AI技術近些年在3C領域呈現出愈加普及的勢頭,例如在手機屏幕、手機攝像頭、手機聽筒等生產和檢測過程中發揮了極大地作用。使相關產品的自動化水平和智能化水平獲得較大提升,最終在產品質量和生產成本方面得到體現。
紡織印染行業由于利潤微薄,一般廠家不愿意花費幾十萬上百萬購買AI智能設備,所以整個行業自動化、智能化水平不高,大部分生產工藝還相當落后,印染廠需要大量工人操作。
據國家統計局統計,從2010年至2021年,我國工人工資漲了三倍多,私營單位制造業年收入從20090元漲到現在68024元。平均一家300人的小型印染廠,人工成本從600萬元/年上升到2000萬元/年。數據來自國家統計局。
紡織印染屬于工業品,工業品由于生產制造技術和水平不斷提升,產品價格一般不斷減低,2010年買一條大眾牛仔褲大約要50-70左右,2021年買一條大眾牛仔褲大約100-150。工業品最終出廠價格沒有上升太多,但是人工成本上漲了三倍,這就導致工廠的利潤被不斷壓縮。
另外由于2018年后,隨著國家現代化水平達到中等發達國家水平,為應對人民群眾對于綠色環境的要求,國家對于污水、廢棄排放管理越來越嚴格,以前可以偷偷排放的,現在則需花費上千萬購買污水處理設備,平均下來每噸污水處理費用10元,平均一家中等規模的印染廠效益好的時候,每天排放污水7000-8000噸。每年花在污水治理上的成本就有2500萬。
產品價格上漲幅度很小的情況下,人工成本和環保成本翻倍上漲的情況下,一家工廠要想保持盈利,除了保持自身較強的產品研發和品質競爭力以外,生產成本控制被越來越多的工廠重視。近幾年來,紡織廠印染廠也不斷在尋找自動化、智能化的替代升級產品。
染廠生產工藝一般包括退卷、燒毛、漂洗、染色、定型、后整理、檢驗出貨。采用打卷或碼布方式將布變為卷裝或碼裝。在這道生產工藝上是可以進行比較大的自動化改進的:一般卷裝在打卷操作時,工人要看著布面看有沒有大的問題,另外就是看接頭是否到達,接頭到了說明一匹布結束了。一般打卷打1-2個接頭后,需要工人發現第三個接頭,然后在接頭處停車,將接頭撕開,將米數、品種等信息打印成不干膠標簽,貼在布上,套袋出貨。
碼布操作類似,一般工人將布接到碼布機上,按下按鈕碼布開始,等到接頭到來的時候布碼完,也是將接頭撕開,然后將布套袋貼上數量和產地標志完成碼布操作。在打卷和碼布環節,由于接布、套袋只占一部分時間,等待縫頭出現這相當長的時間內工人是沒什么事的。對工廠而言,由于廠房租金,人員工資都是固定開支,要提高利潤,只能提高單位時間生產效率。工人長時間等待就等同資源浪費。累積下來也是一筆不小的開支。一般規模中等的染廠會有10個左右工人開碼布機、打卷機。按照一般國內工廠兩班倒的管理安排,整個碼布、打卷工藝需要20人左右。一年人工開支約130萬。
當前我們針對碼布、打卷時工人時間浪費比較多這個問題進行了研究,將碼布打卷的智能水平做了一個提升。
碼布和打卷工藝按照動作可以分為:1. 準備待原料布車、2.接布、3.等待縫頭出現、4.發現縫頭并撕開、5.套袋。
在這5個動作中,其中等待時間最長的是動作3,也就是從接布完成到等待規定接頭出現這段時間。由于所有的布都是發現接頭然后撕開完成碼布打卷,因此如果能準備探測接頭,那么工人接好布以后就可以不用一直盯著布面,進而可以操作另外一臺設備。這樣無形中節省了人員數量,為工廠節省了用工成本。
這項自動化技術的核心是縫頭探測技術。傳統的縫頭檢測器采用機械壓輥連接編碼器,通過測量縫頭附近的厚度變化來檢測縫頭。但是該技術需要很穩定的張力環境,無法應用于碼布機和打卷機這樣速度快,張力又不穩定的設備上,強行使用也不穩定。設備廠家找到行業中專業的計算機AI圖像識別部門進行聯合攻關,目前該技術已經穩定工作于打卷機和碼布機設備,并且實現設備小型化。改造升級十分方便。
設備廠家為打卷機、碼布機增加縫頭識別設備。工人接好布之后就不用再盯著縫頭,轉而可以操作下一臺設備。接頭出現時,縫頭識別器會讓機器自動停機并發出報警,工人過來只要撕開縫頭并進行裝袋工作即可,裝袋完成后,接上下一匹布繼續碼布并自動監控縫頭,周而復始,工人不用長時間盯住一臺設備,消除了大量無效等待時間。
下面用泳道圖的形式比較采用該技術后工藝時間對比情況

使用該技術之前

使用該技術之后
下面是應用該技術后設備工作的展示:



該創新是很小的一個創新,但是工業自動化就是從一個個小創新積累最終實現省工省人乃至實現最后的黑燈工廠,完全自動化運行。不積跬步無以至千里,不積小流無以成江河。
希望上述技術創新給染廠提升生產管理水平、降低成本方面帶來靈感和啟發。如果幫到了你,我們感到非常榮幸。如果您對這個產品感興趣也歡迎與我們取得聯系。