北京機械工業自動化研究所

宋富佳

北京機械工業自動化研究所（以下簡稱“北自所”）創建于1954年，是原機械工業部直屬的綜合性科研機構，現為國務院國資委監管的大型科技企業。北自所致力于制造業領域自動化、信息化、智能化技術的創新、研究、開發和應用，以滿足制造業發展需求為目標，為客戶提供包括開發、設計、制造、安裝及服務的整體解決方案。憑借先進的技術和優質的服務，北自所成為眾多制造業企業集成化裝備和系統解決方案的供應商，奠定了其在制造業自動化領域中的領先地位。

紡織行業是勞動密集型產業，傳統的資源消耗以及勞動力持續投入發展模式已經難以為繼，自動化、智能化將成為改造傳統紡織產業、推進產業轉型升級的有效途徑。尤其是近幾年在招工難、用工成本高企的背景下，不少企業開始通過機器換人來實現減員增效，不僅有效解決了用工缺乏，緩解了勞動力成本持續上漲帶來的壓力，而且顯著提高了生產效率，從而增大盈利空間。

為了滿足紡織行業特別是化纖行業對自動化、智能化裝備的需求，北自所發揮數十年自動控制技術研究與系統集成的優勢開發了“全自動落絲系統”，并與江蘇盛虹合作共同研發了“化纖生產智能物流系統”。兩套系統均通過科技成果鑒定，總體技術達到國際先進水平。

北自所物流技術工程研究中心副主任王勇研究員深度參與了兩套系統的開發。據王勇介紹，北自所早在上世紀90年代就涉足紡織領域，曾在儀征化纖建成滌綸長絲自動化立體倉庫。2008年，北自所承建巨石集團的玻璃纖維生產線物流系統，這套先進的系統受到桐鄉當地化纖企業的關注。在深入調研化纖企業的需求后，北自所開始設計研發相應的自動化解決方案，成功推出了全自動落絲系統、化纖生產智能物流系統。

據了解，全自動落絲系統的問世不僅打破了國外同類產品的壟斷，并且憑借便宜50%的價格優勢、更高的生產效率以及完善的售后服務迅速受到市場的青睞，累計銷售安裝100多套，市場占有率達60%以上，天圣、盛虹、恒力、百宏等化纖企業均有應用。化纖生產智能物流系統則進一步打破了過去國外廠商在我國化纖行業高端裝備領域的壟斷地位，并已在盛虹安裝運行。從實際應用效果來看，兩套系統能夠明顯降低用工成本，提高生產效率，提升產品品質，同時，企業的管控一體化程度、信息化技術水平得到提升，在引領紡織行業向智能制造轉型方面起到了示范作用。

全自動落絲系統

全自動落絲系統的主要功能為：自動落絲車與卷繞頭自動對接后完成自動落絲，并將絲餅暫存于車體中心棒上，絲餅隨自動落絲車運行送往平衡間并轉運到輔助轉運設備上，再由機器人直接抓取并放置在絲車空掛架上。

全自動落絲系統能夠完全替代人工實現了落絲、裝車及轉運過程的自動化，能夠滿足同時多品種生產按單一批號等級裝車的需求，并自動完成絲餅產品信息的全程跟蹤及標簽打印。針對國內自動落絲生產線單線卷繞設備位數的情況，北自所采用多車、多軸設計，自動落絲車單車可具備 2 ～ 4 根中心棒的，一次復合作業可以落下 2 ～ 4 卡盤軸的絲餅。如果產品滿卷時間更短，則可以采用 2 臺自動落絲車共同作業，獲取最大的效率。目前，該設備的最大處理能力可達到 2 min/軸（平均落絲間隔時間）。

此外，全自動落絲系統創新地采用了設備在地面運行的方式，使得設備的檢修、維護更加容易。該設計方案的最大優點是對上層空間要求少，可以避開風管系統，方便設備安裝。對于國內新建化纖長絲項目而言，全自動落絲系統不需要對廠房、風管等進行重新設計即可進行設備的安裝，而且該系統還可以廣泛地應用在老廠的升級改造中。

化纖生產智能物流系統

化纖生產智能物流系統實現了卷裝從絲車上線、落絲、輸送、儲存、檢驗分類、包裝到碼垛的全程自動化，并且在生產過程中實現數十種品種同時生產，數十種批號、不同等級的絲車交替上線。

化纖生產智能物流系統采用智能跟蹤、監控、調度及管理軟件技術，實現了絲卷信息的全過程數據監控，保證系統的可靠運行，同時實現了生產的標準化，生產效率得到很大提高；為滿足化纖生產過程中，對絲卷和紙箱的搬運需求，研制開發了 4 類機器人手爪，每種手爪都可以根據實際工件要求來調整手指間距，實現化纖生產智能物流的柔性化生產；雙工位分配車的控制系統能夠智能識別每條碼垛通道的狀態，并據此調整作業，保證了系統運行的高效性。

系統中的堆垛機采用性能優異的無極調速變頻控制，并且堆垛機系統水平方向選擇高精度激光認址方式，垂直方向選擇編碼器認址方式，同時垂直方向再與物理認址片結合，堆垛機控制算法實現減速S形曲線，保證了堆垛機水平方向和垂直方向的高速運行及高精度定位。為保證信息零錯誤率，系統采用了絲卷信息多點綁定和多重校驗技術，在整個系統中設置了多次校驗程序，絲卷的整個生產過程被實時監控。多等級絲卷和紙箱智能分道技術允許多品種絲卷和多等級紙箱各在同一條輸送線體上運行，并在機器人裝箱工位和機器人碼垛工位進行分道分類，從而提高輸送線體的使用效率和生產效率。

該系統取代了人工分級、揀選、包裝等作業，在大幅度減少車間工人數量的同時，降低了工人的勞動強度，能有效提高勞動生產率，增加產量，提高絲卷的優等品率，從而創造更多的經濟效益。系統還節省了50%的廠房面積，省掉了1 000多輛絲車，節能效果同樣顯著。此外，化纖生產智能物流系統配備自動檢測、監控裝置，實現了生產過程的可監控和可視化以及信息的可追溯性，有利于企業提高和穩定產品質量，實現柔性自動化生產，綜合效益明顯。

王勇指出，化纖生產智能物流系統的問世，一方面滿足了化纖生產企業對價格合適、符合國情的高端物流裝備的急迫需求，另一方面也證明了我國紡機行業完全有能力通過合作創新開發出具有世界先進水平的高端自動化、智能化裝備。這將引領國內紡機企業加快技術創新，強化數字化、自動化、信息化和智能化技術在裝備產品上的綜合應用，加快推出受紡織企業歡迎的高端裝備，實現產品升級和產業升級，助推我國紡織行業由大到強。

談及在紡織領域的產品開發動向時，王勇表示，北自所將對現有系統進行持續改進和升級換代，以不斷提升競爭力。目前，北自所正在著力研制全自動落絲系統的第 4 代產品，以進一步減少系統占地面積并提高對細旦絲的處理能力。王勇還指出，當前化纖生產工序的自動連接和與智能物流系統的融合還比較欠缺，北自所將立足自身的研發基礎和工程實施經驗，滿足化纖企業的個性化需求，打造數字化工廠，為企業提供完整的解決方案，進一步推動化纖生產的自動化和智能化。

據王勇透露，北自所將攜全自動落絲系統和化纖生產智能物流系統亮相今年10月的中國國際紡機展，預計將成為展會的一大看點。