紡織行業(yè)機(jī)械制造中的大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用

楊德杰 李風(fēng)翥

(青島環(huán)球集團(tuán)股份有限公司,山東青島 266000)

近年來(lái),紡織行業(yè)的發(fā)展迅速,每年為國(guó)家貢獻(xiàn)了巨大的產(chǎn)值,其生產(chǎn)的紡織產(chǎn)品被應(yīng)用在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的方方面面。但隨著紡織行業(yè)的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變,機(jī)械生產(chǎn)已然成為了主要方式,為提升產(chǎn)品質(zhì)量和效率,對(duì)紡織機(jī)械的制造要求較高,在開(kāi)展紡織機(jī)械設(shè)計(jì)和制造時(shí),要積極適應(yīng)信息時(shí)代下的要求,將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于其中,推進(jìn)制造工藝的變革,提升機(jī)械制造的現(xiàn)代化水平。未來(lái)隨著紡織行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,機(jī)械制造中的大數(shù)據(jù)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用潛力巨大,各個(gè)紡織企業(yè)都要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)技術(shù)的創(chuàng)新。

1 紡織機(jī)械制造智能化的發(fā)展思路

1.1 紡織機(jī)械制造智能化的內(nèi)涵

在進(jìn)入了信息化時(shí)代以后,我國(guó)的紡織行業(yè)也進(jìn)入了新的發(fā)展階段,智能化概念逐步提出,為實(shí)現(xiàn)紡織行業(yè)智能化的目標(biāo),在紡織機(jī)械制造的過(guò)程中要加大大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用,以充分發(fā)揮技術(shù)優(yōu)勢(shì),提升紡織機(jī)械的總體性能。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展,智能化概念被提出且在紡織行業(yè)中取得了一定的發(fā)展成效,從當(dāng)下的發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看,在多年的探索實(shí)踐過(guò)程中,紡織機(jī)械制造中已經(jīng)形成了集物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算技術(shù)和數(shù)字通信技術(shù)等現(xiàn)代化技術(shù)于一體的制造體系,加快了紡織機(jī)械智能化目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1.2 紡織機(jī)械制造智能化發(fā)展的需求分析

工業(yè)4.0架構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)模型提出以后,紡織機(jī)械制造方面就有了更多的參考標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)人員在開(kāi)展制造工作時(shí),就可以加大現(xiàn)代化技術(shù)的應(yīng)用。紡織機(jī)械制造的智能化需求是推進(jìn)智能化目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ),只有全面了解了在紡織行業(yè)機(jī)械制造中的智能化發(fā)展要求,才能夠在產(chǎn)品的整個(gè)生命周期和階段中,逐步滲透大數(shù)據(jù)、智能化的概念,將大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能化技術(shù)逐步應(yīng)用在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造的各個(gè)環(huán)節(jié)[1]。紡織機(jī)械制造智能化要求下,首先要進(jìn)行橫向數(shù)據(jù)的收集,在此項(xiàng)工作進(jìn)行時(shí),相關(guān)人員要面向紡織機(jī)械制造過(guò)程中所涉及的全部原材料和物料的相關(guān)信息,這些信息中不僅有企業(yè)與企業(yè)之間的橫向數(shù)據(jù),更存在有企業(yè)內(nèi)部不同部門(mén)之間的橫向數(shù)據(jù)。對(duì)于企業(yè)與企業(yè)之間的橫向數(shù)據(jù),主要是這些企業(yè)之間在相互交流過(guò)程中的信息整合,而企業(yè)內(nèi)部的橫向數(shù)據(jù)為不同部門(mén)的信息整合結(jié)果。其次,紡織機(jī)械制造智能化需求下,對(duì)縱向數(shù)據(jù)的收集也尤為重要,這一數(shù)據(jù)收集具體包含的是面向全部服務(wù)封裝、服務(wù)平臺(tái)的打造、服務(wù)配置的補(bǔ)充等方面的內(nèi)容。服務(wù)封裝為紡織機(jī)械制造過(guò)程中對(duì)全部發(fā)展資源、服務(wù)管理等各個(gè)要素的封裝化處理,以通過(guò)這些過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品封裝化后的集成。

2 大數(shù)據(jù)技術(shù)在紡織機(jī)械制造中的應(yīng)用

隨著紡織行業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展步伐的加快,紡織機(jī)械已然成為了影響紡織企業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)效率和質(zhì)量的關(guān)鍵要素,為幫助紡織企業(yè)更好地適應(yīng)當(dāng)下的發(fā)展環(huán)境,紡織機(jī)械生產(chǎn)廠(chǎng)家在機(jī)械制造的過(guò)程中,要加強(qiáng)對(duì)大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用,因?yàn)榇髷?shù)據(jù)技術(shù)下可以輔助數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和處理,也就可以從海量的數(shù)據(jù)中提取出有價(jià)值的信息來(lái)輔助機(jī)械制造,保障紡織機(jī)械制造的整體水平[2]。大數(shù)據(jù)技術(shù)在紡織機(jī)械制造中的應(yīng)用流程如圖1:

圖1 大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用流程Fig.1 Application process of big data technology

2.1 智能化控制的紡織機(jī)械生產(chǎn)技術(shù)

紡織機(jī)械的生產(chǎn)車(chē)間環(huán)境比較惡劣,呈現(xiàn)出高溫、高壓和高濕的特征,整個(gè)紡織機(jī)械的制造過(guò)程中,往往處于高強(qiáng)度、超大負(fù)荷的運(yùn)行條件下,這就使得在整個(gè)的紡織機(jī)械制造中,需要控制的參數(shù)和流程相對(duì)較多,傳統(tǒng)的人工控制顯然已經(jīng)無(wú)法保障控制目標(biāo)的實(shí)現(xiàn),智能控制成為了主要的方向。對(duì)于紡織品工藝來(lái)看,整個(gè)的產(chǎn)品生產(chǎn)中涉及的流程繁多,原材料也就是紡紗和纖維等環(huán)節(jié)一般要重點(diǎn)關(guān)注均勻分布控制、張力控制,但與此同時(shí)也要做好生產(chǎn)速度、位置和操作動(dòng)作等的管控,這些控制對(duì)象的控制方面,為提高控制精度,一般要利用嵌入式處理器或者芯片來(lái)完成[3]。

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

我國(guó)在近年來(lái)已然進(jìn)入了智能化發(fā)展階段,大數(shù)據(jù)技術(shù)、智能化技術(shù)等現(xiàn)代技術(shù)在很多的領(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)用,刺激了行業(yè)變革。而這些新技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用給紡織行業(yè)機(jī)械制造帶來(lái)了一定的機(jī)遇與挑戰(zhàn),紡織機(jī)械制造企業(yè)要適應(yīng)信息化時(shí)代的發(fā)展要求,開(kāi)展制造理念、技術(shù)和工藝的革新。紡織機(jī)械制造中,最需要改變的就是制造工藝,因?yàn)閭鹘y(tǒng)的制造方式下,整個(gè)的制造流程比較復(fù)雜,大數(shù)據(jù)技術(shù)出現(xiàn)以后,就需要將大數(shù)據(jù)技術(shù)充分應(yīng)用于工藝改進(jìn)中,最好能夠簡(jiǎn)化原有的制造流程,使得在整個(gè)的紡織機(jī)械制造中,操作工藝和設(shè)備數(shù)量都相對(duì)較少[4]。此外,大數(shù)據(jù)技術(shù)在機(jī)械制造中應(yīng)用時(shí),要充分與信息技術(shù)等高度結(jié)合起來(lái),以提升機(jī)械的集成化程度,使得紡織機(jī)械具有綜合性特征,能夠在紡織產(chǎn)品的生產(chǎn)中發(fā)揮其應(yīng)有的作用,保持可靠的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)?，F(xiàn)階段,紡織行業(yè)也表現(xiàn)出了一定的數(shù)字化特征,大數(shù)據(jù)技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用,可以加快機(jī)械制造中的網(wǎng)絡(luò)信息化發(fā)展步伐,使得在機(jī)械運(yùn)行和使用的過(guò)程中,不同模塊之間的通信更為便捷,保持互相之間的高度銜接。

2.3 紡織機(jī)械機(jī)器人等智能裝置的研發(fā)

大數(shù)據(jù)技術(shù)在當(dāng)下的發(fā)展十分迅速,專(zhuān)業(yè)人員在充分調(diào)研紡織機(jī)械制造工藝和流程的基礎(chǔ)上,完全可以將大數(shù)據(jù)技術(shù)與各種現(xiàn)代化的技術(shù)有效結(jié)合起來(lái),開(kāi)發(fā)出智能裝置,輔助紡織產(chǎn)品的生產(chǎn),如紡織機(jī)械機(jī)器人。在紡織行業(yè)機(jī)械制造的過(guò)程中,一些環(huán)節(jié)存在重復(fù)性的工作,而通過(guò)大數(shù)據(jù)和智能技術(shù)的結(jié)合,就可以利用程序開(kāi)發(fā)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,使得整個(gè)的紡織機(jī)械制造更具安全性、高效性[5]。因此,大數(shù)據(jù)技術(shù)作為紡織機(jī)器人研發(fā)中的核心技術(shù),通過(guò)這些技術(shù)的融入,可以在很大程度上實(shí)現(xiàn)資源的節(jié)約和利用,幫助機(jī)械制造企業(yè)獲得更大的效益。根據(jù)當(dāng)前市場(chǎng)上的紡織機(jī)器人研發(fā)和利用情況,其在生產(chǎn)的過(guò)程中,經(jīng)由機(jī)器人的配置,完全可以對(duì)動(dòng)作軌跡和動(dòng)作速度加以精準(zhǔn)控制。

2.4 智能化故障檢測(cè)和分析系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)

紡織行業(yè)機(jī)械制造的技術(shù)難度較大,在整個(gè)的制造工作中往往需遵循很多的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范,信息化時(shí)代到來(lái)以后,人們對(duì)紡織機(jī)械制造也提出了新的要求,智能化發(fā)展趨勢(shì)下,有關(guān)制造人員要在機(jī)械中添加智能化故障檢測(cè)和分析系統(tǒng)的內(nèi)容,使得在后續(xù)投入使用以后,這些智能化模塊可以在海量生產(chǎn)數(shù)據(jù)的采集和分析過(guò)程中提取出有價(jià)值的信息,輔助機(jī)械的控制決策,更好地組織生產(chǎn)[6]。智能化故障檢測(cè)和分析系統(tǒng)在應(yīng)用于紡織機(jī)械以后,就可以有效對(duì)紡織機(jī)械運(yùn)行中可能存在的故障加以預(yù)測(cè),但為保障預(yù)測(cè)的正確性,一般要在工藝參數(shù)、電氣性能參數(shù)等的全面分析中挖掘出有用的信息來(lái)更好地進(jìn)行紡織機(jī)械性能優(yōu)化,降低機(jī)械故障率。

2.5 各個(gè)制造工序的自動(dòng)化連接

紡織機(jī)械的結(jié)構(gòu)構(gòu)成復(fù)雜,整個(gè)制造過(guò)程中涉及的工序和工藝繁多,在將大數(shù)據(jù)技術(shù)應(yīng)用于制造工作時(shí),不僅可以提升制造的效率,更能夠提升總體的制造水平。事實(shí)上,大數(shù)據(jù)技術(shù)在應(yīng)用于紡織機(jī)械制造以后,因?yàn)榭梢员３植煌圃旃ば蛑g的高度銜接,也就使得整體的制造效率得以提升。但為實(shí)現(xiàn)工序之間的自動(dòng)化連接,有關(guān)人員要根據(jù)機(jī)械制造的總體要求和生產(chǎn)車(chē)間的空間大小和分布,利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行紡織生產(chǎn)裝置系統(tǒng)的設(shè)計(jì),使得該系統(tǒng)能夠輔助紡織機(jī)械的生產(chǎn)作業(yè)。

3 紡織行業(yè)機(jī)械制造的未來(lái)發(fā)展

3.1 產(chǎn)品設(shè)計(jì)智能化

在紡織機(jī)械制造中,人們?cè)絹?lái)越意識(shí)到了大數(shù)據(jù)技術(shù)對(duì)機(jī)械制造的優(yōu)勢(shì),未來(lái)隨著智能化、信息化發(fā)展步伐的加快,紡織行業(yè)機(jī)械制造必將朝著設(shè)計(jì)智能化的方向邁進(jìn),利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和分析,實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈協(xié)同和工廠(chǎng)互聯(lián)化,使得全流程數(shù)據(jù)都可以達(dá)到可視化和大規(guī)模定制的預(yù)期目標(biāo)。在紡織機(jī)械制造中,需采集的信息主要有市場(chǎng)銷(xiāo)售數(shù)據(jù)、需求數(shù)據(jù)等,因?yàn)閿?shù)據(jù)的海量性和多樣化特征,可以在復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)、深度學(xué)習(xí)等方法基礎(chǔ)上進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析,從而更好地滿(mǎn)足市場(chǎng)上對(duì)紡織機(jī)械的制造要求,保障所設(shè)計(jì)、制造的機(jī)械產(chǎn)品可以與市場(chǎng)需求相一致。

3.2 紡織機(jī)械的協(xié)同工藝設(shè)計(jì)

紡織機(jī)械制造的工藝復(fù)雜,為提升總體的設(shè)計(jì)水平,在整個(gè)的制造工序中要加強(qiáng)協(xié)同化設(shè)計(jì),發(fā)揮在整個(gè)協(xié)同設(shè)計(jì)和制造中ERP、MES、CAD、CAPP等輔助軟件的作用,而大數(shù)據(jù)技術(shù)在協(xié)同設(shè)計(jì)和制造中主要發(fā)揮的是多元信息融合作用,專(zhuān)業(yè)人員完全可以利用大數(shù)據(jù)技術(shù)來(lái)將海量的信息整合起來(lái),從這些信息中提取中有價(jià)值的信息來(lái)構(gòu)造機(jī)械制造模型、工藝專(zhuān)家知識(shí)庫(kù),使得整個(gè)的制造工作進(jìn)行時(shí),可以直接從專(zhuān)家?guī)靸?nèi)調(diào)取相應(yīng)的制造工具,在專(zhuān)有模型中開(kāi)展有針對(duì)性的設(shè)計(jì)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上,紡織行業(yè)在當(dāng)下已然成為了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)體系中的重要構(gòu)成,但隨著紡織企業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的推進(jìn),人們對(duì)紡織機(jī)械的性能和功能也提出了新的要求,整個(gè)的機(jī)械制造中,要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)技術(shù)在數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)和挖掘方面的優(yōu)勢(shì),全面輔助制造工作的進(jìn)行。