智能制造，标准先行

李 毅

(中国纺织机械协会，北京 100028)

0 引言

智能制造是我国“抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择”。“十三五”期间，国家有关部门发布了《智能制造发展规划(2016—2020年)》[1]和《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》，出台了针对智能制造技术研究、应用与标准制定的鼓励措施，显示出智能制造作为国家战略的重要性和紧迫性。智能制造是纺织工业“十三五”的科技创新目标与重点任务，是纺织机械行业的重点攻关方向。在过去的5年中，智能制造技术与信息系统越来越多地进入纺织企业，具有智能化功能的纺织装备已经开始应用。在纺织工业多个领域，智能制造已经取得了进展，出现了一批示范企业和示范生产线。

1 顶层设计，标准切入

“十三五”期间，国产纺织装备的制造质量和可靠性提升，一批新型装备达到国际先进水平。目前，国产新型纺织装备普遍配置了网络数据通讯接口，专用机器人和自动导航输送车(AGV)已开始应用于生产，纺纱智能物流系统、化纤长丝落卷(筒)机器人和外观检测系统、针织数字化车间智能控制联网管理系统平台等具有感知、分析、推理、决策和控制功能的智能纺织装备和控制系统研发成功；以装备为基础的信息系统、物联网系统、制造执行系统等已上线运行。国产智能纺织机械与装备信息系统为纺织工业智能制造搭建了基础数据平台，为建立智能化、数字化工厂提供了强有力的技术支撑。纺织机械智能化与信息化技术快速发展的势头在“十四五”期间仍将继续，未来纺织装备的智能化水平将更高。

2020年，中国纺织工业联合会开始编制“纺织行业智能制造标准体系”，旨在加快推进国家智能制造基础共性和关键技术标准在纺织行业的应用实施，为纺织智能制造提供有效的基础支撑。中国纺织机械协会亦参照《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》编制了《智能纺织装备应用标准制定指南》(以下简称《指南》)。智能纺织装备应用标准是纺织工业智能制造标准体系中的子体系(以下称纺机智能标准体系)，是主体系中的基础模块。

由于纺织智能制造与智能纺织装备的应用在纺织领域尚处于起步阶段，还未进行统一规划，也没有完善的标准体系，因此在行业内外出现了多头制定标准和纺织智能制造标准碎片化问题，扰乱、误导了需求方的认知，影响了智能纺织装备的应用和智能纺织工厂的建设，加大了智能制造技术研发与应用的成本。为规范、引领智能纺织装备与技术的发展和应用，规范智能纺织装备应用标准的制定，有必要尽早理清智能纺织装备应用标准制定思路，以标准制定为切入点，完成纺织装备智能化发展的顶层设计。《指南》确定了产学研结合的标准研究制定机制，以设备制造企业为主，行业协会、大专院校、科研院所、系统集成商和用户企业多方参与制定。

2 找准定位，聚焦应用

《指南》设计制定了纺机智能标准体系框架，规划了标准制定方向和重点任务，确定了纺机智能标准体系在“纺织行业智能制造标准体系”中的位置与作用。智能纺织装备应用标准面向纺织工业，为纺织企业建立数字化与智能化工厂提供应用系统与服务系统标准，也供装备制造企业参考使用，用于规范、引领智能纺织机械技术的发展与应用。

与传统纺织机械与附件产品标准体系不同，纺机智能标准体系不包括传统纺织机械产品标准中的规格、机械参数、机构与质量要求等内容。纺机智能标准体系以具有交互性、通用性要求的数据系统和智能化载体(如纺织专用智能装置)为标准化对象，突出装备的信息传输功能和智能化功能。

《指南》参照《国家智能制造标准体系建设指南(2018年版)》“智能制造标准体系结构图”，确定了纺机智能标准体系的3个组成部分，分别为智能纺织装备、智能纺织工厂和智能纺织服务，在这3个板块内开展纺机智能标准体系应用标准的制定。纺机智能标准体系标准不涉及国家智能制造“基础共性”“智能赋能技术”和“工业网络”标准的制定，这些标准由纺机智能标准体系引用。

智能纺织装备应用标准，包括纺织装备监控系统标准，故障诊断系统标准，以及专用机器人和专用智能输送设备等智能化载体、传感与信息识别系统标准等等。

智能纺织工厂标准以纺织装备信息互联互通与互操作系统标准为主线，用于规范在底层装备间、主机装备与辅助系统间、装备与制造执行系统(MES)间动态信息的传输，为纺织数字工厂、智能工厂提供底层装备的基础数据。采用OPC统一架构(OPC UA)等新技术规范，实现跨系统、安全的信息传输。

智能纺织服务标准以纺织装备远程运维系统标准为主，用于各类纺织装备技术服务和故障监控平台的建设。远程运维系统为用户提供硬件远程诊断、远程监控、远程维护、健康预测、故障预警、软件升级等服务，起到降低设备故障率、提高稳定运行时间、减少维护成本的作用。

3 互联互通，急用先行

《指南》本着“共性先立，急用先行”的原则，优先制定行业有需求、具有引领与支撑作用的智能纺织装备应用标准，解决标准缺失的问题。纺织装备互联、信息互通是建立数字化纺织工厂和纺织装备物联网的基础。纺织装备种类多，数据格式复杂，信息相对隔绝，数据难以实现共享，“信息孤岛”情况普遍存在。打通信息流是智能制造漫长路上要过的第一关，因此需首先制定《纺织装备互联互通与互操作》系列关键技术标准。近年来，一些纺织机械企业和院校承担了多项工信部智能制造综合标准化项目，研究、编制了几类相关标准(草案)并进行试验验证，为开展《纺织装备互联互通与互操作》系列标准的制定做了很好的探索，积累了大量试验验证数据。《纺织装备互联互通与互操作》系列标准重在建立纺纱、化纤、机织、针织、印染和非织造布等专业机械的信息模型，定义数据字典。通过对参数的数据类型、单位、值域范围、读/写类型等的统一定义，消除数据通信障碍，打通装备之间、装备与辅助系统间、装备与制造系统间的信息通道。

“十四五”期间，全国纺机标委会将在《纺织装备互联互通与互操作》系列标准制定的基础上，陆续开展智能纺织装备监控系统、智能化载体、故障诊断系统、远程运维系统等标准的研究、制定工作，支持纺织行业企业的智能制造。

4 智能技术，持续发展

市场需求对标准的制定和产品发展具有重要的作用。通过技术创新，开拓并引导纺织企业进入新兴智能装备市场，依靠可靠性的提升和智能化改造，扩大传统纺织装备市场。

“十四五”期间，将开展纺织机械动力学及减振降噪降耗、机器视觉、多电机协同控制、关键零部件和专件制造与强化、新材料应用等多项基础共性技术持续研究，支持重点高性能纺织主机和新型智能纺织装备的发展；将研发智能化、柔性化、高性能长丝集约式高速卷绕装备，研发碳纤维等高性能纤维生产成套装备、环锭纺纱成套设备、短流程纺纱设备、高速无梭织机、一次成型织可穿装备、连续化针织染色装备与纤维复合材料成型装备等纺织主机；研发纺织服装家纺专用机器人，包括纺织接头、自动抓取、立体缝制和织物拼接缝合等机器人。

纺织机械和器材专件制造企业自身的智能制造已经提上议事日程，涉及应用装备全生命周期数字化设计及制造技术，研发纺织装备智能制造过程信息物理系统、智能物流系统、整机智能测试与质量控制系统等。通过智能化技术的引入，改变传统纺织装备与器材专件的制造模式，提高我国纺织机械及器材专件产品的可靠性。因为纺织装备可靠性的提高对纺织工业智能制造的作用不容忽视，只有装备高稳定性运行、故障率低，纺织工业智能化才有了基础，而器材专件的高可靠性是纺织机械可靠运行并确保低故障率的核心。

5 结语

智能制造需标准先行。我国在智能制造技术研究与标准体系建设上已经取得大量成果，目前已有数百项智能制造相关标准发布。国家标准体系的确立和标准的发布，为各行业智能制造技术的研究与应用提供了规范，使各行业少走弯路，大大降低技术研发与应用的成本。智能纺织装备应用标准的制定基于纺织机械智能化关键技术的成熟，以及技术应用需求的出现。尽早确定智能纺织装备应用标准的制定规则与范围，必将对纺织工业智能制造和纺织装备智能化技术的发展起到事半功倍的作用。