智能化技術在染色生產中的應用

杜鵑+汪慧安+張瑞萍

摘要：針對印染企業的內部生產管理現狀，應用信息技術，創建企業ERP管理系統、母液泡制系統、自動滴液系統、熱傳導可調向打樣機系統、配方管理染料定位稱量系統、車間染色中央集控系統、水自動化供給系統等，實現了花色紗的智能染色，建立了傳統與現代化結合、高效與高質并重、節能與環保同行的生產管理新模式。

關鍵詞：信息技術；智能化；染色；生產管理

中圖分類號：TS193.3 文獻標志碼：B

Application of Intelligent Technology in Dyeing Process Control

Abstract： In order to improve production management of dyeing and printing enterprise， some intelligent technologies based on information technology were applied， including ERP management system， liquid automatic drip system， dyeing central control system and so on. Then intelligent control on yarn dyeing was realized， which had advantages of high efficiency， high quality， energy-saving and environmental friendly.

Key words： information technology； intellectualization； dyeing； production management

隨著經濟全球化的不斷深入，我國傳統紡織印染企業的生存和發展遇到了前所未有的嚴峻考驗。一方面，受美國、歐盟等一些發達經濟體金融危機的影響，紡織品的出口嚴重下挫，同時國內消費市場增長緩慢，致使產能嚴重過剩；另一方面，隨著水、電、汽、用工等要素成本和排污成本的不斷攀升，以及印度、越南等東南亞國家紡織業的逐步興起，勞動密集型和資源消耗型的傳統紡織行業的比較優勢已不再。在嚴峻的現實面前，印染企業需認清形勢，積極求變，依靠科技創新，走節能減排、綠色環保、以人為本的轉型升級之路，如此才能實現企業的可持續發展。

由于染色生產過程高度流程化，且伴隨著大量配方信息、參數信息、生產信息、質量信息，印染生產管理已經不是簡單的設備運轉管理，而是要求能夠快速有效地收集和處理信息。從企業的內部生產管理現狀來看，當前大多數印染企業由于管理技術相對滯后，依然存在著染色效果要求高與信息管理手段相對落后的矛盾，先進的設備與落后的管理之間的矛盾。許多印染企業在采購設備時只針對生產或管理的單個環節，缺乏全局觀念和系統管理意識，導致信息集成管理能力跟不上，大多仍停留在粗放式管理階段，主要還是依靠人工來管理生產和操作，信息傳遞慢，易出錯，重復勞動多，返工率高，限制了企業的生產規模增長與產品品質提升。

隨著現代紡織印染方式和智能技術的深度融合，近年來，國內外已有多家公司將電子控制技術、變頻控制技術、電子分色技術、電子制網技術等引入印染裝備制造，有力地促進了印染設備的機電一體化。浙江映山紅紡織印染有限公司重視智能化技術在生產中的應用，創建了智能染色系統，該系統由ERP管理系統、母液泡制系統、自動滴液系統、熱傳導可調向打樣機系統、配方管理染料定位稱量系統、車間染色中央集控系統、水自動化供給系統等 7 個系統組成，其中，ERP管理系統為主系統。

1 ERP管理系統（圖 1）

ERP管理系統是建立在信息技術基礎上，以軟件為載體，采用先進的計算機技術，融入先進企業管理思想，以客戶和訂單為核心主線，以公司優秀的管理思想與方法為導引，定制形成客戶信息管理、物料信息管理、色號信息管理、訂單管理、打樣管理、生產計劃排單、生產流程管理、成本核算等于一體的信息化系統，為企業提供決策、計劃、控制與經營業績評估的全方位和系統化的管理平臺，并最終實現對企業資源信息的管理，滿足現有和未來發展管理需求。

ERP管理系統可分成 3 個層次：第 1 層次為ERP操作使用層，該層作為一個基礎平臺，融合生產流程與運營各環節，供各關鍵崗位人員操作使用；第 2 層次是管理戰略層，通過用戶權限設定系統進行模塊使用的區分管理，實現生產管理狀態查詢、環節控制，高層決策分析、預警、戰略調整；第 3 層次是數據共享層，通過中央服務器及各系統計算機數據庫進行數據調用，實現獨立單一系統與ERP之間關鍵數據的傳遞。

2 色板打樣確認系統（圖 2）

浙江映山紅的色板打樣確認系統由母液泡制系統、自動滴液系統、熱傳導可調向打樣機系統組成。ERP系統給出的打樣任務首先傳輸到配方管理染料定位稱量系統，再由該系統將染色配方導入到自動滴液系統，使其滴出所需的染液、助劑量，工藝設定好后直接使用熱傳導可調向打樣機系統打樣，減少了繁瑣的人工操作環節。此系統能夠提高打樣速度和打樣準確率，降低勞動強度，可有效解決打色效率低與品質不穩定的問題，提高從化驗室到生產現場之間染色效果的一致性。

母液泡制系統的主要功能是根據設定的染料濃度以及染料的稱重，智能計算出用水量，快速配制出滴液系統所需要的母液。該系統工作效率高，配制的染液濃度精確，能夠確保配制染液的一致性，有效避免人工配液的誤差。

滴液系統在接收到染色配方后，根據工藝配方、紗線重量、浴比等工藝條件，快速選定用何種濃度梯度的染料、助劑，智能地計算滴定量，使其滴出所需的染液、助劑量，快速完成滴料過程。此系統可減少人工干預，提高打樣效率和準確率，而且由于通過ERP系統的傳輸數據，滴液系統還可以實現遠程排單、下單、打樣等功能。

熱傳導可調向打樣機采用電加熱傳導系數較高的金屬傳熱，加熱速度快，溫度追隨性佳，能使染液各處均勻升溫，可實現恒溫及升溫打色，從而解決了傳統樣機因染液溫差而易產生的色花問題。熱傳導可調向打樣機同時配備了高精度、高靈敏度的進口溫度探針，可直接檢測染液溫度，控溫精度可達±0.5 ℃；具有萬向轉動功能，使杯內液體來回波動，上色更均勻，適合各種紗線的染色；多臺打色機獨立傳動，染色監控軟件統一監控，切換工藝十分便捷，升溫情況、歷史數據追溯一目了然，便于管理；采用風冷冷卻裝置，冷卻速度更快，且節水、節能、環保；不使用甘油作熱媒，干凈、無油煙，有利于保持良好的工作環境。

3 車間染色集控系統

車間染色集控系統采用集散控制技術、高性能數據處理技術、在線采集控制技術、自動化技術和可編程控器多層網絡架構技術等，將所有染色機控制電腦集中于中央控制室內，并采用特定通信方式將所有染色機電腦連接到工業計算機上，統一由控制人員在工業計算機上進行工藝的編輯、輸入、查詢、修改和運行等操作，實現了染色關鍵工序操作點的控制、生產數據的實時記錄與在線控制等各項功能。

4 水自動供給系統（圖 3）

水自動供水系統通過車間染色集控系統的電腦遠程控制，集染色廢水余熱收集利用、自來水恒壓控制技術和加裝進停水的自動控制裝置于一體，可有效解決企業用水高峰期水壓過低或不穩的問題，避免降溫過程中人工進停水可能造成的水資源浪費和染缸串水。

染色廢水余熱收集利用通過熱交換器，對高溫廢水進行余熱回收，利用廢熱水加熱染機的進水，提高進水的初始溫度，減少蒸汽用量，從而降低企業生產成本。恒壓供水系統通過壓力變送器信號將車間管網水壓變化傳給變頻器，通過變頻調節水泵的轉速從而達到相應的供水量來保證壓力的穩定性，這樣可以避免水泵長時間的非經濟運行，能有效降低用電量，延長設備使用壽命。染機的自動進停水是根據設定的溫度來控制進水閥門的開與關，當降溫開始時氣動閥打開，開始進水；當溫度降至設定溫度時，電接點式溫度計就會接通控制氣動閥切斷電源，閥門自動關閉不再進水，并報警提示降溫完成。

5 配方管理染料定位稱量系統（圖 4）

配方管理染料定位稱量系統簡稱染料稱量系統，包含配方管理、染料稱量管理和染料定位管理等功能模塊。染料稱量系統采用工業微電腦監控電子秤，同時配置 3 臺不同量程、不同稱量精度的電子秤，多段稱量，準確地控制稱料精確度，降低現場加料率，提高染色一次成功率。采用染料稱量系統可防止工人拿錯料、放錯料，實時記錄染料實際用量，為染料倉庫提供準確的染料耗用量信息，從而為ERP的染色成本核算提供準確、實時的數據。

6 總結

浙江映山紅公司將ERP管理系統、母液泡制系統、自動滴液系統、熱傳導可調向打樣機系統、配方管理染料定位稱量系統、車間染色中央集控系統、水自動供給系統等 7 個原本獨立的管理系統有機集成，突破各設備、各系統獨立運行的限制，以ERP管理系統為中心，以訂單管理為主線，以相關數據轉化傳遞為目標，形成完整的紗線染色信息化集成新系統。建立了以客戶染色品種、顏色、工藝條件為主要控制內容、染色工藝傳輸自動化，染色工藝中央集控的生產智能指揮中心，形成了紗線染色生產集中控制新技術。

印染企業應著眼行業未來發展趨勢，結合企業自身實際情況，重視先進的智能化技術在企業生產管理中的應用，使企業邁上傳統產業與現代化技術結合的創新之路，實現企業的可持續發展。

鏈接

筒子紗數字化自動染色成套裝備

山東康平納集團有限公司率先提出了基于中央控制的筒子紗自動化染色方法，并研制出了筒子紗數字化自動染色成套技術及裝備。該成套裝備突破了中央控制系統單元、染料自動稱量、元明粉純堿自動稱量、自動調濕、自動染色、自動脫水等10項關鍵技術，配備了裝紗脫水機器人、中控軟件系統等新型軟硬件。在此基礎上，康平納還開發了在線調濕、粉料計量輸送與溢流溶解一體化、微波高效烘干等工藝，配料精準，解決了筒子紗內外一體化均勻烘干等技術瓶頸。

成套裝備采用了工藝設備需求驅動、物流設備隊列優先的集中管理、分布控制方法，通過中央控制軟硬件系統實現筒子紗染色過程的集中控制和智能調度，可實時監控漂染過程的工藝運行參數，提高設備利用率10% ～ 15%?；趶姶蟮闹醒肟刂葡到y，染色各環節能夠做到無縫連接，可實現生產現場無人化，綜合運行效果表明，染色一次成功率在95%以上，節水節能效果顯著。此外，康平納還可根據不同企業、不同需求對設備進行集成改造，真正實現了利用高新技術嫁接提升傳統產業的目標。

面向數字化印染生產工藝檢測控制及自動配送的生產管理系統

面向數字化印染生產工藝檢測控制及自動配送的生產管理系統由杭州開源電腦技術有限公司開發，該系統結合染整工藝，運用計算機科學、人工智能、精密測量、自動檢測與控制、自動識別等技術，建立了以染整專家系統為核心的印染企業生產執行信息平臺，能夠科學制定生產工藝和配方，精確在線檢測和控制生產過程關鍵工藝參數，精準計量和配送助劑/染化料，可做到訂單成本一單一結，實現印染企業從生產端到管理端的全過程信息化管理。

該生產管理系統可實現生產工藝數據實時通過網絡下載到生產現場，同時生產過程數據實時反饋到管理系統，通過積累大量準確的基礎數據、過程數據和結果數據，利用染整專家系統軟件，科學、準確、快速制定出最佳的生產工藝流程和生產工藝配方，實現印染生產全過程的信息化管理。經過實際運行測試，采用該系統可降低生產過程返修率20%以上，節能15%以上，減排20%以上，提高一等品率2%以上。此套生產管理系統的開發推動了信息技術與紡織印染行業的融合進度，對行業技術進步及產業升級起到了積極的促進作用。