編者按：

隨著(zhù)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、人工智能等新技術(shù)的飛速發(fā)展，以及I T與O T技術(shù)的進(jìn)一步融合，工業(yè)制造、城市交通、電力能源、農業(yè)等各大行業(yè)領(lǐng)域的智慧化發(fā)展已成為必然趨勢。推進(jìn)各領(lǐng)域向智慧化發(fā)展是一項復雜而龐大的系統工程，既需要單一技術(shù)與裝備的突破應用，還需要系統化的集成創(chuàng )新。智慧系統解決方案是推廣普及智能化技術(shù)的關(guān)鍵手段，是促進(jìn)各行業(yè)智能化水平提升的核心。

為深化智慧產(chǎn)業(yè)發(fā)展，進(jìn)一步提升智慧產(chǎn)業(yè)各領(lǐng)域系統解決方案應用水平，現由中國自動(dòng)化學(xué)會(huì )、智能制造推進(jìn)合作創(chuàng )新聯(lián)盟、工業(yè)控制系統信息安全產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、邊緣計算產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟、中國儀器儀表行業(yè)協(xié)會(huì )主辦，《自動(dòng)化博覽》雜志社&控制網(wǎng)（fcfhome.com）承辦的2019智慧系統解決方案征集活動(dòng)已正式啟動(dòng)，面向全行業(yè)公開(kāi)征集智慧系統解決方案。本刊特開(kāi)設智慧系統解決方案專(zhuān)欄，刊發(fā)其中優(yōu)秀的解決方案以饗讀者。

1　目標和概述

印染企業(yè)生產(chǎn)主要是面向訂單生產(chǎn)方式，有連續化、多機臺、手工操作的生產(chǎn)特點(diǎn)。訂單小批量、多品種，工藝復雜多變，影響生產(chǎn)不確定因素多，導致生產(chǎn)管理十分困難。很多印染企業(yè)仍然是完全依靠人工紙質(zhì)化對生產(chǎn)調度安排，沒(méi)有合理的系統平臺輔助決策，以至生產(chǎn)效率低下，前后工序不能達到均衡生產(chǎn)，甚至無(wú)法保證按時(shí)按質(zhì)量交貨，是很多企業(yè)的痛點(diǎn)。具體表現大致如下所述：

（1）生產(chǎn)進(jìn)度管理

在現有設備的生產(chǎn)狀況下，無(wú)法實(shí)時(shí)并且準確地把握生產(chǎn)進(jìn)度和各生產(chǎn)工序與機臺的產(chǎn)能，以及生產(chǎn)現場(chǎng)操作人員的績(jì)效統計情況等。

（2） 排產(chǎn)問(wèn)題

目前印染企業(yè)大部分仍然采用人工對染缸進(jìn)行生產(chǎn)調度，排產(chǎn)問(wèn)題是一個(gè)規模較大的調度問(wèn)題，排產(chǎn)這一薄弱環(huán)節已經(jīng)成為制約印染企業(yè)發(fā)展的重要因素。

（3）數據管理

印染生產(chǎn)的設備數量大、范圍廣，涉及生產(chǎn)現場(chǎng)的設備種類(lèi)繁多，每種設備數十臺，每臺設備又需要監控的多種參數，由于設備分布廣，數量多，生產(chǎn)現場(chǎng)普遍存在上層對生產(chǎn)過(guò)程的數據獲取實(shí)時(shí)性和全面性難以得到保障，對全部設備的生產(chǎn)狀態(tài)很難實(shí)時(shí)便捷查看，并且設備生產(chǎn)狀態(tài)異常不能及時(shí)掌握，從而對紡織生產(chǎn)的情況不能有效地把控。

（4）交貨期

由于缺乏對產(chǎn)品生產(chǎn)進(jìn)度的有效監控，難以實(shí)現已開(kāi)工工單的查詢(xún)和監視、待開(kāi)工工單查詢(xún)、已完成工單的查詢(xún)等生產(chǎn)過(guò)程管理，故不能及時(shí)準確地答復客戶(hù)交貨日期。企業(yè)一般是由總廠(chǎng)計劃室人工制定主生產(chǎn)計劃，作業(yè)計劃現場(chǎng)人員制定，導致實(shí)際生產(chǎn)與計劃脫離，管理人員在作生產(chǎn)計劃時(shí)，對于設備維修保養沒(méi)有考慮實(shí)際，經(jīng)常出現帶病作業(yè)情況，不了解現場(chǎng)設備運行情況等，導致生產(chǎn)計劃與實(shí)際生產(chǎn)狀況出入較大。

（5）加料問(wèn)題

對于印染企業(yè)而言，染色質(zhì)量就是企業(yè)的生命線(xiàn)，而染料稱(chēng)重對染色質(zhì)量的有著(zhù)重要的影響。當前大多印染企業(yè)還是采用最原始的手工稱(chēng)料方式，這就必然存在稱(chēng)料人員看錯、稱(chēng)錯和稱(chēng)不準的可能，從而造成染色質(zhì)量無(wú)法得到保障。

（6）能耗問(wèn)題印染行業(yè)是紡織工業(yè)的用水大戶(hù)，高能耗、高水耗、高污染一直以來(lái)都是阻礙印染行業(yè)發(fā)展的主要因素。

針對以上問(wèn)題，本系統解決方案綜合設備產(chǎn)能、訂單交貨期、染色和定型關(guān)鍵工序的產(chǎn)能平衡等數據，分析制定生產(chǎn)作業(yè)計劃，使各工序之間有良好的銜接；并實(shí)現了與ERP、自動(dòng)加料系統的協(xié)調運行；將生產(chǎn)計劃、進(jìn)度追蹤、加料過(guò)程控制、能源管理、設備管理等集成起來(lái)；對印染企業(yè)的生產(chǎn)和管理行為實(shí)現全方位過(guò)程控制。

2 系統功能簡(jiǎn)介

圖1 系統架構圖

該系統通過(guò)底層設備控制層的數據采集、結合先進(jìn)的優(yōu)化算法、計算等技術(shù)，實(shí)現對制造過(guò)程的全面感知，搭建規范、統一的數據管理平臺，將制造過(guò)程中的計劃制定與執行、進(jìn)度跟蹤、加料管理、能源管理和設備管理等活動(dòng)全面集成在一起，實(shí)現對制造過(guò)程的在線(xiàn)管理。

（1）生產(chǎn)進(jìn)度管理

掌握每一缸布的目前進(jìn)度與加工過(guò)程，通過(guò)掃描條形碼獲取對應布匹的相關(guān)信息，包括流程卡號、訂字、品牌規格以及顏色等多種信息，并可輸入工序號（染色工序時(shí)為染缸編號）、操作工號、班次、布車(chē)號、交接比例、加工匹數等信息，染色工序時(shí)還可輸入當前工步，進(jìn)而對生產(chǎn)現場(chǎng)操作人員績(jì)效統計、各生產(chǎn)工序與機臺產(chǎn)能進(jìn)行分析，同時(shí)可以分析各加工工序布匹的實(shí)際狀況，作為調整人力與生產(chǎn)線(xiàn)的參考，并能及時(shí)更新各訂單的實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)度。以染色工序界面為例，界面如圖2、圖3所示。

圖2 染色工序界面

圖3 生產(chǎn)進(jìn)度統計

（2）車(chē)間排產(chǎn)與作業(yè)調度

車(chē)間排產(chǎn)與作業(yè)調度主要包括車(chē)間生產(chǎn)計劃與工序生產(chǎn)計劃的制定。

車(chē)間生產(chǎn)計劃目標是安排本班次需要加工的流程卡，其中包括安排需染色的流程卡、需預縮的流程卡、需白坯預定型的流程卡、需其他定型的流程卡。車(chē)間生產(chǎn)計劃的目標是使車(chē)間設備產(chǎn)能利用率最大。

工序生產(chǎn)計劃主要分為染缸位置工序生產(chǎn)計劃和定型機位置工序生產(chǎn)計劃，其中染缸位置工序生產(chǎn)計劃的目標是使染缸利用率最大、洗缸時(shí)間最少，定型機位置工序生產(chǎn)計劃的目標是定型機利用率最大、清洗機器次數最少。

以定型排產(chǎn)為例說(shuō)明，界面支持對未排產(chǎn)的流程卡根據開(kāi)卡時(shí)間或者具體的流程卡號進(jìn)行查詢(xún)，之后可將選中的未排產(chǎn)的流程卡進(jìn)行排產(chǎn)，并且實(shí)現了對已排產(chǎn)流程卡進(jìn)行修改、提前生產(chǎn)、推后生產(chǎn)等功能。且支持對所有機臺上的排產(chǎn)結果的查詢(xún)，并做出正在生產(chǎn)或者是交貨緊張等提示功能。界面如圖4所示。

圖4 染缸排產(chǎn)界面

車(chē)間排產(chǎn)不僅實(shí)現車(chē)間生產(chǎn)計劃、工序生產(chǎn)計劃快速制定，減輕工作人員負荷，同時(shí)實(shí)現生產(chǎn)進(jìn)程的實(shí)時(shí)化管理控制，在保證訂單交貨期的前提下，實(shí)現設備生產(chǎn)均衡化、生產(chǎn)效益最大化。

（3）基礎數據維護基礎數據描述了工藝產(chǎn)線(xiàn)自身功能，具有相對穩定的特性，實(shí)現對車(chē)間設備基礎信息及用途的管理。

基礎數據維護包括：染缸對應顏色深度表、定型對應顏色深度表、布匹和染缸種類(lèi)表、染缸工步相互影響表、顏色切換表以及顏色種類(lèi)表。實(shí)現界面數據的錄入，通過(guò)界面對數據庫信息實(shí)現增加、修改和刪除功能。以染缸對應顏色深度表為例，界面如圖5所示。

圖5 染缸對應顏色深度表界面

（4）加料管理

染料倉人工稱(chēng)料容易拿錯料、放錯料、稱(chēng)料誤差大、浪費嚴重等現象經(jīng)常發(fā)生而設計。通過(guò)掃描條形碼確認打料清單，用料歷史記錄。具體的界面功能，通過(guò)掃描條形碼獲取該流程卡的卡號、訂字、規格、顏色、機缸號等信息，還可輸入加料員和班次的信息，并可以獲取該流程卡所需加工的工序顯示到界面上，點(diǎn)擊要加工的工序，報表中顯示此工序可加的所有原料以供加料員選擇，最后點(diǎn)擊確實(shí)加料，完成加料過(guò)程。用料歷史統計中還可以支持通過(guò)卡編號、助燃劑類(lèi)別、稱(chēng)料人、機缸號、班次條件來(lái)查詢(xún)某段時(shí)間內的用料歷史記錄。加料界面如圖6所示。

圖6 加料界面圖

（5）能耗統計
能耗統計主要包括實(shí)時(shí)能耗、流程卡能耗和工序能耗。實(shí)時(shí)能耗可以實(shí)時(shí)顯示某個(gè)具體工序或者某個(gè)車(chē)間的當日、當月、當季、當年的耗電量和耗氣量。流程卡能耗支持查詢(xún)某個(gè)工序在某段時(shí)間內的能耗以及其他多種信息。工序能耗支持查詢(xún)車(chē)間、工序、機臺或者班組在某段時(shí)間內的耗電量和耗氣量的信息。能耗展示界面如圖7、圖8所示。

圖7 流程卡能耗界面

圖8 工序能耗界面

（6）產(chǎn)能統計

實(shí)現了通過(guò)界面來(lái)查找數據庫中某些信息的功能，可支持查找某個(gè)具體班次的某段時(shí)間內所加工的工序以及該工序對應加工匹數，界面通過(guò)表格和圖形兩種形式展示，界面如圖9、圖10所示。

圖9 產(chǎn)能統計界面

圖10 產(chǎn)能圖形展示界面

（7）設備停機記錄

對設備故障造成長(cháng)時(shí)間停機事件進(jìn)行記錄統計，通知生產(chǎn)計劃相應協(xié)調變動(dòng)。記錄包括正在維修和已經(jīng)維修完成的故障信息，具體包括維修時(shí)的工序、機臺號、維修工、維修開(kāi)始和結束時(shí)間、預計維修時(shí)長(cháng)和維修內容等信息，實(shí)時(shí)維修界面提供了增加、刪除、修改和維修完成等操作，歷史維修界面提供了可通過(guò)以上信息去數據庫中查找已經(jīng)完成的維修單的功能。以歷史維修工單界面為例，界面如圖11所示。

圖11 歷史維修界面

3　代表性及推廣價(jià)值

（1）可定制化需求

管控一體化可組態(tài)MES產(chǎn)品——KingFusion平臺，可使系統分布式執行，模型集中開(kāi)發(fā)，工程分布式部署，模型化的實(shí)現方式，更容易滿(mǎn)足客戶(hù)需求的變化。

展示監控平臺（KingSCADA）是大量歷史數據、計算數據、報警數據的分析展示平臺，管理人員可通過(guò)趨勢、報表、逼真的實(shí)時(shí)工藝流程展示等手段了解各工廠(chǎng)的運行狀況、分析過(guò)去及未來(lái)的趨勢。除了具備數據展示功能外，同時(shí)具備數據讀寫(xiě)監控功能。配置在工廠(chǎng)級監控系統中。

（2）智能化排程

車(chē)間排產(chǎn)、工序作業(yè)排序功能，可實(shí)現智能化排程，確保訂單的準確交付，同時(shí)保證設備生產(chǎn)效率優(yōu)化；同時(shí)對生產(chǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)的管理和分析，可提高生產(chǎn)靈活性、計劃準確性，減少停機等待時(shí)間，優(yōu)化生產(chǎn)性能。

（3）行業(yè)可擴展性

該系統具有良好的模塊性，可擴展性強，支持跨平臺、多數據庫；系統提供多種外部數據接口，可輕松實(shí)現與各應用軟件（如ERP、輔助加料系統等）的無(wú)縫銜接，實(shí)現數據共享；系統簡(jiǎn)潔、實(shí)用，易學(xué)、易用，具有很強的針對性、適應性與實(shí)用性。

摘自《自動(dòng)化博覽》2019年4月刊