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化纤设备智能化——自动化生产与智能物流融合

 随着劳动力成本不断提升以及化纤产业从劳动密集型向技术密集型的转变,化纤生产的智能化水平不断提高。

 
  在盛虹科技股份有限公司的生产车间,整洁的空间、干净的地面、机器轰鸣,洁白的丝饼顺着生产线下来被一个个机械手抓起,准确地放到来回穿梭的运输小车里。丝饼从加弹机下线之后,从落筒、输送、储存、检验分类、包装到码垛等所有环节均实现全自动化。据介绍,盛虹科技股份有限公司应用智能物流系统后,整体节省了约50%的用工。工人只要将丝车推上入库线体,接下来的所有工序将全部由预先设定好的自动化程序操控完成。
 
  据了解,类似的自动落丝、输送系统已在国内多家化纤企业使用。在化纤成套生产线已实现数字化自动化的基础上,各生产工序的自动连接和与智能物流系统的融合,正推动化纤生产进一步智能化。
 
  成套设备数控化水平提升
 
  根据化纤生产特点以及生产方式发生的变化,化纤机械产品的大容量、连续化、自动化和机械产品设计的组合式模块化已成为趋势。化纤设备进一步应用计算机技术、数字化技术提升智能化水平,通过实现工艺过程的全自动化,实现效率、质量的提升和节省人工。
 
  据恒天重工股份有限公司专家王寿增介绍,最近这几年化纤设备发展较快的是数字化控制和网络通讯方面,不仅生产车间到管理层的网络通讯可以做到,而且还可以达到远程控制、远程诊断。在故障停车、故障连锁等方面自动控制水平也有了较快提高。通过数字化控制,化纤机械设备精度提高了,可靠性提高了,操作工艺稳定了,从而使得用工越来越少。过去一条生产线用工很多,现在2条生产线2~3个人就足够了。
 
  以涤纶短纤设备为例,由恒天重工股份有限公司推出的“日产200吨涤纶短纤数字化成套设备”整线采用了PLC控制技术、网络通讯集成技术,形成整体生产过程在线监控管理系统,使工艺调整、故障显示报警、在线监测、信息采集与处理等更为完善,提高了联合机自动化数字化控制水平。
 
  太平洋机电副总经理陈鹰表示,化纤FCS控制系统中嵌入远程监控系统实现远程监控和诊断是迈向数字化纺机的重要一步。目前化纤设备普遍使用了现场总线控制系统FCS,由于控制系统庞大、复杂,给用户的保养、维护带来了困难。太平洋成套公司在大吨位的化纤设备采用远程监控和诊断、维护技术,通过远程监控PLC的运行,帮助用户排除故障,使用户以较低成本的投入,长期保持与设备制造厂的联络,使设备在双方随时监护的状态下安全运行。
 
  物流智能化进一步节省用工
 
  在生产装置自动化程度不断提高的情况下,输送包装等环节的自动化成为化纤生产进一步智能化的突破点。据盛虹科技股份有限公司总工程师梅锋介绍,现行涤纶长丝装置的包装物流模块主要由人工开展相关工作,投入大、产出低,与现有生产装置的高效不相匹配。传统的手工包装用工量非常大,所有的包装过程和检验过程全部靠人工操作完成,按照现有车间的产量,每锭重为6千克左右的丝卷装入包装纸箱这个工序,重复的动作每班需要2200次,每天即6600次,工人需要投入很多的精力,同时也耗费很大的体力。根据以往人工包装线的统计数据,在产品下线以后,各种原因造成的人为降等率约为1.46%,产生了很多不必要的损失。同时,工序环节多,管理复杂程度高,产品追溯困难,仓储占用面积大。
 
  2010年,盛虹股份与北京机械工业自动化研究所合作,开始建设与实施化纤生产智能物流系统。系统主要由机器人、链式输送机、转台、升降台等设备组成,除了能实现丝饼从落筒、输送、储存、检验分类、包装到码垛的全自动化外,还能对产品进行智能识别,每锭丝卷在检验包装过程中的传输全部通过识别三位码来进行,准确且效率高。此外,各操作工位的丝卷信息按照工艺段分类管理,统一总控调度。
 
  构建智能系统之后,制品车间取消了原人工分级、装箱、码板的相关流程,一个车间的人数从原来的480人减少至现在的260人。员工劳动力得到了大解放,工人只要将丝车推上入库线体,接下来的所有工序将全部由预先设定好的自动化程序操控完成。该系统投入运用以后,整体节省了约50%的用工。与此同时,相对原来每条手工生产线日包装量190吨,全面实现自动化包装后日包装产量达到250吨。
 
  智能物流系统更加便于系统化管理,它能将生产装置的实时数据通过实时数据采集接口获取,并发送存储在数据库中,供其他功能模块如企业ERP系统调用处理。在绩效考核方面,系统也具有独特优势,它可自动计算每个班组的产能和生产效率、考核数据,进行工艺参数考核、报警考核、产量考核、收率考核,消耗考核等,起到提高产品质量和管理水平的作用。
 
  国产装备与系统日趋成熟
 
  由北京机械工业自动化研究所与盛虹股份公司共同合作开发的智能物流系统是国内化纤行业首套国产化纤生产智能物流系统。
 
  在此基础上,经过多次修订与完善,由北京机械工业自动化研究所推出的全自动落丝系统已在多家化纤生产企业应用。系统实现了落丝、装车和转运的自动化,能够满足多品种生产同时按单一批号等级装车的需求,并自动完成丝饼产品信息的跟踪及标签打印。其中研制的多轴自动化落丝车,提升了落丝、转运能力,采用了新型的地面运行方式,有利于老厂升级改造。该系统已获得1项发明专利、1项实用新型专利的授权,具有自主知识产权。目前已有46套全自动落丝系统投入使用,生产运行稳定,技术先进可靠,性价比高,实现了产业化,性能指标等满足用户要求,经济效益和社会效益显著。
 
  此外,无锡宏源机电科技股份有限公司也开发研制了化纤长丝丝饼自动落筒输送系统。该系统是专为化纤长丝生产线配套的丝饼后处理装备,可完成丝饼的自动落筒、输送功能,以提升化纤长丝生产后道工序的自动化水平,提高产品质量,减少人工成本。
 
  无锡宏源运用现代设计理论方法研发的化纤长丝丝饼自动落筒、输送系统,产品备件种类少,替代性高,结构简洁,维护方便,可方便用户根据实际需求组合模块形成个性化化纤长丝生产自动化辅助系统。主要组成分别为自动落筒、丝饼自动输送、自动存放丝饼、轨道等模块。自动落筒模块承担将卷绕机上的丝饼落下并转送到丝饼输送模块或直接转送到自动存放丝饼小车模块上的功能。系统充分运用了现代驱动、现代控制和通信技术,主机设备数控化率可达98%。落筒模块具有自动寻址、定位功能并按规定的优化路径完成落筒任务。配备双保险位置检测和优化的运动规律,确保整套装置工作的安全可靠性和运动平稳性,动作驱动充分考虑节能降耗的需求。输送模块在预定位交接丝饼,简化控制;双支撑臂结构,扩大丝饼容量。轨道根据用户需求,定制不同走向和长度的导轨,将丝饼输送到指定地点。系统最多可同时满足生产5个不同品种的情况下自动落筒要求。
 
  业内专家表示,化纤生产智能物流系统中涉及的智能测控技术和装置,如机器人、自动小车、立体仓库、PLC系统、车间管理系统MES、大型生产物流系统集成等,国内都具备了一定的技术基础、装备准备和工程经验,但可靠性相对偏弱。此外,国内一些包装专机与国外产品还有差距,需要引进。相信通过产学研用结合,上下游企业的协同攻关,国内企业有能力研制出工程化的实用成套装备与系统,并达到国际先进水平。

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