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      化纖設備智能化——自動化生產與智能物流融合

       隨著勞動力成本不斷提升以及化纖產業從勞動密集型向技術密集型的轉變,化纖生產的智能化水平不斷提高。

       
        在盛虹科技股份有限公司的生產車間,整潔的空間、干凈的地面、機器轟鳴,潔白的絲餅順著生產線下來被一個個機械手抓起,準確地放到來回穿梭的運輸小車里。絲餅從加彈機下線之后,從落筒、輸送、儲存、檢驗分類、包裝到碼垛等所有環節均實現全自動化。據介紹,盛虹科技股份有限公司應用智能物流系統后,整體節省了約50%的用工。工人只要將絲車推上入庫線體,接下來的所有工序將全部由預先設定好的自動化程序操控完成。
       
        據了解,類似的自動落絲、輸送系統已在國內多家化纖企業使用。在化纖成套生產線已實現數字化自動化的基礎上,各生產工序的自動連接和與智能物流系統的融合,正推動化纖生產進一步智能化。
       
        成套設備數控化水平提升
       
        根據化纖生產特點以及生產方式發生的變化,化纖機械產品的大容量、連續化、自動化和機械產品設計的組合式模塊化已成為趨勢?;w設備進一步應用計算機技術、數字化技術提升智能化水平,通過實現工藝過程的全自動化,實現效率、質量的提升和節省人工。
       
        據恒天重工股份有限公司專家王壽增介紹,最近這幾年化纖設備發展較快的是數字化控制和網絡通訊方面,不僅生產車間到管理層的網絡通訊可以做到,而且還可以達到遠程控制、遠程診斷。在故障停車、故障連鎖等方面自動控制水平也有了較快提高。通過數字化控制,化纖機械設備精度提高了,可靠性提高了,操作工藝穩定了,從而使得用工越來越少。過去一條生產線用工很多,現在2條生產線2~3個人就足夠了。
       
        以滌綸短纖設備為例,由恒天重工股份有限公司推出的“日產200噸滌綸短纖數字化成套設備”整線采用了PLC控制技術、網絡通訊集成技術,形成整體生產過程在線監控管理系統,使工藝調整、故障顯示報警、在線監測、信息采集與處理等更為完善,提高了聯合機自動化數字化控制水平。
       
        太平洋機電副總經理陳鷹表示,化纖FCS控制系統中嵌入遠程監控系統實現遠程監控和診斷是邁向數字化紡機的重要一步。目前化纖設備普遍使用了現場總線控制系統FCS,由于控制系統龐大、復雜,給用戶的保養、維護帶來了困難。太平洋成套公司在大噸位的化纖設備采用遠程監控和診斷、維護技術,通過遠程監控PLC的運行,幫助用戶排除故障,使用戶以較低成本的投入,長期保持與設備制造廠的聯絡,使設備在雙方隨時監護的狀態下安全運行。
       
        物流智能化進一步節省用工
       
        在生產裝置自動化程度不斷提高的情況下,輸送包裝等環節的自動化成為化纖生產進一步智能化的突破點。據盛虹科技股份有限公司總工程師梅鋒介紹,現行滌綸長絲裝置的包裝物流模塊主要由人工開展相關工作,投入大、產出低,與現有生產裝置的高效不相匹配。傳統的手工包裝用工量非常大,所有的包裝過程和檢驗過程全部靠人工操作完成,按照現有車間的產量,每錠重為6千克左右的絲卷裝入包裝紙箱這個工序,重復的動作每班需要2200次,每天即6600次,工人需要投入很多的精力,同時也耗費很大的體力。根據以往人工包裝線的統計數據,在產品下線以后,各種原因造成的人為降等率約為1.46%,產生了很多不必要的損失。同時,工序環節多,管理復雜程度高,產品追溯困難,倉儲占用面積大。
       
        2010年,盛虹股份與北京機械工業自動化研究所合作,開始建設與實施化纖生產智能物流系統。系統主要由機器人、鏈式輸送機、轉臺、升降臺等設備組成,除了能實現絲餅從落筒、輸送、儲存、檢驗分類、包裝到碼垛的全自動化外,還能對產品進行智能識別,每錠絲卷在檢驗包裝過程中的傳輸全部通過識別三位碼來進行,準確且效率高。此外,各操作工位的絲卷信息按照工藝段分類管理,統一總控調度。
       
        構建智能系統之后,制品車間取消了原人工分級、裝箱、碼板的相關流程,一個車間的人數從原來的480人減少至現在的260人。員工勞動力得到了大解放,工人只要將絲車推上入庫線體,接下來的所有工序將全部由預先設定好的自動化程序操控完成。該系統投入運用以后,整體節省了約50%的用工。與此同時,相對原來每條手工生產線日包裝量190噸,全面實現自動化包裝后日包裝產量達到250噸。
       
        智能物流系統更加便于系統化管理,它能將生產裝置的實時數據通過實時數據采集接口獲取,并發送存儲在數據庫中,供其他功能模塊如企業ERP系統調用處理。在績效考核方面,系統也具有獨特優勢,它可自動計算每個班組的產能和生產效率、考核數據,進行工藝參數考核、報警考核、產量考核、收率考核,消耗考核等,起到提高產品質量和管理水平的作用。
       
        國產裝備與系統日趨成熟
       
        由北京機械工業自動化研究所與盛虹股份公司共同合作開發的智能物流系統是國內化纖行業首套國產化纖生產智能物流系統。
       
        在此基礎上,經過多次修訂與完善,由北京機械工業自動化研究所推出的全自動落絲系統已在多家化纖生產企業應用。系統實現了落絲、裝車和轉運的自動化,能夠滿足多品種生產同時按單一批號等級裝車的需求,并自動完成絲餅產品信息的跟蹤及標簽打印。其中研制的多軸自動化落絲車,提升了落絲、轉運能力,采用了新型的地面運行方式,有利于老廠升級改造。該系統已獲得1項發明專利、1項實用新型專利的授權,具有自主知識產權。目前已有46套全自動落絲系統投入使用,生產運行穩定,技術先進可靠,性價比高,實現了產業化,性能指標等滿足用戶要求,經濟效益和社會效益顯著。
       
        此外,無錫宏源機電科技股份有限公司也開發研制了化纖長絲絲餅自動落筒輸送系統。該系統是專為化纖長絲生產線配套的絲餅后處理裝備,可完成絲餅的自動落筒、輸送功能,以提升化纖長絲生產后道工序的自動化水平,提高產品質量,減少人工成本。
       
        無錫宏源運用現代設計理論方法研發的化纖長絲絲餅自動落筒、輸送系統,產品備件種類少,替代性高,結構簡潔,維護方便,可方便用戶根據實際需求組合模塊形成個性化化纖長絲生產自動化輔助系統。主要組成分別為自動落筒、絲餅自動輸送、自動存放絲餅、軌道等模塊。自動落筒模塊承擔將卷繞機上的絲餅落下并轉送到絲餅輸送模塊或直接轉送到自動存放絲餅小車模塊上的功能。系統充分運用了現代驅動、現代控制和通信技術,主機設備數控化率可達98%。落筒模塊具有自動尋址、定位功能并按規定的優化路徑完成落筒任務。配備雙保險位置檢測和優化的運動規律,確保整套裝置工作的安全可靠性和運動平穩性,動作驅動充分考慮節能降耗的需求。輸送模塊在預定位交接絲餅,簡化控制;雙支撐臂結構,擴大絲餅容量。軌道根據用戶需求,定制不同走向和長度的導軌,將絲餅輸送到指定地點。系統最多可同時滿足生產5個不同品種的情況下自動落筒要求。
       
        業內專家表示,化纖生產智能物流系統中涉及的智能測控技術和裝置,如機器人、自動小車、立體倉庫、PLC系統、車間管理系統MES、大型生產物流系統集成等,國內都具備了一定的技術基礎、裝備準備和工程經驗,但可靠性相對偏弱。此外,國內一些包裝專機與國外產品還有差距,需要引進。相信通過產學研用結合,上下游企業的協同攻關,國內企業有能力研制出工程化的實用成套裝備與系統,并達到國際先進水平。

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