术
中国纺织设备较晚应用这两种技术,多家无梭机制造厂已开始开发交流伺服系统的电子送经和电子卷取,交流伺服系统今後的需用量很可观。
数据通讯的能力在很大程度上决定和影响着纺织机械的技术水平。随着网络技术的发展,通过高速数据通讯,中国纺织机械控制系统已经走向数字化,目前已有较多纺织机械设备的控制系统应用了现场总线技术。
一些纺织机械由多个关联紧密的工序组成,使用现场总线来协调各道工序,能有效地提高生产效率。目前短纤、染整生产线和一些大型机台都在开始使用现场总线。
中国纺机制造商谈如何应用自动化技术提升企业实力
近些年来,国内的纺机制造企业在自动化应用方面已经有了很大的突破。杭州开源巿场部经理许昌元介绍,该公司非常重视自动化技术在公司产品的应用,“例如,自主研制的全自动调浆系统,与传统印染调浆配液比,生产效率提高一倍以上,平均每年至少为每家用户减少打样、节省浆料成本150万元人民币。”
他认为,中国的纺织印染行业相对於其他发达国家来说,仍然属於追赶型的发展中产业,制造业只有依靠科技力量,才能使行业朝高技术型产业方向健康发展。
当国际金融危机冲击全球纺织行业时,中国纺机业也未能幸免。然而2008年以来,尽管中纺机旗下的宏大纺机的纺织机械海外订单数量下滑比较厉害,但自动络筒机在国内仍供不应求。
据公司巿场负责人介绍,从2002年开始,宏大纺机花了6年时间,进行自动络筒机研发。2008年年初,批量上巿。尽管面世之初就赶上了国际金融危机,但在巿场低迷的时候卖得非常好,基本没有库存。 宏大纺机的自动络筒机最大的特点是以集成电路驱动代替了机械联动,降低了成本、减少了制造人员,产量也获得提升。 |
价格因素促使用户尝试多传动
纺机行业机电一体化的主要技术特点就是单轴驱动和多电机同步传动技术,目前该技术已经广泛应用於中国纺机的整个领域,优势包括:机械结构简化、工艺调整方便,可以充分满足工艺对设备的要求,同时适应高品质、多品种、小批量的巿场需求。
相对集中驱动再通过机械机构传递并分配动力的方式相比,多传动能有效的降低设备的复杂程度,提高驱动效率,方便工艺调节,降低维护量和缩短新设备的设计开发周期。目前粗纱机、细纱机、络筒机合各种化纤机械都已经使用了多传动技术,而现场总线技术和共直流母线技术使多传动更加具有优越性。
运动控制技术将迎来应用高峰
如果说上世纪90年代是PLC、变频器、人机界面、现场总线等自动化技术和产品在纺织机械行业应用的快速发展期,那麽运动控制技术和产品在本世纪将迎来应用高峰期,并成为了中国纺机自动化发展的新亮点。
如中达电通公司在运动控制技术方面已为纺织机械行业开发出适用於无梭织机的电子送经和电子卷取的专用控制器,与该公司的伺服系统相配套,满足无梭织机的需要,并已在喷气织机、毛巾剑杆织机、商标织机、经编机上应用。
数字化是产业信息化的核心
先进制造技术发展的总趋势可归纳为:精密化、柔性化、网络化、虚拟化、数字化、智能化、清洁化、集成化及管理创新等,而数字化设计与制造技术是先进制造技术的基础。随着电脑技术的不断提高,CAD、CAE、CAPP、CAM、PDM(C4P)等技术本身也在不断发展,集成技术也在向前推进。
对纺机制造业来说,应用数字化技术,可借助各种通信手段,通过网络提供产品加工信息,实现加工产品的精确定位,减少加工误差。从产品质量上看,能够有效避免人为因素带来的质量问题,有效地实现加工的自动化;从生产角度来看,将加工产品的搬运、上机安装、调试等程序有机地结合起来,最大限度地简化生产和管理程序,有效提高生产效率;从成本上看,可以大幅度降低加工产品的周期和报废率,从而降低加工成本。
实现数字设计与制造
在CAD/CAM应用过程中,利用产品数据管理PDM技术实现并行工程,可以提高产品开发效率和质量。
企业通过PDM可以进行产品功能配置,利用系列件、标准件、借用件、外购件以减少重复设计。
在PDM环境下进行产品设计和制造,通过CAD/CAE/CAPP/CAM等模块的集成,实现产品无图纸设计和全数字化制造。
形成制造企业信息化的总体构架
CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM技术主要用於实现产品的设计、工艺和制造过程及其管理的数字化;企业资源计划ERP是以实现企业产、供、销、人、财、物的管理为目标;供应链管理SCM用於实现企业内部与上游企业之间的物流管理;客户关系管理CRM可以帮助企业建立、挖掘和改善与客户之间的关系。
上述技术的集成,可以整合企业管理,建立从企业的供应决策到企业内部技术、工艺、制造和管理部门,再到用户之间的信息集成,实现企业与外界的信息流、物流和资金流的顺畅传递,从而有效地提高企业的巿场反应速度和产品开发速度。
虚拟化将成为数字化发展方向
虚拟设计、虚拟制造技术以电脑支持的仿真技术为前提,形成虚拟的环境、虚拟设计与制造过程、虚拟的产品、虚拟的企业,从而缩短产品开发周期,提高一次成功率。
特别是,网络技术的高速发展,企业通过国际互联网、局域网和内部网,组建动态联盟企业,进行异地设计、异地制造,然後在最接近用户的生产基地制造成产品。
数字技术助太平洋机电和宏华增加市场占有率
数字化纺机是太平洋机电具有自主知识产权的特色创新成果。据公司总裁李培忠介绍:“我们是从2002年开始提出数字化纺织机械的理念,并提出‘发展数字化的纺织机械,推动纺织企业信息化’的战略。
 太平洋机电总裁李培忠(左一)。 |
目前,集团的数字化技术应用涵盖精梳机、粗纱机、细纱机、自动络筒机等棉纺成套设备,以及圆网印花机、定型机和三万吨涤纶短纤维成套设备,而新一代数字化四电机变频传动EJK211型粗纱机,为中国数字化纺机再添新亮点。”
他还表示:“通过不断改进产品技术,我们的数字设备在巿场上的占有率节节攀升,获得了良好的声誉,我们切切实实尝到了数字技术为纺机制造带来的甜头。”
 杭州宏华巿场总监杜斯恩。 | 数码印花技术利用电脑辅助设计系统进行快速设计分色图案,利用喷墨直接打印,不需要生产网版,而且图案修改非常简单。杭州宏华巿场总监杜斯恩介绍,宏华主要从事数码喷印技术与设备的研发、生产、销售与服务,拥有领先的服装CAD/CAM/CIM系统、数码印花系统等。
和其他企业不同,2009年之所以在大环境不好的情况下宏华还有订单,是因为无论是经济危机或其他的危机如何影响行业整体发展,技术能力强的产品一定有巿场。而数码印花机无疑是技术先进的代表。 | 提高对巿场快速反应能力
巿场快速变化,促使交货期成为竞争力诸多因素中的首要因素。为此,许多与此有关的新观念、新技术在21世纪将得到迅速的发展和应用。
其中有代表性的是:并行工程技术、模块化设计技术、快速原型成形技术、快速资源重组技术、大规模远程定制技术、客户化生产方式等。
工艺、设备和工厂柔性可重构
先进的制造工艺、智能软件和柔性自动化设备、柔性的发展战略构成未来企业竞争的软、硬件资源;个性化需求和不确定的巿场环境,要求克服设备资源沉淀造成的成本升高风险,制造资源的柔性和可重构性将成为21世纪企业装备的显着特点。
将数字化技术用於制造过程,可提高柔性和加工过程的集成性,从而提高产品生产过程的质量和效率,增强工业产品的巿场竞争力。
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