纺织行业智能制造优秀解决方案申报书中国纺织经济信息网.docx
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纺织行业智能制造优秀解决方案申报书中国纺织经济信息网
附件
纺织行业智能制造优秀解决方案
申报书
解决方案名称：
纺纱智能化工厂系统
申报单位（盖章）：
经纬纺织机械股份有限公司
申报日期：
2017年11月24日
中国纺织工业联合会制
填写说明
一、本申报书由智能制造系统解决方案申报单位填写。
二、申报单位应按照填写要求和实际情况，认真准确填写相关内容，内容翔实、文字精炼。
三、表中栏目没有内容一律填“无”。
四、提交材料包括申报书纸质材料和电子文档，申报单位必须确保纸质材料和电子文档的一致性。
五、纸质材料请使用A4纸双面印刷，装订平整，采用普通纸质材料作为封面。
解决方案名称
纺纱智能化工厂系统
应用领域
纺纱行业
申报单位基本信息
单位名称
经纬纺织机械股份有限公司
法人代表
所属地区
通讯地址
联系人及电话
传真号码
总资产（万元）
上年税金
（万元）
解决方案获得知识产权情况
发明专利26件，软件著作权1件
解决方案获得奖励情况
江苏南通大生集团与经纬合作共建的纺纱数字化车间获
2015年度中国纺织工业联合会可持续纺织产品开发卓越能效奖
单位简介
经纬纺机作为全球卓越的全流程棉纺成套设备供应商，传承民族纺机工业之精髓，为我国棉纺工业的发展壮大提供了坚实的装备保障。
公司有六十余年的专业积淀，聚焦纺机细分市场，在发展中逐步构建了“六大单元”（棉纺机械、纺纱机械、纺机专件、捻线机械、经编机械、印染机械）的产品格局。
作为国内和世界上唯一能够提供全套棉纺流程设备的供应商，主导产品、技术创新一直处于行业领先地位，国内有一批跟随企业，带动了整个纺机行业的产品发展，企业主导产品国内市场占有率在30～80％之间，全国著名纺织企业的设备主要由本公司提供。
现有基础及条件
随着行业发展态势的不断变化，公司立足客户需求，持续科技投入，创新服务模式，以助力客户打造“智能纺织工厂”为着力点，向市场提供成套化的纺机装备和全流程的优质服务，始终保持了经纬股份在业内的良好市场形象。
经纬纺机《全自动转杯纺纱机和现代自动、连续化棉纺万锭生产示范线》列入“十一五”国家科技支撑计划“新一代纺织机械”项目，并通过验收。
在十二五期间申报了国家智能制造装备发展专项数字化车间方向的“棉纺数字化车间”，并通过了验收。
经纬纺机近五年来先后主持和参与制定国家标准1项，行业标准3项，企业标准多项。
近三年发明专利82项，软件著作权4项。
现有研发人员500人，具有博士学位20人，硕士学位超过100人。
在日本和欧洲设有研究院，国外技术专家近100人。
拥有主要生产设备2809台（套），其中重大精细设备510台。
各类精密进口和国产检测仪器、试验设备892台。
拥有经纬股份、青岛宏大两个国家级企业技术中心，5个省级企业技术中
心，2个省级工程技术研究中心，3个市级工程技术中心。
公司一级研发机构成立了博士后工作站。
主要内容与技术水平
纺纱智能化工厂包括智能化主机设备、环境智能监控系统、智能物流系统、智能纺纱管理系统、纺纱工艺智能系统。
1、智能化主机设备包含清梳联、并条机、精梳机、粗纱机、细纱机、自动络筒机等示范企业各道工序的全流程纺纱生产设备和空调滤尘设备及AGV小
车输送、粗细联轨道输送、以及筒纱码垛打包系统均采用数控系统，主机设备数控化率达到100％。
智能纺纱生产设备：
设备（分项）名称
主要技术参数及先进性指标
智能化功能
清梳联
合机
1、清花产量最高1600㎏/h2、清梳联原料品种可根据需要增加；
3、梳棉机单产最高120㎏/h
4、生条内不匀率CV≤1.3%；
5、生条外不匀率CV≤1.8%。
1、清梳联系统智能控制，实现对棉流、各单机运转率、连续喂棉、各单机工艺参数的在线调整。
2、清梳联节能系统清花流程输棉风机根据工艺需要自动调速。
3、清梳联纺纱管理专家系统，工艺配方实现柔性定制、实现设备故障诊断和维护。
4、安全连锁，提高安全防护可靠性
异性纤维分检机
1、最大产量1000kg/h
2、综合检出率>80%3、采用彩色、黑白高速线阵CCD、偏振光检测技术
1、可检出地膜、白色不发荧光丙纶丝（提升
质量，减少人工）
2、自动清洁（减少人工）
3、分布式硬件架构图像处理系统；
4、多光谱融合
5、在线流速测量技术
6、接入信息化管理系统
条并卷
生产速度最高180米/分；
1、棉卷自动收尾技术、自动落卷输送、自动上管技术。
2、棉条动态检测。
3、卷绕压力自动化控制。
精梳机
1、最高转速：
500钳次/min
2、落棉率：
8～25%
1、精梳机自动退空筒管、自动换棉卷、自动新旧棉卷接头技术。
2、精梳机大条筒（1米直径）卷装智能圈条控制技术。
3、棉条质量监控和检测系统、车尾漏条检测、条筒过满超重检测
并条机
1、实际出条速度在500m/min；2、末道重不匀指标5米重偏0.6%以内。
自调匀整系统；并条机工艺专家系统；吸风系统负压控制功能；并条机头末道之间的条筒运输系统；牵伸区罗拉监控系统。
自动落纱粗纱机
1、锭翼最大工艺转速：
1500r/min
2、取满纱成功率：
99.7%
3、放空管成功率：
99.7%
4、自动生头成功率：
99.7%
5、空满管交换成功率：
99.7%
6、精确定长：
定长误差≤1m（含台差）
1、全自动完成尾纱清除、纱管筛选、空满管交换。
2、纺纱工艺数据库，存储不同品种的纺纱工艺，用户直接调用，方便快捷。
3、粗纱张力在线调节。
4、在线故障检测，故障信息精确显示。
5、设备运行的远程监控和故障远程诊断，指导用户快速进行故障处理。
6、输送系统采用RFID射频识别技术对满筒粗纱或粗纱空管的品种进行跟踪与监控，实现品种识别、管理和质量追溯。
集体落纱细纱机
1、最高工艺转速22000转/分2、集体落纱的插管率：
>99.5%3、集落留头率：
≥97%4、集体落纱的时间：
3分钟
1、精密电子卷绕技术，采用精密电子卷绕技术，控制钢升降，精确控制管纱成形，卷绕参数设定实现数字化。
2、电子牵伸技术，细纱机罗拉由伺服控制器比例控制，牵伸倍数设定实现数字化。
3、电子加捻技术，主轴与罗拉传动采用独立电机驱动，通过精密控制，实现同步运行，捻度读设定实现数字化。
4、断纱单锭监控，精确定位开车断头锭位，智能统计、汇报运行参数，指导最优挡车路线；弱捻监控，准确定位弱捻锭位，实现智能检修。
5、粗纱自动打断，以断纱单锭监控指令，控制断头锭位单纱停喂。
6、工艺参数的在线调整、数据的实时采集、传递、设备故障诊断和维护，网络化、信息化工厂设备管理。
7、纺纱工艺专家系统，纺纱工艺参数预存储、调用，主流产品工艺参数预存，特殊品种自定义存储，调用便捷。
自动络
筒机
单生头能力>22支/分；二次生头成功率≥96%；落筒成功率≥96%；络纱工艺速度1500米/分。
1、管纱轮廓智能识别技术（正常管纱、残纱、空管、大小头等智能识别）。
2、自动生头技术。
3、智能化自动落筒技术。
4、智能化单锭循环技术。
2、
工厂环境智能监控系统。
对工厂各个车间环境支持的设备包括空调、
除尘、压缩空气、电力供应进行监测。
通过系统集成，把车间环境温湿度调节、
除尘、压缩空气、电力供应进行统一调度管理，实现数据分析和自动调节，保
障车间运转的工况环境指标优化和能源利用优化。
1）
广泛采用自动监测监控车间环境：
2）
自动检测生产车间温湿度状态，
自动报警、自动调节；
3）
自动检测车间烟、火情况，自动扑救；
4）
自动检测车间含尘量；
5）
自动检测电网系统、生产设备、
辅助设备和照明设备的用电情况；
6）
自动检测压缩空气的生产和使用情况；
7）
自动检测自来水使用情况。
智能环境设备
设备
智能化功能
空调除尘设备
1、实现空调除尘的全过程自动控制、故障预警和远程控制；
2、实现所有粉尘和纤维的自动输送处理，粉尘固态化。
智能照明
1、照明分普通灯光照明、故障机台和故障操作点的LED直射照明。
2、指示出故障点后故障消失后关闭该点照明
3、做为无人值守工厂的功能配置
自动清飞花小车
自动定时清洁车间飞花
自动消防系统
自动检测车间烟、火情况，自动隔离或扑救
能耗管理系统
1、自动检测电网、生产设备、辅助设备和照明设备的用电情况；2、自动检测压缩空气的生产和使用情况；3、自动检测自来水使用情况。
智能温湿度控制
系统
根据生产纱线的品种智能调节车间温湿度
3、智能工厂物流系统。
使用传感器、条码、射频识别、工业机器人、自动导航和数据库等技术实现智能工厂传输体系，包括条筒输送和存储、棉条自动接头、管纱输送和存储、筒纱自动输送码垛和产品打包。
通过自动化设备实现各工序之间实现物料的自动转移，减少人工使用。
智能物流设备
设备
主要技术
智能化功能
配套要求
条筒输送和存储系统
射频技术
智能导航工业机器人
实现梳棉机到头道并条机、头道并条机到末道并条机、并条机到条并卷、精梳机到并条机的条筒自动输送。
在前道工序设备纺完后提供信号，AGV小车或固定导轨将条筒自动输送到满筒的存储库，在后道工序的原料筒纺完后需要进行更换后，将空筒自动输送到空筒的存储库，再将满的原料筒按顺序送到导条架下准备生产。
梳棉机、并条机和精梳机的产出的条筒停放位置固定准确
精梳棉卷输送系统
智能导航工业机器人
棉卷自动运输系统可将条并卷生产出的棉
卷自动输送到需要更换棉卷的精梳机。
粗细联轨道自动输送系统
工业软件传感器技术
物料全自动输送，无需人为干预。
将满筒粗纱送至满筒纱库，待细纱机发出需求信号后再将满筒粗纱送至细纱机；将细纱机用完的空管送回空管库，待粗纱机发出需求信号后再将空管送至粗纱机，供粗纱机自动落纱使用，实现粗细联。
自动完成尾纱自动清除、纱管筛选、空满管交换
使用集体落纱粗纱机
络筒筒纱自动输送系统
工业软件
RFID射频技术传感器技术
筒纱输送系统包括上线装置、筒纱输送、下线装置、筒纱筛查、电控系统等五个部分，全流程自动模式。
实现筒纱的自动抓取、自动分类、自动输送。
自动码垛、打包系统
工业机器人RFID射频技术传感器技术
1、利用直角坐标机器人或多关节机械手实现、筒纱（隔板）的自动抓取，自动摆放。
2、打包系统可实现筒纱多种形式的密封包装，自动称重、配重、包装自动喷码。
3、形成产品自动仓储及发运数据库，可供查询、统计。
自动化立体仓库
尺寸检测条码阅读系统、通讯系统、自动控制系统、计算机监控系统、计算机管理系统
自动化立体仓库的主体由货架，巷道式堆垛起重机、入（出）库工作台和自动运进（出）及操作控制系统组成。
货架是钢结构或钢筋混凝土结构的建筑物或结构体，货架内是标准尺寸的货位空间，巷道堆垛起重机穿行于货架之间的巷道中，完成存、取货的工作。
管理上采用计算机及条形码技术。
智能载人设备
电动车技术智能导航现代传感器技术
1、增加个人终端显示断头大概位置
2、优化路径提供用户指导
3、自动导引人员去故障点
4、智能纺纱管理系统
1）生产管理子系统采集生产数据，根据用户需求生成生产数据报表，包括效率、能耗和设备故障及人员效率等。
实现生产过程可视化：
主要体现在能实时了解生产现场中在制品、人员、设备、物料等制造资源和加工任务状态的动态变化。
信息能有效与上层管理系统进行集成，方便进行过程管理和生产决策。
保证制造过程信息的真实性：
现场数据信息取消人工录入人机交互界面的信息，保证数据的正确性，排除人工的主观因素。
增强制造过程信息的实时性：
作业任务随市场需求的频繁调整变化，制造过程信息的实时采集可以加快企业对市场变化的响应速度，适应市场需求变化。
根据以前生产数据和后续生产需求提示目前生产调度需调整的地方，自动调整生产设备或机台运行指标，如根据生产计划、前后道工序的生产能力和库存情况，自动调整机台的生产速度或停台，在不影响性能的情况，调节产能。
生产调度示意图
可以采集现场各控制系统的数据，并以可视化图形画面展示，系统支持通过Web发布，可以在Internet上授权访问，授权操作，及时准确掌握生产的动态。
实时数据库将采集来的数据以统一的格式进行缓存。
实现了有效的数据共享与统一管理，保证快速历史存储与检索。
系统自身提供了自由报表组件。
支持打印，打印预览，报表导出、导入功能。
通过多种查询工具可以快速查询生产实时数据、历史数据；给管理者决策提供帮助,可以对数据进行横向比较，也可以对历史数据进行分析。
系统提供多种趋势分析组件，可以同步查看多个采集点的历史或者实时曲线。
系统提供短信报警功能，当系统出现重要报警信息时，会自动将相关信息第一时间以短信方式发送到相关人的手机中。
订单管理：
订单生产智能化、调度智能化、信息可追溯，用户可远程跟踪和查看自己订单的生产进度、质量指标。
生产调度智能化，实现前道工序根据后道工序的需求精确生产，减少在制品库存，降低消耗。
实现柔性化生产
生产柔性示意图
2）质量管理子系统质量管理子系统的功能要包括“产品信息、产品库存、产品工序工艺、产品制造、原材料采购、产品销售、生产设备管理、实验室管理、检验人员管理、检验方案、品质检验、产品试验、检验分析、检验整改、产品追溯与产品召回、产品售后”其中一部分的内容，必须要有检验部分和产品、制造、检验三者关联的部分。
按照一般的功能模块划分可以划分为产品信息管理、存货管理、销售管理、采购管理、生产管理、设备管理、实验室管理、品质管理、售后管理等模块，质量管理绝非仅仅检验，或者常说的批检、巡检、首检、自检等，质量管理是对只要影响产品质量的各个环节都要管理，比如车间的环境要检验温度、湿度、洁净度等，生产设备、检验设备、实验设备的保修与效验，产品的存储于运输保养，材料的品质保证，实验室的结论，检验项目于抽样设置。
3）设备使用期管理子系统
主要作用：
·提高工厂技术设备素质；
·充分发挥设备效能；
·保障工厂设备完好；·取得良好设备投资效益；发挥成套设备的优势，建立使用生命周期的管理系统，提供用户使用、维护、检修、改造和升级等阶段的系统支持，提供设备故障的远程诊断功能，具备设备故障分析的专家数据库。
5、纺纱工艺智能系统
传统的棉纺织工艺设计方法工作量大,工艺变更频繁,工艺让步处理带有盲目性,难以对工艺过程进行预测和控制,影响了产品的生产效率以及质量的稳定性。
纺纱工艺智能系统实现了在提高棉纺织品设计效率,缩短设计周期。
能够在以往工艺、相关特征和参数的基础上,产生新工艺,从而获得低耗、优质、高附加值的棉纺织品,使得棉纺织企业降低生产成本、提高产品质量,进而提升市场竞争力。
1）自动配棉系统
系统能仿真出不同的原料在基本几种纺纱工艺下出来的纱线的品质。
将原料（或几种原料配比）的几个指标（如原棉的颜色、长度、马克隆值等）输入并选择工序流程和机型及配置工艺参数后，系统能模拟出完成后的纱线情况，仿真结果和实际纺纱效果接近，方便用户配棉和试纺。
2）纺纱工艺专家系统
结合经纬目前的各道工序的主力机型，对每道工序上和工艺相关的参数进行分析。
能在用户选择了机型、纺织品种和原料等前提条件后，自动生成合适的工艺参数值或范围给用户提供指导，并给出纱线成品的基本质量数据。
并在用户修改参数值后相应显示出成品的哪些指标会发生什么趋势变化。
其中的数学模型和仿真是关键和难点。
建立各纺纱工序的工艺数据库，对纺纱的不同品种、原料、定量、纤维特性等工艺指标，提供工序设备合适的工艺参数值或范围，对棉纺工艺进行优化。
建立纺纱工艺的数学模型，对新的工艺进行仿真和模拟生产，对后期投入使用做出预判和指导。
模块功能包括：
1）根据订单要求自动生成设备的工艺参数
2）建模仿真工艺设计的结果
3）工艺参数自动下传到设备
4）根据最终的质量数据实时调整工艺
应用效果
纺纱智能化工厂方案已在无锡经纬纺织科技2.2万锭环锭纺棉纺生产线和3台转杯纺生产线、江苏大生5万锭高档纤维纺纱生产线上应用且已正常生产。
项目共取得发明专利26项，实用新型专利122项，软件著作权1项。
近三年累计新签合同超过200万锭，实现销售超过100万锭。
2014-2016年经纬纺机数字化棉纺成套设备新增销售收入15.95亿元人民币，新增利润1.81亿。
项目包括智能主机设备控化率达到100％。
全天候环境、单锭级能耗监测及远程维运保障设备可靠运行，单位产量提增20%，吨纱综合能耗降低15%；智能单机高效运行及机器人、自动导航等技术实现物料自动输送，万锭用工减少30%；生产工序间的RFID技术应用实现纱线品质追溯，不良品率下降25%；纺纱专家系统及自动配棉系统应用，缩短纺纱新品开发时间35%。
已实施的两个示范工厂达到的技术指标、经济和社会效益突出。
具体情况：
一、系统达到的性能指标
1、主机设备数控化率达到100%
2、吨纱综合能耗降低>15%生产线各主机设备采用了大量的节能技术，研制开发了细纱机高速节能锭子，碳纤维滚盘，超高精度罗拉，稀土永磁电机，优化传动机构，清梳联新型吸塑式除尘管道，各纺纱主机整体风道改进设计，各主机风机电机采用变频闭环控制，空调系统采用变频技术，节能机和智能控制系统，e系统对各设
备用电进行实时监控分析，车间照明采用LED等技术，有效降低了系统能耗，降低幅度达到15%
3、万锭劳动生产率提高〉70%
以生产JC55/T45458为例。
原来每万锭每人年产产量为21.6吨，产值约57.1万元，现在提高到38.2吨，产值约95.5万元，实际提高76.85%。
4、万锭用工<26人；
目前国内万锭用工在60～100人左右，采用纺纱智能化工厂系统设备目标实现了将使万锭用工降低到26人以下，目前无锡经纬实际用工人数为万锭26人。
大幅度节约了用工。
5、工人劳动强度降低>15%本系统设备普遍采用了大量降低劳动强度的技术和装备，简化了工人的劳动内容，大幅度降低劳动强度。
超大容量的条桶减少了梳棉机换桶次数，VGA搬运车辆的使用使挡车工取消人工推筒动作，粗纱机自动落纱和粗细联的使用，取消了挡车工人的粗纱落纱、搬运到细纱机的劳动动作。
灵活智能的管纱处理系统，自动完管纱的找头及生头工作，在管纱输送过程中完成将纱尾自动清理放入纱管中心的工作，大大降低了操作人员的劳动强度。
细络联的使用取消了工人搬运细纱的劳动。
筒纱码垛系统通过机器人技术实现了自动络筒机筒纱自动抓取和码垛，采用智能调度算法，根据络筒机实时产量调度机器人进行筒纱抓取和码放，协调机器人码放和络筒机生产筒纱的工作节拍。
码放垛形可以根据工艺参数的设置，实现对多种垛形的码放。
二、系统达到的智能化功能
1、原料到成纱的自动配送（含智能物流系统）
AGV条
清梳联输送系统、粗细联轨道输送系统、细络联、筒纱码垛系统、桶输送系统、筒纱自动打包系统组成了完整的自动化智能物流系统。
2、纱线原料选配和纺纱工艺参数优化本方案各单机均实现了全设备生产工艺参数监控，清梳联自调匀整，并条自调匀整和机械波反情分析等功能的实现，通过系统联网，在E系统内对各纺纱设备工艺设置参数和运行实际参数的大数据对比分析，支持了纱线原料选配优化工艺参数优化。
三、工序设备的集成信号控制（具有远程在线监控功能）经纬e系统以智能化设备的数据采集为中心，集成产品质量数据、环境数据、能耗数据、人员数据，搭建企业生产数据平台。
实现ERP系统与生产过程
控制系统无缝连接；实现以订单流程为核心的智能调度。
优化排产，进一步挖掘设备产能；建设一套适合于棉纺织行业的生产作业管理工具，进一步搭建纺织企业"管控一体化”平台。
实现纺织企业°管理模式升级”
1、开发了一套适合我国纺织企业工业以太网在线监控系统!
实现了多种协议相互转换监控整个纺织企业现场的工业以太网监控系统及其监控方法。
模块设计具有较强的可扩展性，实现数据采集的实时性、准确
性和稳定性。
系统具备良好的用户体验。
2、产品功能实现了纺织工业化信息化的深度融合
该项目通过搭建生产管控一体的平台，实现从ERP接收订单、进行生产调度、订单自动跟踪、生产自动监控等环节实现管控一体化平台，实时传送生产过程的质量、产量、能耗等关键数据，通过大量的数据积累和优化实现管理优化，工艺优化，效率提高，改变企业的管控模式。
3、基于B/S结构的棉纺成套设备信息管理系统
集团性的企业管理者可以随时通过多种终端查看现场生产状况，适合于目前的移动办公模式，提高办公效率。
4、订单智能调度系统的开发应用遗传算法，优化企业订单的排产。
在满足订单交期的前提下，使得所有订单的生产用时最优。
智能调度系统提高了企业应对市场变化的能力，有效地挖掘设备产能。
四、设备运行状态和在制品质量在线检测与故障分析
1、梳棉机自调匀整
自动检测配棉管道气压，根据管道压力自动调节清棉机给棉罗拉转速，保证配棉管道压力稳定和系统供棉连续均匀。
自动检测下棉箱压力，根据下棉箱压力自动调节棉箱给棉罗拉转速，保证下棉箱压力稳定。
自动调节生条重量，根据设定工艺参数，自动调整棉箱梳棉机给棉量，梳棉机生条重量5米不匀率
<1%。
自动检测生条重量，实时在线显示生条不匀率及波普图
2、并头机嵌入式短片段白调匀整系统
高精度非接触式喂入和输出棉条检测装置，反应灵敏精确，适应500米/
分-1000米/分的动态稳定性。
对喂人棉条重量25%变化范围内的匀整控制以及对出条质量的重点指标监控。
3、异纤分检机多光源智能识别系统
高速图像处理架构，智能图像识别组件设计、精密光学系统设计:
可见光
谱、不可见光谱、偏振等光学调制系统，凸显异纤与棉花的非接触光学特征，定制光学镜头与成像相机实现高响应执行。
4、细纱机断纱自动监测。
细纱机单锭断纱检测系统，可以对每一锭的断纱与否状况、断纱时刻，接头时间、断纱次数及弱捻等异常状况进型检测，并通过车头车尾的三色指示灯对位置进行提示。
还可以在车尾触摸屏上显示具体锭号及根据时间或长度统计什么时候断纱较多，为维护设备、工艺及管理人员提供第一手资料，便于设置最优工艺，及时发现设备问题并提示，给挡车工提示断头与否及位置，可以让挡车工精准找到断纱位置，减少不必要的巡车，大大降低挡车工的劳动强度、提高劳动效率。
五、智能空调系统
升级会员 