针织面料生产智能制造通用信息模型标准化研究

中国纺织机械协会 侯曦 东华大学 周亚勤 袁广超 中国电子标准化研究院 卓兰／文

针织面料生产智能制造通用信息模型标准化研究

中国纺织机械协会 侯曦 东华大学 周亚勤 袁广超 中国电子标准化研究院 卓兰／文

目前，我国高端针织面料的设计、生产、管理等信息化应用整体水平不高，与日韩、欧盟等高端面料制造强国仍有差距。本文针对高端针织面料生产的全过程，提出了针织面料生产的设计、工艺、制造和设备的全流程信息模型技术架构，建立了针织面料生产智能制造的通用信息模型，并设计了通用信息模型的试验与验证平台方案。

针织面料 智能制造 通用信息模型 标准化

纺织行业产业链长、生产工序多、装备门类多，导致了纺织产业的生产周期长、效率低、劳动用工成本高。生产单机设备向成套系统集成，纺织生产向自动化、数字化、信息化转型，并实现纺织生产的智能制造，从而缩短纺织装备的工艺流程、提高原材料及设备的利用率，是纺织行业的发展方向。

目前，我国高端针织面料的设计、生产、管理等信息化应用水平不高，与日韩、欧盟等高端面料生产强国仍有差距[1-2]。在国家有关部委的大力支持下，针织行业在智能制造方面已取得了一定成效，建立了针织品柔性定制与生产一体化等试点示范生产线；建立面向行业的智能工厂/数字化车间通用模型将更快地促进我国针织行业实现面料生产的智能化。现在，针织生产信息模型、针织数字化车间智能制造的通用模型等智能制造的标准研究已经展开，部分研究项目也得到了国家工信部“智能制造专项”的支持。

本文结合 “智能制造专项”的立项课题，以高端针织面料智能生产的织造、印染和后整理过程为突破点，研究针织面料生产的设计、工艺、制造和设备的智能管控，提出了针织面料生产的设计、工艺、制造和设备的全流程信息模型技术架构，探讨建立针织面料生产智能制造的信息模型，并设计通用信息模型的试验验证方案。为针织面料生产企业提升生产管理水平、实现智能生产提供参考。

1 针织面料生产信息模型技术体系结构

针织面料生产信息模型技术体系主要包括车间、工艺流程、生产装备以及流转其中的数据，并充分考虑针织面料织造的经编和纬编两种工艺，形成针织面料生产全流程信息模型技术架构如图1所示。

图1 针织面料生产全流程信息模型技术架构

针织面料智能制造过程的核心是智能装备间的互联互通，根据不同的工艺特点，将针织生产过程中的产品工艺、生产流程、设备状态和订单处理等构建多维度的元数据体系，基于XML来进行针织生产全流程数据的基础描述。

针织面料智能制造的智能化体现在基于数据驱动的数字化管控，通过织造车间、染色车间和后整理车间对应的底层智能设备的互联互通，建立全流程数据采集系统，收集工业大数据，建立关键装备的预防性维修，实现生产流程的优化以及生产物料的合理化配送。

2 高端针织面料生产全过程数据描述规范

对针织面料生产全流程涉及的数据进行抽象分析，梳理形成产品信息数据、设备信息数据和生产流程包含的各工序数据，建立高端针织面料生产全流程多维的数据描述模型，如图2所示。

图2 针织面料生产全流程多维数据描述模型

（1）产品维数据：由订单信息、产品信息和纱线原料信息构建产品维的元数据体系。包括订单、客户、产品、纱线原料、原料供应商等数据对象。

（2）设备维数据：设备维数据主要包括设备的基本信息、状态信息和维保信息等数据。分别建立织造设备、染色设备和后整理设备这些信息数据对象。

（3）生产流程维数据：从工序流程、实时生产和质量检测三个方面分别对生产流程维中织造工序、染色工序和后整工序中的生产流程维数据进行描述。

AutomationML是 基 于XML的 标 准 系 列（IEC 62714），可用于描述生产过程中设备或工艺过程。利用AML对针织面料生产流程中的设备和织造、染色、后整理工艺过程中的数据进行规范性描述，实现针织生产全流程数据的基础描述。

3 针织面料生产全流程数据管理方法

高端针织面料生产全流程数据管理体系架构如图3所示，分析针织面料生产全流程中的数据源和数据存储方法，对针织面料生产全流程进行数据采集和数据存储。

图3 高端针织面料生产全流程数据管理体系架构

从针织面料生产全流程中各个工序流程获取需要的数据，并对这些数据进行必要的存储、分析处理，最终形成一个完整统一的应用执行全视图，并以友好方式提供给最终用户，通过对一些数据信息预定义控制规则，在以近似实时的获取到数据源信息的情况下，可对针织面料生产全流程中各工序系统的运行现状及可能出现的情况做出判断或预判，为避免和第一时间发现并解决问题提供有力的保障。

4 标准试验与验证

标准是为了指导和落地应用，为此本文构建高端针织面料生产智能管控通用信息模型的验证平台，为标准试验验证提供平台，实现针织面料生产全流程数据描述的验证。验证平台的功能模块如图4。

图4 针织面料生产智能管控标准验证平台

面向针织全流程通用信息模型的验证平台包括面向针织全流程应用业务需求的上层验证平台功能与面向数据信息处理的底层验证平台功能两部分。

上层验证平台功能服务于针织面料生产的全流程，其核心业务是智能管控，围绕针织面料生产过程中的核心流程：织造、染色和后整理。从针织面料生产中的设备状态、产品质量、系统运行三个维度出发，围绕设备的运行状态优化、产品的生产工艺优化、车间的运作优化三个主题，规划上层平台的核心功能。围绕核心功能，配备设备数据管理、产品数据管理、生产数据管理模块，形成面向针织面料生产智能管控通用信息模型的应用平台。

底层验证平台功能主要包括针织面料生产数据基础平台搭建，实现硬件的合理布设与互联；针织面料生产数据存储与组织，为上层应用提供可靠、可复用的数据；针织面料生产数据查询，实现企业现有信息系统数据库与信息模型新建数据库的组合查询；针织面料生产数据平台接口与集成，实现数据导入导出；针织面料生产数据可视化，实现车间设备监控信息、数据挖掘分析结果的图形化展示；针织面料生产数据挖掘与分析，对车间关键指标进行统计计算。

4 结语

本文提出了构建针织面料生产信息模型技术的体系结构，结合织造、染色与后整理三大工艺流程，实现了设计、生产与管理的数据统一定义、存储和协同分析，进一步发挥了针织面料生产过程数据信息的价值；物料流转全程可追溯，可大幅提升生产的透明化、联通性和可追溯性。该研究将促进高端针织面料生产的精细化、智能化发展，有效提升系统生产效率和设备不停机工作时间，减少染色瑕疵等。未来，针织面料智能制造通用模型的标准化体系形成后，将为针织面料的产品品质和生产管理提升带来很大帮助，更为企业如何实现针织面料的智能化生产提供具体的理论依据。

[1]吴迪.把握行业特点大力推进纺织智能制造[J].纺织服装周刊,2015,No.7402012-13.

[2] 纺织工业“十三五”发展规划[J].纺织科技进展,2016,No.190 11 2-4.