广州沈自所分所： 智能制造助力印染业转型升级
本报记者刘肖勇
近年来，作为典型劳动力密集的高能耗、高水耗和高污染“三高”产业，印染行业与资源环境的矛盾日显突出，行业内企业的健康发展与社会责任承受着较大的考验；同时，对包括印染行业在内的传统制造业而言，“招工难，用工难”的情况已成为常态，人力成本快速增长，工人流动性和缺口较大，均已对生产组织和进度控制造成不利影响，“机器换人，人机协作”已是必然选择；此外，大部分印染行业内企业的管理运作模式依然十分传统，各环节信息孤岛式运作，企业决策层对整体生产信息统筹把控的时效性不高，生产透明度不够，资源配置时效性难以跟上生产进度要求，影响生产效率和产品质量。
近日记者从广州市科学技术局获悉，作为广东省新型研发机构，广州中国科学院沈阳自动化研究所分所（简称“广州沈自所分所”）自成立以来一直致力于工业自动化、网络化和智能化技术在地方聚集产业的开发和应用。当前，我国正在大力推进实施《中国制造2025》重大战略部署，发布了《智能制造工程实施指南（2015-2020）》，为传统制造业转型升级指明了方向，广州沈自所分所以此为指导路线，针对印染行业面临的共性难题生产特征，建立了“企业级管理层-车间级执行层-设备级控制层”三层次的智能化生产系统架构，以制造过程多源异构泛在数据智能感知为基础，异构设备互联和信息系统集成为核心，制造过程自主优化决策和智能协同控制为目标，实施印染全流程的数字化、信息化和智能化技术开发应用工作。
印染关键工序核心智能装备研制与应用
目前，国内印染生产设备（染机、定型机等）单机自动化已达到较高水平，一定程度上缓解了人力不足问题，但在染整核心环节，也是劳动强度大、精度要求高的染料助剂计量与配送环节，自动化程度还远远不够，大部分印染企业染料助剂的配送仍然以人工操作为主，人力需求大且计量精度和输配送效率偏低。染料助剂在线称量和管道式输送设备已有部分企业应用，但称量的准确性、染机等待配料等关键问题普遍解决得不够好。
广州沈自所分所针对国内企业生产规模大、染机数量多、染料助剂种类繁杂的具体情况，开发了印染染料助剂在线计量和精准输配送成套智能装备，实现染料助剂输送、计量和配料过程的自动化，具有物料跟踪、设备故障诊断、远程运维、柔性生产等智能化功能，可同时满足大批量、多品种产品并行染色生产的工艺要求；同时实现染料助剂输配送智能装备与生产工艺的横向集成，以及与ERP/MES系统的纵向集成，满足生产工艺流程和ERP/MES系统调度对印染染料在时间、数量和位置的精准配送要求，通过系统集成和调度算法，实现多种印染染料向多台设备精准输配送，大幅减少人力成本和物料浪费，显著提升生产精度和效率，有效填补了国内技术空白。
印染过程多源异构数据感知与工业大数据监控
广州沈自所分所应用工业物联网技术实现多传输协议的转换和多源异构数据的融合，解决由于底层设备通讯协议不一直导致的数据采集传输难题，实现生产进度、物料库存、排产信息、设备状态和产品品质等信息数据的实时采集和同步传输；在生产车间设置生产信息实时显示系统（看板），建立企业工业大数据监控平台，实现涵盖订单、设计、生产、物流、公辅的生产全流程数字化监控和企业各类生产运营系统的信息集成，打破信息孤岛式生产模式，并实现基于云平台的生产信息多终端远程管控，大幅提升生产透明化程度和运行管理水平及效率。
印染生产自主优化决策与智能协同控制
传统生产模式下，设计、生产、物流以及公辅等各工序独立运行，生产整体把控过于依赖知识型工作者的人工决策调控，随着市场变化日趋复杂，制造规模日渐庞大，需要综合考虑的因素越来越多，人面对海量信息已无法快速有效的处理和学习，依靠人工决策已难以把控全局，生产效率和生产灵活性难以突破，产品质量稳定性较差。在印染工业互联网系统建立的基础上，广州沈自所分所应用新一代人工智能技术将知识型工作者个体知识与工业大数据信息深度融合，开发跨层跨域的印染生产过程人机物融合的自主优化决策与协同控制系统，实现生产计划优化调度决策、制造过程工况动态感知与工艺调优、生产设备健康智能诊断与预测性维护等功能，满足生产饱和最优化要求，显著提升生产效率和产品质量的稳定性，并一定程度上实现柔性生产。
公共辅助系统在线优化运行与远程运维
印染的各个辅助系统，包括煤/电/水/汽资源供给、环保治理等，是企业顺利生产的保障。随着国家、地方政府以及全球高端客户联盟对企业节能减排要求的日益严格，强化公共辅助系统功能效应，提升其运行效率和稳定性至关重要。广州沈自所分所从工艺优化与远程运维两个方面提升公共辅助系统对生产的保障作用。
能源供给方面，以建立全厂区能源管控系统为核心，从企业-车间-关键设备三级布局生产全流程能源流监控系统，实现重要能源介质（电、蒸汽、水等）和重点能源设备（空压机、风机等）的集中监测、控制和管理，实现企业对能源使用计划、实际应用情况、绩效考核等过程的智能化管理，规范和优化能源应用，最大化节省能源成本，达到安全用能、能源合理配置和节能目的。
环保治理方面，开发印染（废水、废气）环保设施优化控制与远程运维系统解决方案，包括在线智能监测、过程动态自优化、设备全生命周期管理、运行性能量化评价等多项功能，实现印染废水废气处理设施智能化改造升级，大幅提升管控水平和运行稳定性，高效发挥处理系统的工艺性能，强化企业对处理系统的监督、宏观掌控和优化决策，全力保障达标排放，并实现最优化的节能降耗效果。
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