一、產(chǎn)業(yè)轉型升級迫在眉睫

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)內企業(yè)的健康發(fā)展與社會責任承受著較大的考驗;同時，對包括印染行業(yè)在內的傳統(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)組織和進度控制造成不利影響，“機器換人，人機協(xié)作”已是必然選擇;此外，大部分印染行業(yè)內企業(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)進度要求，影響生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。

二、技術創(chuàng)新助力智能制造

作為廣東省新型研發(fā)機構，中國科學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)絡化和智能化技術在地方聚集產(chǎn)業(yè)的開發(fā)和應用。當前，我國正在大力推進實施《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)轉型升級指明了方向，廣州沈自所分所以此為指導路線，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-設備級控制層”三層次的智能化生產(chǎn)系統(tǒng)架構，以制造過程多源異構泛在數(shù)據(jù)智能感知為基礎，異構設備互聯(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，實施印染全流程的數(shù)字化、信息化和智能化技術開發(fā)應用工作：

(一)印染關鍵工序核心智能裝備研制與應用

目前，國內印染生產(chǎn)設備(染機、定型機等)單機自動化已達到較高水平，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)，自動化程度還遠遠不夠，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備已有部分企業(yè)應用，但稱量的準確性、染機等待配料等關鍵問題普遍解決得不夠好。

廣州沈自所分所針對國內企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模大、染機數(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、設備故障診斷、遠程運維、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)調度對印染染料在時間、數(shù)量和位置的精準配送要求，通過系統(tǒng)集成和調度算法，實現(xiàn)多種印染染料向多臺設備精準輸配送，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，有效填補了國內技術空白。

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

廣州沈自所分所應用工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術實現(xiàn)多傳輸協(xié)議的轉換和多源異構數(shù)據(jù)的融合，解決由于底層設備通訊協(xié)議不一直導致的數(shù)據(jù)采集傳輸難題，實現(xiàn)生產(chǎn)進度、物料庫存、排產(chǎn)信息、設備狀態(tài)和產(chǎn)品品質等信息數(shù)據(jù)的實時采集和同步傳輸;在生產(chǎn)車間設置生產(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控，隨著市場變化日趨復雜，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習，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)建立的基礎上，廣州沈自所分所應用新一代人工智能技術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)化調度決策、制造過程工況動態(tài)感知與工藝調優(yōu)、生產(chǎn)設備健康智能診斷與預測性維護等功能，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格，強化公共輔助系統(tǒng)功能效應，提升其運行效率和穩(wěn)定性至關重要。廣州沈自所分所從工藝優(yōu)化與遠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-關鍵設備三級布局生產(chǎn)全流程能源流監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)重要能源介質(電、蒸汽、水等)和重點能源設備(空壓機、風機等)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)化能源應用，最大化節(jié)省能源成本，達到安全用能、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)保設施優(yōu)化控制與遠程運維系統(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，全力保障達標排放，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)，國內針織印染領域龍頭企業(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，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)技術開發(fā)和服務委托合同超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，遠高于行業(yè)平均水平。

(三)產(chǎn)品品質提升明顯，行業(yè)關鍵生產(chǎn)指標染色一次成功率突破98%，為國內領先水平。

(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噸標煤，廢水廢氣排放持續(xù)穩(wěn)定達標，廢水處理綜合成本節(jié)約1000萬/年以上。

在轉型升級改造過程中，互太先后被認定為工信部兩化融合貫標企業(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研究中心”、“廣東省裝備智能化物聯(lián)網(wǎng)絡工程技術研究中心”、“廣東省環(huán)保在線監(jiān)測及遠程運維工程技術研究中心”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)遠程運維公共技術支撐平臺依托單位、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并實現(xiàn)市場化應用，參與了工信部綠色制造系統(tǒng)集成項目2項，技術成果一方面應用于紡織印染企業(yè)，同時也服務于行業(yè)裝備制造商和服務提供商，幫助企業(yè)提高智能化和節(jié)能環(huán)保水平。目前已服務的企業(yè)包括互太、溢達、際華三五四二、絲麗雅等幾十家行業(yè)龍頭企業(yè)、裝備制造商和服務提供商，同時技術和產(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)新應用獎二等獎各1項，廣州市科學技術進步獎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產(chǎn)品，在行業(yè)內推廣應用，為行業(yè)整體的智能化升級改造提供強力支撐：

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

(二)加快推進技術成果產(chǎn)業(yè)化服務，形成印染行業(yè)智能制造技術設計和實施規(guī)范，以互太為行業(yè)示范標桿，聯(lián)合更多制備商、服務商，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)智能制造公共技術產(chǎn)業(yè)化服務平臺，加快加大技術成果的行業(yè)推廣;

(三)促進技術成果的國際化應用，以越南PCTL公司紡織印染定型機廢氣處理項目為契機，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。