牛仔生產信息管理系統集成控制平臺的建設應用

鄧建軍

摘要：本文從項目需求、實施目標以及實施方案等方面出發，系統介紹了黑牡丹公司牛仔生產信息管理系統集成控制平臺項目的建設應用情況，對同類企業的信息化建設具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：牛仔面料企業；信息化；ERP系統

中圖分類號：F426.81 文獻標志碼：B

Construction and Application of Denim Production Information Management System

Abstract： From the perspective of requirements， targets and embodiment， integrated control platform of denim production information management systems in Black Peony was introduced meticulously. This paper had certain reference significance to the information construction of other similar enterprises.

Key words： denim fabric enterprise； informatization； ERP system

近年來，國內紡織企業普遍面臨著內部因素與外部環境兩方面的挑戰，其中內部因素主要有企業工資水平普遍上升、工藝流程依賴于手工操作、管理水平落后、生產效率低，生產精度難以保證、勞動強度大、車間環境惡劣等，外部環境表現為客戶對品質要求越來越高、環保壓力大、生產成本攀升、行業競爭加劇等，因此，企業要生存與發展必須進行變革與創新，而信息化正是變革和創新的重要途徑和手段。

利用現代網絡通訊與信息化技術，將各裝置有機地結合起來，實現公司在生產過程監控、統一調度指揮、安全系統的集中管理，在消除信息孤島的同時也為領導決策，安全運行與聯合調度提供可靠的實時數據。從而更好地提升公司在運營自動化、管理現代化的水平，提高企業的經濟效益。現代企業的生產信息管理系統集成控制平臺能夠使企業工作人員無論在什么地方都可看到和分析相同的信息，很容易對企業實施管理，諸如工藝改進、質量控制、故障預防維護等。它為企業管控一體化提供了全方位的解決方案。

1 項目建設目標

1.1 項目目標

為實現黑牡丹集團的戰略目標，公司需要建立生產信息管理系統集成平臺來支撐企業的發展戰略。本項目主要圍繞牛仔產品的生產過程，構建基于ERP系統的生產信息管理系統集成控制平臺。利用信息化技術實現整個生產流程的智能檢測與控制，通過網絡，將數據與企業現有的ERP系統對接，達到生產流程數據實時采集，實現生產過程溯源功能，在后期維護中，根據采集數據，實現對設備的智能維護。通過信息技術與工業流程、工業技術、管理模式等結合，提高紡織制造企業信息化水平。項目具體建設目標包括：

（1）利用數據采集客戶端對生產過程中的關鍵數據進行采集，通過與數據庫中準確值進行比較，實現對生產過程的檢測控制；

（2）采集的數據集中管理，各個廠區分散數據通過實時/歷史數據庫集中管理，進行統一分析、計算、診斷；

（3）采用企業級實時/歷史數據庫建設統一實時數據平臺，為上層應用軟件ERP系統提供穩定，可靠的數據來源，為后期維護提供生產過程溯源等功能；

（4）利用網絡與信息化技術，對ERP系統進行擴展與優化，實現生產過程智能化管理，改進傳統的管理模式，提高企業信息化管理水平；

（5）利用數據采集系統，將設備的工作參數實時發送到生產信息管理系統集成控制平臺，實現對生產的在線檢測與工作狀態預警功能；

（6）通過項目的建設應用，實現公司的生產信息管理系統集成運行，從而提高管理水平、生產檢修能力，增強公司的市場競爭能力，提高公司的整體經濟效益和社會效益。

1.2 任務需求分析

隨著信息技術、先進制造技術的不斷發展，企業對于ERP的需求日益增加。目前公司已初步建立ERP系統平臺。企業ERP系統的重點放在計劃層，用于整合企業現有的生產資源，編制生產計劃。由于市場環境的變化和現代生產管理理念的不斷更新，一個制造型企業能否良性運營，關鍵是使“計劃”與“生產”密切配合，企業和車間管理人員可以在最短的時間內掌握生產現場的變化，作出準確的判斷和快速的應對措施，保證生產計劃得到合理而快速修正。

雖然ERP和現場自動化系統已經發展到了非常成熟的程度，但是由于ERP系統的服務對象是企業管理的上層，一般對車間層的管理流程不提供直接和詳細的支持。而現場自動化系統的功能主要在于現場設備和工藝參數的監控，它可以向管理人員提供現場檢測和統計數據，但是本身并非真正意義上的管理系統。所以，ERP系統和現場自動化系統之間出現了管理信息方面的“斷層”，對于用戶車間層面的調度和管理要求，它們往往顯得束手無策或功能薄弱。

2 項目實施內容

項目根據公司的具體情況，以企業ERP項目建設為核心，延伸和拓展企業ERP系統的應用深度，構建生產信息管理系統集成控制平臺。系統將通過強調制造過程的整體優化來幫助企業實施完整的閉環生產，協助企業建立一體化和實時化的信息體系，更好地滿足企業發展的需要，為企業的進一步發展打下堅實的基礎。

2.1 數據采集與控制系統總體框架（圖 1）

數據采集系統需要完成對集團所有生產設備的運行數據、能耗數據采集和監視管理任務，將整個數據進行處理、分析、存檔并向各基地發送調度及控制指令。同時實現在線模擬、輸送計劃、故障檢測及定位等任務，同時與ERP系統平臺集成，數據共享，并且能夠將應用平臺下發的數據傳輸至前端各設備控制器。

穩定安全的數據流上下交互是集團生產信息化的保障。數據庫包含多種標準數據接口模塊為第三方應用系統提供數據交互。

2.2 具體數據采集與控制系統的實現

2.2.1 前織車間數據采集與控制子系統

（1）自動化料與輸送系統

本系統通過信息化技術實現配方管理、數據錄入、參數自初始化、物料管理、染料助劑配方計量系統報警、語音提示歷史記錄系統監控其他數據管理等功能。自動化料系統包括從助劑的化料、上料、稱量、濃度的在線檢測等，也包括染料的自動稱量、輸送與檢測，同時附帶有與染料化料配套的自動或半自動稱粉系統。

本系統使化料工序自動化水平提高，減少保險粉消耗，提高靛藍染色的色牢度。消除人為配料誤差，提高配料效率，改善作業環境和勞動條件。同時采用冷卻系統與氮氣密封技術，減少保險粉消耗，降低染料中的鹽分，提高染料滲透性與色牢度。該系統主要包含以下部分。

①染色助劑保險粉的自動化料

利用電磁流量計與氣動比例閥在保險粉化料箱中按照固定的比例添加燒堿與冷凍水，利用差壓變送器檢測出液位的高低，利用質量流量計檢測出保險粉的溶液的密度。初始時首先將燒堿與冷凍水按照比例添加到箱體中，達到設定液位高度后，開始起動保險粉添加裝置將保險粉添加到箱體中，在添加保險粉的同時，起動液體循環泵，開始溶解保險粉，并使得箱體中保險粉濃度均勻。當保險粉的濃度達到設定密度后，停止保險粉添加。

②保險粉溶液的冷卻、儲存與供應

利用保險粉溶解裝置的循環泵，將保險粉溶液輸送到保險粉儲存桶，保險粉儲存桶是一個密閉的容器，儲存桶中充滿低壓氮氣。在儲存桶外壁夾層中通入冷凍水對保險粉溶液進行冷卻，并有相應溫度探頭檢測溫度，對保險粉溶液的溫度進行自動控制。利用差壓變送器顯示桶中液體的高度。在保險粉供應桶利用液位計由程序保證供應桶恒定的液位高度，保證保險粉溶液供給染色機。

③靛藍染料的自動化料

靛藍化料桶是由稱重式傳感器來控制染化料的添加與計量的。開始由比例閥添加軟水，先大流量添加，快到設定重量時，轉為小流量添加，提高計量精度。然后添加燒堿，然后利用螺桿輸送器添加靛藍染料，然后控制加溫到設定溫度，最后添加保險粉。桶中裝有攪拌器進行攪拌，根據程序自動控制每一個動作。

④靛藍染液的冷卻、儲存與供應

利用靛藍化料裝置下面的輸送泵，將化好的染液輸送到靛藍儲存桶，靛藍儲存桶是一個密閉的容器，儲存桶中充滿低壓氮氣。在儲存桶外壁夾層中通入冷凍水對靛藍染液進行冷卻，并有相應溫度探頭檢測溫度，對靛藍溶液的溫度進行自動控制。利用差壓變送器顯示桶中液體的高度。在靛藍供應桶利用液位計由程序保證供應桶恒定的液位高度，保證靛藍溶液供給染色機。

⑤套色自動化料

套色化料桶同樣是由稱重式傳感器來控制染化料的添加與計量的。開始由比例閥添加軟水，先大流量添加，快到設定重量時，轉為小流量添加，提高計量精度。然后添加片堿，然后利用螺桿輸送器添加硫化與相應染料，然后控制加溫到設定溫度。桶中裝有攪拌器進行攪拌，根據程序自動控制每一個動作。

（2）牛仔染色在線檢測與控制系統

①系統控制結構

本系統采用一臺工業控制計算機作為控制中心，外加計算機工控卡作為信號的采樣與輸出。輸入信號工控卡采集外部的pH值、氧化還原電位、速度信號、溫度信號等模擬信號和按鈕信號等開關量信號，輸出工控卡控制輸出的模擬控制和數字信號。系統結構圖如圖 2 所示。

染料、保險粉助劑檢測與添加基本功能分為 3 個模塊進行控制。

干缸染料的自動添加控制：計算機根據設定的工藝參數和要求的上染率，檢測出的染色機實際車速，計算出每分鐘染料的添加量，然后根據染料供應桶提供染料的干缸含量，計算出添加染液量，用計量泵向染槽中添加干缸。當染色機車速改變時，自動改變計量泵向染槽中添加干缸染料量，保證染液中靛藍染料含量的恒定。

染料濃度的在線自動測試與助劑的添加控制：采用氧化還原滴定法，利用相應滴定試劑，定時測定出染料與化學助劑的含量，根據要求的工藝參數自動計算出化學助劑的消耗量、染色機染槽中化學助劑的添加量，控制添加裝置向染色機連續添加化學助劑。保證染槽中化學助劑含量的恒定。

染液pH值的測試與控制：連續地檢測染液的pH值，與計算機中的設定值相比較，控制向循環箱中助劑添加量，使染槽染液的pH值達到設定值，滿足生產工藝的要求。檢測裝置可用于還原染料染色、染色溫度小于90 ℃（pH值及氧化還原電極有溫度限制）的染色工藝的助劑與染料含量檢測。

②溫度在線檢測與控制系統

染色設備溫度控制點包括煮煉槽溫度、前后水洗槽溫度、染槽溫度、柔軟劑槽溫度、上漿槽溫度、烘干錫林溫度等有20多個點。采用計算機與溫度控制器通訊的控制模式，需要更換品種時，只要在計算機的數據庫中調用原來已經設定好的品種，通過通訊線，可以將全部溫控器全部設定好。生產時，利用通訊實時檢測溫度，與工藝要求溫度加以比較，超出一定的溫度偏差范圍，發出報警信號。

③染液循環流量的在線檢測與控制系統

染液循環系統的作用一方面是使染槽中的染液非常均勻，另外一方面染液的干缸添加也是通過循環系統均勻添加到每個染槽。一般要求染槽每小時循環 3 ～ 4 次的循環量。對于 8 個染槽的球經束狀染色機的染料循環系統，循環泵為低壓大流量循環泵，循環流量100 t/h，泵的電機由變頻器驅動，這樣可以根據不同的染槽個數，調整變頻器的頻率，達到循環量的要求。每個染槽的循環量的控制由一只電磁流量計與一只比例閥來控制。在設定品種時，由計算機向相應控制器發出流量設定信號，控制器在正常生產中控制比例閥達到設定的流量，并將相應流量數據發送給計算機，以便計算機監控與記錄相應流量數據。

④中和槽的pH值在線檢測與控制系統

中和槽的醋酸液經過過濾器的過濾，由循環泵抽取，輸送到噴淋管，形成中和槽的循環與清潔，在循環管上裝有pH值探頭用以檢測pH值，根據實際pH值與設定pH值進行比較，控制計量泵醋酸的添加，保證中和槽pH值的穩定，pH值一般控制在4.18左右，即能保證布面 6 ～ 8 的pH值要求。

⑤回潮的在線檢測與控制系統

40只錫林分為 4 組來控制，1、2、3 組根據不同品種采用固定溫度控制，4 組錫林采用回潮自動控制，將 1、2、3組錫林的基本烘干到要求，留下很小的回潮偏差由第 4 組 10只錫林來調節，這樣就能很好地控制回潮精度。停車時，由一只溫控器控制錫林保持固定的低溫度，用于錫林的預熱。正常生產切換到回潮自動控制的控制器。

2.2.2 后織車間數據采集與控制子系統

后織車間數據采集系統主要基于軟通織機監控系統構建，系統可顯示織機即時運轉狀態、單個機臺的累計運轉情況，并可按車位、規格等要求實現統計報表功能。

該系統還配備有織機效率監控系統，主要采集與調用的數據包含：車間號、車位、規格名、非測機狀態、了機狀態、經緯紗批號、經緯紗規格、并軸組別、分組、總經根數、上軸工、經紗號數、鋼筘綜絲、軸號、筘號、訂單號、種類、試織、訂單客戶、綜框頁數、生產數據、預測了機時間、效率分檔等。

2.2.3 成品車間數據采集與控制子系統

成品車間數據采集與控制子系統的主要功能如下。

（1）實現坯布檢驗的抽驗功能，并在線記錄在線檢驗結果；坯布檢驗明細結果能方便地查詢、匯總并展示給各個部門相關操作人員；坯布檢驗的結果（注意事項），需按坯布布號、織軸卡號、品種號反饋到成檢檢驗界面。

（2）實現坯布布號到成品布卷號的全流程跟蹤，完整從坯布落布產生坯布布號，到坯布檢驗、后整理各工序流轉、成品檢驗并開剪打卷打包的全過程，以方便后期成品每一段布的跟蹤回溯。

（3）實現后整理車間詳細的布匹流轉和進度跟蹤；記錄每工序每機臺每段布的收付和進度流轉信息；特別注意的是預縮工序，如果舊布卷標簽無法識別，可考慮在此工序生產前掃描布號，完成后重打布號的方案。

（4）實現成檢車間在線布匹檢驗系統，在線采集每段布的疵點、布長等信息，并與原實施的成品打包環節系統實現無縫對接。

3 結論

企業信息化實現了生產經營活動的運營自動化、管理網絡化和決策智能化。成功地實施信息化策略，有利于增強企業核心競爭力，加速信息流在企業內部和企業之間的流動速率，實現有序的管理。將信息化應用于生產管理有助于提高產品的質量和生產效率，加強對原材料、生產工序、員工、設備和產品的管理。實時準確的生產數據是對制造類企業最有價值的信息。

參考文獻（略）

④中和槽的pH值在線檢測與控制系統

中和槽的醋酸液經過過濾器的過濾，由循環泵抽取，輸送到噴淋管，形成中和槽的循環與清潔，在循環管上裝有pH值探頭用以檢測pH值，根據實際pH值與設定pH值進行比較，控制計量泵醋酸的添加，保證中和槽pH值的穩定，pH值一般控制在4.18左右，即能保證布面 6 ～ 8 的pH值要求。

⑤回潮的在線檢測與控制系統

40只錫林分為 4 組來控制，1、2、3 組根據不同品種采用固定溫度控制，4 組錫林采用回潮自動控制，將 1、2、3組錫林的基本烘干到要求，留下很小的回潮偏差由第 4 組 10只錫林來調節，這樣就能很好地控制回潮精度。停車時，由一只溫控器控制錫林保持固定的低溫度，用于錫林的預熱。正常生產切換到回潮自動控制的控制器。

2.2.2 后織車間數據采集與控制子系統

后織車間數據采集系統主要基于軟通織機監控系統構建，系統可顯示織機即時運轉狀態、單個機臺的累計運轉情況，并可按車位、規格等要求實現統計報表功能。

該系統還配備有織機效率監控系統，主要采集與調用的數據包含：車間號、車位、規格名、非測機狀態、了機狀態、經緯紗批號、經緯紗規格、并軸組別、分組、總經根數、上軸工、經紗號數、鋼筘綜絲、軸號、筘號、訂單號、種類、試織、訂單客戶、綜框頁數、生產數據、預測了機時間、效率分檔等。

2.2.3 成品車間數據采集與控制子系統

成品車間數據采集與控制子系統的主要功能如下。

（1）實現坯布檢驗的抽驗功能，并在線記錄在線檢驗結果；坯布檢驗明細結果能方便地查詢、匯總并展示給各個部門相關操作人員；坯布檢驗的結果（注意事項），需按坯布布號、織軸卡號、品種號反饋到成檢檢驗界面。

（2）實現坯布布號到成品布卷號的全流程跟蹤，完整從坯布落布產生坯布布號，到坯布檢驗、后整理各工序流轉、成品檢驗并開剪打卷打包的全過程，以方便后期成品每一段布的跟蹤回溯。

（3）實現后整理車間詳細的布匹流轉和進度跟蹤；記錄每工序每機臺每段布的收付和進度流轉信息；特別注意的是預縮工序，如果舊布卷標簽無法識別，可考慮在此工序生產前掃描布號，完成后重打布號的方案。

（4）實現成檢車間在線布匹檢驗系統，在線采集每段布的疵點、布長等信息，并與原實施的成品打包環節系統實現無縫對接。

3 結論

企業信息化實現了生產經營活動的運營自動化、管理網絡化和決策智能化。成功地實施信息化策略，有利于增強企業核心競爭力，加速信息流在企業內部和企業之間的流動速率，實現有序的管理。將信息化應用于生產管理有助于提高產品的質量和生產效率，加強對原材料、生產工序、員工、設備和產品的管理。實時準確的生產數據是對制造類企業最有價值的信息。

參考文獻（略）

④中和槽的pH值在線檢測與控制系統

中和槽的醋酸液經過過濾器的過濾，由循環泵抽取，輸送到噴淋管，形成中和槽的循環與清潔，在循環管上裝有pH值探頭用以檢測pH值，根據實際pH值與設定pH值進行比較，控制計量泵醋酸的添加，保證中和槽pH值的穩定，pH值一般控制在4.18左右，即能保證布面 6 ～ 8 的pH值要求。

⑤回潮的在線檢測與控制系統

40只錫林分為 4 組來控制，1、2、3 組根據不同品種采用固定溫度控制，4 組錫林采用回潮自動控制，將 1、2、3組錫林的基本烘干到要求，留下很小的回潮偏差由第 4 組 10只錫林來調節，這樣就能很好地控制回潮精度。停車時，由一只溫控器控制錫林保持固定的低溫度，用于錫林的預熱。正常生產切換到回潮自動控制的控制器。

2.2.2 后織車間數據采集與控制子系統

后織車間數據采集系統主要基于軟通織機監控系統構建，系統可顯示織機即時運轉狀態、單個機臺的累計運轉情況，并可按車位、規格等要求實現統計報表功能。

該系統還配備有織機效率監控系統，主要采集與調用的數據包含：車間號、車位、規格名、非測機狀態、了機狀態、經緯紗批號、經緯紗規格、并軸組別、分組、總經根數、上軸工、經紗號數、鋼筘綜絲、軸號、筘號、訂單號、種類、試織、訂單客戶、綜框頁數、生產數據、預測了機時間、效率分檔等。

2.2.3 成品車間數據采集與控制子系統

成品車間數據采集與控制子系統的主要功能如下。

（1）實現坯布檢驗的抽驗功能，并在線記錄在線檢驗結果；坯布檢驗明細結果能方便地查詢、匯總并展示給各個部門相關操作人員；坯布檢驗的結果（注意事項），需按坯布布號、織軸卡號、品種號反饋到成檢檢驗界面。

（2）實現坯布布號到成品布卷號的全流程跟蹤，完整從坯布落布產生坯布布號，到坯布檢驗、后整理各工序流轉、成品檢驗并開剪打卷打包的全過程，以方便后期成品每一段布的跟蹤回溯。

（3）實現后整理車間詳細的布匹流轉和進度跟蹤；記錄每工序每機臺每段布的收付和進度流轉信息；特別注意的是預縮工序，如果舊布卷標簽無法識別，可考慮在此工序生產前掃描布號，完成后重打布號的方案。

（4）實現成檢車間在線布匹檢驗系統，在線采集每段布的疵點、布長等信息，并與原實施的成品打包環節系統實現無縫對接。

3 結論

企業信息化實現了生產經營活動的運營自動化、管理網絡化和決策智能化。成功地實施信息化策略，有利于增強企業核心競爭力，加速信息流在企業內部和企業之間的流動速率，實現有序的管理。將信息化應用于生產管理有助于提高產品的質量和生產效率，加強對原材料、生產工序、員工、設備和產品的管理。實時準確的生產數據是對制造類企業最有價值的信息。

參考文獻（略）