一、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級迫在眉睫

近年來，作為典型勞動力密集的高能耗、高水耗和高污染“三高”產(chǎn)業(yè)，印染行業(yè)與資源環(huán)境的矛盾日顯突出，行業(yè)內(nèi)企業(yè)的健康發(fā)展與社會責(zé)任承受著較大的考驗;同時，對包括印染行業(yè)在內(nèi)的傳統(tǒng)制造業(yè)而言，“招工難，用工難”的情況已成為常態(tài)，人力成本快速增長，工人流動性和缺口較大，均已對生產(chǎn)組織和進(jìn)度控制造成不利影響，“機(jī)器換人，人機(jī)協(xié)作”已是必然選擇;此外，大部分印染行業(yè)內(nèi)企業(yè)的管理運作模式依然十分傳統(tǒng)，各環(huán)節(jié)信息孤島式運作，企業(yè)決策層對整體生產(chǎn)信息統(tǒng)籌把控的時效性不高，生產(chǎn)透明度不夠，資源配置時效性難以跟上生產(chǎn)進(jìn)度要求，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

二、技術(shù)創(chuàng)新助力智能制造

作為廣東省新型研發(fā)機(jī)構(gòu)，中國科學(xué)院廣州沈陽自動化研究所分所(以下簡稱廣州沈自所分所)自成立以來一直致力于工業(yè)自動化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化技術(shù)在地方聚集產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和應(yīng)用。當(dāng)前，我國正在大力推進(jìn)實施《中國制造2025》重大戰(zhàn)略部署，發(fā)布了《智能制造工程實施指南(2015-2020)》，為傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級指明了方向，廣州沈自所分所以此為指導(dǎo)路線，針對印染行業(yè)面臨的共性難題生產(chǎn)特征，建立了“企業(yè)級管理層-車間級執(zhí)行層-設(shè)備級控制層”三層次的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)架構(gòu)，以制造過程多源異構(gòu)泛在數(shù)據(jù)智能感知為基礎(chǔ)，異構(gòu)設(shè)備互聯(lián)和信息系統(tǒng)集成為核心，制造過程自主優(yōu)化決策和智能協(xié)同控制為目標(biāo)，實施印染全流程的數(shù)字化、信息化和智能化技術(shù)開發(fā)應(yīng)用工作：

(一)印染關(guān)鍵工序核心智能裝備研制與應(yīng)用

目前，國內(nèi)印染生產(chǎn)設(shè)備(染機(jī)、定型機(jī)等)單機(jī)自動化已達(dá)到較高水平，一定程度上緩解了人力不足問題，但在染整核心環(huán)節(jié)，也是勞動強(qiáng)度大、精度要求高的染料助劑計量與配送環(huán)節(jié)，自動化程度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，大部分印染企業(yè)染料助劑的配送仍然以人工操作為主，人力需求大且計量精度和輸配送效率偏低。染料助劑在線稱量和管道式輸送設(shè)備已有部分企業(yè)應(yīng)用，但稱量的準(zhǔn)確性、染機(jī)等待配料等關(guān)鍵問題普遍解決得不夠好。

廣州沈自所分所針對國內(nèi)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、染機(jī)數(shù)量多、染料助劑種類繁雜的具體情況，開發(fā)了印染染料助劑在線計量和精準(zhǔn)輸配送成套智能裝備，實現(xiàn)染料助劑輸送、計量和配料過程的自動化，具有物料跟蹤、設(shè)備故障診斷、遠(yuǎn)程運維、柔性生產(chǎn)等智能化功能，可同時滿足大批量、多品種產(chǎn)品并行染色生產(chǎn)的工藝要求;同時實現(xiàn)染料助劑輸配送智能裝備與生產(chǎn)工藝的橫向集成，以及與ERP/MES系統(tǒng)的縱向集成，滿足生產(chǎn)工藝流程和ERP/MES系統(tǒng)調(diào)度對印染染料在時間、數(shù)量和位置的精準(zhǔn)配送要求，通過系統(tǒng)集成和調(diào)度算法，實現(xiàn)多種印染染料向多臺設(shè)備精準(zhǔn)輸配送，大幅減少人力成本和物料浪費，顯著提升生產(chǎn)精度和效率，有效填補(bǔ)了國內(nèi)技術(shù)空白。

(二)印染過程多源異構(gòu)數(shù)據(jù)感知與工業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)控

廣州沈自所分所應(yīng)用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)多傳輸協(xié)議的轉(zhuǎn)換和多源異構(gòu)數(shù)據(jù)的融合，解決由于底層設(shè)備通訊協(xié)議不一直導(dǎo)致的數(shù)據(jù)采集傳輸難題，實現(xiàn)生產(chǎn)進(jìn)度、物料庫存、排產(chǎn)信息、設(shè)備狀態(tài)和產(chǎn)品品質(zhì)等信息數(shù)據(jù)的實時采集和同步傳輸;在生產(chǎn)車間設(shè)置生產(chǎn)信息實時顯示系統(tǒng)(看板)，建立企業(yè)工業(yè)大數(shù)據(jù)監(jiān)控平臺，實現(xiàn)涵蓋訂單、設(shè)計、生產(chǎn)、物流、公輔的生產(chǎn)全流程數(shù)字化監(jiān)控和企業(yè)各類生產(chǎn)運營系統(tǒng)的信息集成，打破信息孤島式生產(chǎn)模式，并實現(xiàn)基于云平臺的生產(chǎn)信息多終端遠(yuǎn)程管控，大幅提升生產(chǎn)透明化程度和運行管理水平及效率。

(三)印染生產(chǎn)自主優(yōu)化決策與智能協(xié)同控制

傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下，設(shè)計、生產(chǎn)、物流以及公輔等各工序獨立運行，生產(chǎn)整體把控過于依賴知識型工作者的人工決策調(diào)控，隨著市場變化日趨復(fù)雜，制造規(guī)模日漸龐大，需要綜合考慮的因素越來越多，人面對海量信息已無法快速有效的處理和學(xué)習(xí)，依靠人工決策已難以把控全局，生產(chǎn)效率和生產(chǎn)靈活性難以突破，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性較差。在印染工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)建立的基礎(chǔ)上，廣州沈自所分所應(yīng)用新一代人工智能技術(shù)將知識型工作者個體知識與工業(yè)大數(shù)據(jù)信息深度融合，開發(fā)跨層跨域的印染生產(chǎn)過程人機(jī)物融合的自主優(yōu)化決策與協(xié)同控制系統(tǒng)，實現(xiàn)生產(chǎn)計劃優(yōu)化調(diào)度決策、制造過程工況動態(tài)感知與工藝調(diào)優(yōu)、生產(chǎn)設(shè)備健康智能診斷與預(yù)測性維護(hù)等功能，滿足生產(chǎn)飽和最優(yōu)化要求，顯著提升生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性，并一定程度上實現(xiàn)柔性生產(chǎn)。

(四)公共輔助系統(tǒng)在線優(yōu)化運行與遠(yuǎn)程運維

印染的各個輔助系統(tǒng)，包括煤/電/水/汽資源供給、環(huán)保治理等，是企業(yè)順利生產(chǎn)的保障。隨著國家、地方政府以及全球高端客戶聯(lián)盟對企業(yè)節(jié)能減排要求的日益嚴(yán)格，強(qiáng)化公共輔助系統(tǒng)功能效應(yīng)，提升其運行效率和穩(wěn)定性至關(guān)重要。廣州沈自所分所從工藝優(yōu)化與遠(yuǎn)程運維兩個方面提升公共輔助系統(tǒng)對生產(chǎn)的保障作用。

能源供給方面，以建立全廠區(qū)能源管控系統(tǒng)為核心，從企業(yè)-車間-關(guān)鍵設(shè)備三級布局生產(chǎn)全流程能源流監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)重要能源介質(zhì)(電、蒸汽、水等)和重點能源設(shè)備(空壓機(jī)、風(fēng)機(jī)等)的集中監(jiān)測、控制和管理，實現(xiàn)企業(yè)對能源使用計劃、實際應(yīng)用情況、績效考核等過程的智能化管理，規(guī)范和優(yōu)化能源應(yīng)用，最大化節(jié)省能源成本，達(dá)到安全用能、能源合理配置和節(jié)能目的。

環(huán)保治理方面，開發(fā)印染(廢水、廢氣)環(huán)保設(shè)施優(yōu)化控制與遠(yuǎn)程運維系統(tǒng)解決方案，包括在線智能監(jiān)測、過程動態(tài)自優(yōu)化、設(shè)備全生命周期管理、運行性能量化評價等多項功能，實現(xiàn)印染廢水廢氣處理設(shè)施智能化改造升級，大幅提升管控水平和運行穩(wěn)定性，高效發(fā)揮處理系統(tǒng)的工藝性能，強(qiáng)化企業(yè)對處理系統(tǒng)的監(jiān)督、宏觀掌控和優(yōu)化決策，全力保障達(dá)標(biāo)排放，并實現(xiàn)最優(yōu)化的節(jié)能降耗效果。

三、牽手互太成效顯著

廣州互太(番禺)紡織印染有限公司(以下簡稱“互太”)成立于1997年，注冊資金68000萬元，為廣東省大型紡織印染企業(yè)，國內(nèi)針織印染領(lǐng)域龍頭企業(yè)，年產(chǎn)值50億元左右。針對互太所面臨的行業(yè)共性問題，廣州沈自所分所充分融合各項印染智能化技術(shù)，為互太搭建起印染智能工廠并取得了顯著成效。

自2012年實現(xiàn)合作以來，廣州沈自所分所已同互太簽訂企業(yè)技術(shù)開發(fā)和服務(wù)委托合同超8000元，目前正在規(guī)劃的后續(xù)項目合同經(jīng)費超過4000萬元，聯(lián)合申請獲得省市區(qū)地方政府專項資金支持累積近2300萬元。通過生產(chǎn)數(shù)字化、信息化和智能化改造，互太在生產(chǎn)效率、運營成本、能源利用率、產(chǎn)品合格率以及環(huán)保效應(yīng)等方面取得了重要突破：

(一)建成年產(chǎn)量8萬噸的針織印染智能化生產(chǎn)線，實現(xiàn)生產(chǎn)全流程端到端的互聯(lián)互通，系統(tǒng)覆蓋設(shè)計、生產(chǎn)、能源、環(huán)保、水資源等各個環(huán)節(jié)。

(二)企業(yè)人力成本下降，生產(chǎn)效率大幅提升，在保持產(chǎn)值規(guī)模穩(wěn)步提升的情況下，企業(yè)人員數(shù)量從7000余人降低到4000余人，職工人均產(chǎn)值突破100萬元，遠(yuǎn)高于行業(yè)平均水平。

(三)產(chǎn)品品質(zhì)提升明顯，行業(yè)關(guān)鍵生產(chǎn)指標(biāo)染色一次成功率突破98%，為國內(nèi)領(lǐng)先水平。

(四)節(jié)能減排效果提升顯著，能源利用率提高10%，萬元產(chǎn)值綜合能耗低至0.37噸標(biāo)煤，廢水廢氣排放持續(xù)穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，廢水處理綜合成本節(jié)約1000萬/年以上。

在轉(zhuǎn)型升級改造過程中，互太先后被認(rèn)定為工信部兩化融合貫標(biāo)企業(yè)、工信部第三批綠色示范工廠、廣東省智能制造試點示范企業(yè)和廣東省制造業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合發(fā)展試點示范企業(yè)。廣州沈自所分所先后成為“廣東省印染智能化工程技術(shù)研究中心”、“廣東省裝備智能化物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)工程技術(shù)研究中心”、“廣東省環(huán)保在線監(jiān)測及遠(yuǎn)程運維工程技術(shù)研究中心”依托單位，中國(廣州)智能裝備研究院(籌)共建單位、廣東省制造行業(yè)遠(yuǎn)程運維公共技術(shù)支撐平臺依托單位、廣東省工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)供給資源池企業(yè)等。

與此同時，廣州沈自所分所面向紡織印染行業(yè)持續(xù)開發(fā)生產(chǎn)綠色化和智能化成套技術(shù)并實現(xiàn)市場化應(yīng)用，參與了工信部綠色制造系統(tǒng)集成項目2項，技術(shù)成果一方面應(yīng)用于紡織印染企業(yè)，同時也服務(wù)于行業(yè)裝備制造商和服務(wù)提供商，幫助企業(yè)提高智能化和節(jié)能環(huán)保水平。目前已服務(wù)的企業(yè)包括互太、溢達(dá)、際華三五四二、絲麗雅等幾十家行業(yè)龍頭企業(yè)、裝備制造商和服務(wù)提供商，同時技術(shù)和產(chǎn)品出口到越南等“一帶一路”沿線國家，取得顯著成效。技術(shù)成果先后榮獲中紡聯(lián)紡織工業(yè)信息化成果獎-解決方案獎一等獎和中紡聯(lián)紡織工業(yè)信息化成果獎-創(chuàng)新應(yīng)用獎二等獎各1項，廣州市科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎1項、高交會優(yōu)秀產(chǎn)品獎2項。

四、前瞻布局持續(xù)發(fā)展

未來，廣州沈自所分所將持續(xù)完善針對紡織印染行業(yè)的智能化技術(shù)開發(fā)，最終形成面向印染全流程的自動化、信息化和智能化系統(tǒng)解決方案和一系列模塊化技術(shù)產(chǎn)品，在行業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用，為行業(yè)整體的智能化升級改造提供強(qiáng)力支撐：

(一)深入完善印染智能化生產(chǎn)成套技術(shù)，加大與互太合作力度和深度，雙方已計劃后續(xù)簽訂技術(shù)開發(fā)技術(shù)委托合同超4000萬，按照前期的系統(tǒng)架構(gòu)規(guī)劃，繼續(xù)深入關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，最終形成完整的印染智能化生產(chǎn)成套技術(shù);

(二)加快推進(jìn)技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化服務(wù)，形成印染行業(yè)智能制造技術(shù)設(shè)計和實施規(guī)范，以互太為行業(yè)示范標(biāo)桿，聯(lián)合更多制備商、服務(wù)商，借助中國工業(yè)紡織聯(lián)合會等深具行業(yè)影響力的協(xié)會和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，建立印染行業(yè)智能制造公共技術(shù)產(chǎn)業(yè)化服務(wù)平臺，加快加大技術(shù)成果的行業(yè)推廣;

(三)促進(jìn)技術(shù)成果的國際化應(yīng)用，以越南PCTL公司紡織印染定型機(jī)廢氣處理項目為契機(jī)，充分利用廣州市的地域優(yōu)勢和自貿(mào)區(qū)的政策優(yōu)勢，向海外開展更大范圍、更高水平、更深層次的區(qū)域合作，為“一帶一路”戰(zhàn)略做出貢獻(xiàn)。