紡織機(jī)械制造中大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用研究

陳凌翔

（新鄉(xiāng)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 新鄉(xiāng) 453006）

紡織機(jī)械制造正隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，向數(shù)字化、智能化大力發(fā)展。近年來，大數(shù)據(jù)技術(shù)日益成熟和完善，將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用到紡織行業(yè)的機(jī)械制造過程中，已經(jīng)成為紡織行業(yè)機(jī)械制造發(fā)展的趨勢(shì)。紡織行業(yè)擁有大量的數(shù)據(jù)，包括經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)據(jù)、企業(yè)經(jīng)營(yíng)發(fā)展數(shù)據(jù)以及市場(chǎng)上大量的復(fù)雜數(shù)據(jù)。因此，依靠傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方式已經(jīng)無法滿足發(fā)展的需要。大數(shù)據(jù)技術(shù)不僅可以幫助紡織行業(yè)解決大量數(shù)據(jù)、信息的繁瑣處理，還可以提高這些信息的綜合利用率。

1 大數(shù)據(jù)的相關(guān)概念

所謂的大數(shù)據(jù)，從定義上講，其數(shù)據(jù)量已經(jīng)嚴(yán)重超出了常規(guī)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取、存儲(chǔ)、管理以及分析的能力，數(shù)據(jù)規(guī)模的海量性、數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)的快速性、數(shù)據(jù)類型的多樣性以及數(shù)據(jù)的巨大價(jià)值性便是大數(shù)據(jù)的4個(gè)特性[1]。大數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)主要包括采集、預(yù)處理、存儲(chǔ)、管理、分析、挖掘、展現(xiàn)及應(yīng)用等。對(duì)于紡織機(jī)械制造業(yè)，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用仍是一個(gè)新鮮事物，盡管大數(shù)據(jù)給企業(yè)帶來了巨大的機(jī)遇，也具備巨大的應(yīng)用價(jià)值，但是受到行業(yè)特點(diǎn)的影響以及大數(shù)據(jù)人才不足等多方面的限制，真正價(jià)值沒有凸顯出來，給企業(yè)和社會(huì)帶來的利益和價(jià)值也并沒有真正顯現(xiàn)，還需要深入地分析、研究乃至應(yīng)用大數(shù)據(jù)的相關(guān)技術(shù)。

2 紡織機(jī)械制造智能化的發(fā)展思路

2.1 紡織機(jī)械制造智能化的內(nèi)涵

智能化制造自20世紀(jì)被提出以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)成為集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)以及數(shù)字通信技術(shù)等信息化技術(shù)于一體的先進(jìn)制造技術(shù)，已經(jīng)深入到制造行業(yè)的設(shè)計(jì)、加工、管理和服務(wù)等全部環(huán)節(jié)。因此，要想全面推進(jìn)紡織機(jī)械智能化制造，需要從產(chǎn)品的原材料、生產(chǎn)過程、銷售以及售后服務(wù)等各個(gè)環(huán)節(jié)著手分析、研究，同時(shí)還需要現(xiàn)代化信息網(wǎng)絡(luò)的支持。

2.2 紡織機(jī)械制造智能化發(fā)展的需求分析

隨著工業(yè)4.0架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)模型的提出，紡織機(jī)械制造的智能化發(fā)展也有了參考標(biāo)準(zhǔn)和依據(jù)，為了分析紡織機(jī)械制造智能化發(fā)展過程中的實(shí)際需求，就要從產(chǎn)品的生命周期以及每個(gè)階段的生產(chǎn)情況入手，實(shí)現(xiàn)覆蓋產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、物流、銷售、售后等所有環(huán)節(jié)的智能化操作[2]。首先，要實(shí)現(xiàn)橫向數(shù)據(jù)的收集，即收集面向紡織產(chǎn)品生產(chǎn)過程中涉及的原材料或物料的全部信息，不僅包括企業(yè)之間的橫向數(shù)據(jù)，還包括企業(yè)內(nèi)部的橫向數(shù)據(jù)。企業(yè)之間的橫向數(shù)據(jù)主要包括企業(yè)間有效溝通的信息集合，企業(yè)內(nèi)部的橫向數(shù)據(jù)主要包括企業(yè)各部門間的信息集合。其次，要實(shí)現(xiàn)縱向數(shù)據(jù)的收集工作，即收集所有面向服務(wù)封裝、服務(wù)平臺(tái)的打造以及服務(wù)配置的補(bǔ)充等相關(guān)信息。服務(wù)的封裝主要指在紡織機(jī)械制造過程中對(duì)發(fā)展資源、服務(wù)管理等進(jìn)行的封裝化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)品封裝化的集成管理。最后，還要實(shí)現(xiàn)端到端的信息收集。在紡織機(jī)械制造行業(yè)，某些產(chǎn)品的生產(chǎn)可能涉及客戶的參與，比如分析現(xiàn)在比較流行的私人定制，便是一種客戶參與的生產(chǎn)活動(dòng)。這種端到端信息的收集，更需要運(yùn)用大數(shù)據(jù)技術(shù)的分析和處理，比如產(chǎn)品的供應(yīng)商、銷售商、客戶等。為了能夠智能化分析端到端的數(shù)據(jù)，只有借助大數(shù)據(jù)平臺(tái)，再應(yīng)用面向設(shè)備管理和生產(chǎn)協(xié)調(diào)的決策算法才能實(shí)現(xiàn)紡織機(jī)械制造產(chǎn)品的精準(zhǔn)化發(fā)展。

3 基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的紡織機(jī)械制造技術(shù)分析

大數(shù)據(jù)技術(shù)作為一種應(yīng)用在紡織機(jī)械制造行業(yè)中的重要技術(shù)，已經(jīng)成為眾多紡織機(jī)械制造企業(yè)爭(zhēng)相學(xué)習(xí)和研究的技術(shù)之一。大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用流程如圖1所示。

圖1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用流程

3.1 智能化控制的紡織機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)

紡織機(jī)械生產(chǎn)車間由于高溫、高壓以及濕度大的特點(diǎn)，再加上需要長(zhǎng)時(shí)間、高負(fù)荷地運(yùn)作，智能化控制生產(chǎn)的需求非常迫切。從紡織品工藝需要完成的控制任務(wù)來看，除了需要對(duì)源材料即紡紗、纖維等進(jìn)行均勻分布控制、強(qiáng)化張力控制外，還要做好生產(chǎn)速度、位置及其操作動(dòng)作和循環(huán)管理等方面的控制，都需要借助嵌入式的處理器或芯片技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。另外，還需要深入地研究和開發(fā)可編程的控制技術(shù)、控制器域網(wǎng)（Controller Area Network，CAN）技術(shù)等相關(guān)智能化控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)紡織機(jī)械生產(chǎn)過程的智能化控制；可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）以及工程控制機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用也是智能化控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)的重要組成部分[3]。

3.2 信息化、網(wǎng)絡(luò)化的紡織機(jī)械生產(chǎn)加工技術(shù)

隨著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的紡織機(jī)械生產(chǎn)工藝受到了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)和威脅，因此，紡織機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)迫切需要信息化、網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用和普及。從紡織機(jī)械生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展來看，首先要改進(jìn)的是生產(chǎn)工藝，主要是簡(jiǎn)化復(fù)雜的操作工藝、減少參與生產(chǎn)的機(jī)械設(shè)備數(shù)量。其次，最好使用功能更加完善、集成化程度更高的綜合性紡織機(jī)械設(shè)備進(jìn)行企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)作，降低信息化生產(chǎn)設(shè)備的難度。只有生產(chǎn)線整體實(shí)現(xiàn)信息化，生產(chǎn)才能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)化，行業(yè)才能走向網(wǎng)絡(luò)化。當(dāng)然，在紡織行業(yè)發(fā)展數(shù)字化的過程中，為了更好地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)信息化的發(fā)展，還必須強(qiáng)化各個(gè)設(shè)備之間的網(wǎng)絡(luò)通信，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是解決未來設(shè)備聯(lián)網(wǎng)控制的基礎(chǔ)。信息化、網(wǎng)絡(luò)化生產(chǎn)的全過程是實(shí)現(xiàn)智能化紡織機(jī)械生產(chǎn)的前提條件，沒有生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息化就不可能實(shí)現(xiàn)智能化的控制。因此，在整個(gè)紡織機(jī)械生產(chǎn)的過程中，信息化、網(wǎng)絡(luò)化是非常重要的。

3.3 紡織機(jī)械機(jī)器人等智能裝置的研發(fā)

通過對(duì)紡織機(jī)械工藝的了解和分析，在大數(shù)據(jù)技術(shù)的支持下完全可以開發(fā)出一套用于完成某些步驟固化、需要反復(fù)進(jìn)行的生產(chǎn)操作，借助自動(dòng)化智能裝置的開發(fā)，增強(qiáng)生產(chǎn)過程的安全性和可靠性，節(jié)省人力和財(cái)力，提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和效益[4]。目前，市面上的可編程工業(yè)機(jī)器人都可以精準(zhǔn)控制動(dòng)作軌跡和動(dòng)作速度，但可能無法完成某些特定的工藝操作，就需要結(jié)合工藝操作的技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行編程方面的研發(fā)。這是一種需要投入大量時(shí)間和精力的工作，需要進(jìn)行反復(fù)訓(xùn)練和實(shí)驗(yàn)，但是可以節(jié)省大量開發(fā)專用機(jī)器人的成本投入。因此，只有在有必要提高生產(chǎn)效率時(shí)才會(huì)考慮深入地編程和研發(fā)工業(yè)機(jī)器人。

3.4 智能化故障檢測(cè)和分析系統(tǒng)的開發(fā)

要想實(shí)現(xiàn)智能化，首先要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。紡織機(jī)械在工作過程中出現(xiàn)故障的概率是可以預(yù)測(cè)的，比如加工工藝參數(shù)、機(jī)械設(shè)備的電氣性能等都可以通過監(jiān)測(cè)設(shè)備來獲得運(yùn)行數(shù)據(jù)。為了更好地、實(shí)時(shí)地解決紡織機(jī)械設(shè)備工作過程中出現(xiàn)的故障，需要研究、開發(fā)一套用于智能檢測(cè)和分析故障的系統(tǒng)。此系統(tǒng)不僅要完成對(duì)加工工藝參數(shù)的在線檢測(cè)和分析，還要在線監(jiān)測(cè)和控制機(jī)械電氣的各項(xiàng)性能指標(biāo)，準(zhǔn)確地研判故障出現(xiàn)的概率和時(shí)間，為實(shí)時(shí)解決設(shè)備的故障、提升設(shè)備的利用率、提升效益做好保障工作。

4 結(jié)語

大數(shù)據(jù)技術(shù)是紡織機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化制造的重要基礎(chǔ)，正是紡織機(jī)械行業(yè)運(yùn)作過程中的大量數(shù)據(jù)信息，為紡織機(jī)械設(shè)備實(shí)現(xiàn)智能化提供了數(shù)據(jù)支持。同時(shí)，由于紡織機(jī)械制造所涉及的學(xué)科眾多，在具體實(shí)施智能化的過程中，需要更加全面地分析和研究，不僅要從產(chǎn)品的生產(chǎn)、加工和管理方面入手，還要結(jié)合自身行業(yè)的特點(diǎn)進(jìn)行綜合探究。大數(shù)據(jù)技術(shù)的出現(xiàn)使紡織機(jī)械制造業(yè)看到了向智能化發(fā)展的希望，同時(shí)也是一種挑戰(zhàn)，希望通過本研究，為紡織機(jī)械制造業(yè)提供一些參考，為我國(guó)的紡織智能制造的發(fā)展提供支持。