《针织车间智能制造优秀解决方案》由江南大学教育部针织技术工程研究中心完成，项目通过中国纺织工业联合会组织的科技成果鉴定，达到国际先进水平，2017年12月获中国纺织工业联合会“纺织行业智能制造优秀解决方案”。项目共申请5件发明专利，授权3件，获1件软件著作权。

　　江南大学教育部针织技术工程研究中心拥有国际一流的针织科研平台，建筑面积2000余平方米，硬件设施价值3000多万。拥有电脑高速经编机、拉舍尔经编机、整经机、无缝内衣机、双面提花机、细针距大圆机、STOLL横机、电脑袜机、钩编机等共21台套设备，配备电子送经模型、电子贾卡控制模型、动态分析三维显微镜、振动检测仪、万能电子织物强力测试仪等高端检测设备和装置。主要研究方向为现代针织工艺研究、针织物计算机设计与仿真、先进针织装备研发、针织产品开发。

　　一、解决方案总体框架

　　本解决方案所设计的针织MES系统中，位于车间的数据采集终端机（工控机）、服务器以及其他部门的计算机通过局域网、互联网形成B/S结构模式，由工控机通过各类传感器实现对车间生产数据的实时采集，并对数据进行处理后先存入工控机的本地数据库，预处理后上传至云服务器数据库，由云服务器保存接收到的数据。管理部门借助计算机、手机或其他智能终端通过浏览器登录WEB页面对机器状况、生产数据及报表进行查看、分析，管理人员在WEB页面上完成对机器生产计划的派发工作。总体框架如图1所示：

图1 解决方案总体框架图

　　二、解决方案主要内容

　　本解决方案主要研究基于物联网的针织生产管理关键技术，并在技术成熟后在针织企业推广，使其实现产业化，推动针织行业的科技进步。主要研究内容包括：针织生产数据实时采集技术、基于物联网和互联网的针织生产数据通讯技术和基于大数据分析的针织生产管理技术，建立成熟的数据采集、处理、应用的大数据处理体系，实现对机器生产状况、生产数据、生产计划、产品质量的远程监控，从而实现基于数据驱动的针织企业生产模式。

　　三、解决方案关键技术

　　（1） 针织生产数据实时采集技术

　　利用RFID射频技术、传感技术对机器状态、机器能耗、环境温湿度、挡车工（辅助工）信息、生产数据、产品质量等数据进行实时采集并将数据上传至云服务器的同时保存在本地数据库，以确保各种类型数据不会由于掉电、网络故障发生数据丢失。

　　① 生产数据实时采集技术的实施

　　生产数据实时采集技术中包括RFID射频技术和传感技术，利用RFID射频技术采集员工信息，记录挡车工的当班产质量及其他工种的工作内容、工作时间，便于对其进行绩效考核；利用传感技术采集机速、机器状态、环境温湿度、机器能耗等信息，记录机器的生产数据和整个车间的工作环境状态。

　　② 硬件组成标准和接口标准

　　硬件组成标准分为主控器和外部设备，如图2所示。主控器为工业控制计算机；外部设备包括LED显示、IC卡读卡器、二维码扫描器、温湿度传感器、转速传感器、能耗传感器、张力传感器、重量传感器、压力传感器、位移传感器、WIFI、Zigbee、条码打印机、打印机、模拟和数字I/O口。

硬件接口标准为外部设备采用RJ45网络接口，DB9串口接口，USB接口、航空插头、2ESDV-5.08接口端子等形式与工控机相连，采集机台信息、员工信息和生产数据等。

　　（2） 基于物联网和互联网的针织生产数据通讯技术

　　物联网由传感器、RFID射频读写器、无线通信模块、串行接口、PC机、移动终端等通过无线、有线的方式组成。网络应该具有良好的拓展性和稳定性，确保数据安全、及时、有效地传输。数据终端采集的数据传输到IPC设备，IPC设备通过互联网传输到云服务器。通过物联网不但能将实时采集的生产信息传输到电脑、智能终端等客户端，而且能将生产计划、订单信息、工艺信息、原料信息、设备控制指令等下传到设备，充分实现信息共享和无纸化管理。

　　（3） 基于大数据分析的针织生产管理技术

　　生产实时数据具有数据量大的特点，符合大数据特征，对数据的分析、挖掘、利用是系统的重要功能之一。系统采用大数据分析、挖掘技术，将数据采用可视化方式直观展示机台生产情况、订单生产进度、原料BOM等信息；通过数据挖掘算法计算机台效率、员工绩效、能耗等，综合分析产品质量；通过对生产某一产品时机台历史效率、产量、质量等的分析预测机台日产量，完成智能排单。

　　① 针织生产智能排产

　　由于针织企业数字化、信息化水平较低，生产计划安排基本根据非及时的生产数据和经验，缺乏科学性和严密性，极易造成生产能力的不均衡。针织智能生产计划排产在大数据挖掘的基础上，根据生产计划，按照交货期、生产数量、优先级、车间现有资源（人员、设备、物料）的有限生产能力，自动制订出科学的生产计划，达到生产资源的合理配备和使用，进行精细化生产管理。

　　② 针织生产质量追溯

　　采用二维码技术扫描布匹上的电子标签，可将布匹的产量、质量信息录入到系统中，并按照对应订单的匹号信息进行存储。系统产品质量功能模块，运用大数据统计分析技术，能够以订单号、挡车工、机台号等为关键词记录产品的质量信息，并支持按照关键词索引查询，为针织产品的质量追溯提供多方位的技术支持，为针织企业数据化、智能化改革奠定基础。

　　③ 针织生产绩效分析

　　通过对针织生产数据的实时采集与存储，并运用大数据分析技术对数据进行处理，可得到一段时间内指定机台或挡车工的生产绩效报表。例如通过对某个挡车工一个月的生产数据的检索，获得其本月生产产品的产量、质量信息，可清楚的知道其本月的绩效情况，并且根据工资计算相关参数，可直接计算得到挡车工的当月绩效工资，提高了管理层的工作效率，为企业提供了科学、高效的生产管理方案。

　　四、解决方案系统功能

　　（1）车间管理模块

　　实时反应各个工艺车间的机台运行情况，采集机器生产速度、能耗，计算产量、开机率、机台效率；采集操作工信息及操作内容，记录挡车工产量或机修工等辅助工操作时间；记录每匹布的生产信息：机台号、设备型号、挡车工、产量、生产用时、生产效率、能耗等。

　　（2）设备管理模块

　　记录厂内的设备信息，包括机器编号、机型、机号、门幅（筒径）、制造商和进厂日期等，对厂内设备的管理更加灵活方便。

　　（3）BOM模块

　　BOM模块主要是对订单所需原料的具体统计，便于领纱人员明确每个订单的所需的原料和仓储人员及时补充所需原料。

　　（4）原料库存管理模块

　　原料库存管理模块分为原料入库、原料出库、原料报表三部分。原料入库部分要求原料在入库时要统计如下信息：原料编号、品种名称、细度、颜色、价格、购入量、入库时间等。同样，在原料出库时也要统计这些信息，有了原料的出入库信息，系统自动生成原料报表，显示原料的库存情况。采购员可根据此报表合理安排原料采购计划，保证整个生产过程的连续性。

　　（5）工艺管理模块

　　工艺管理模块能记录产品的整个工艺流程的所有工艺信息，为追踪订单产品所处的实时工序流程位置提供基础；工艺管理模块便于生产过程中对工艺单进行实时查看；支持在调试现场对工艺单进行修改并保存到云服务器。

　　（6）生产计划管理模块

　　根据总的生产任务，按车间产能、机台效率进行计划安排，且在计划执行过程中随时进行生产能力平衡检查和交期预警显示，采取相应的措施及时调整机台生产计划，提升管控协调能力。能动态显示每台机的生产任务完成进度、终端机能显示正在生产的生产任务和即将生产的生产任务，便于管理者有效地安排车间任务。

　　（7）质量管理模块

　　在经编机由于出现疵点停机时，位于机台上的终端机会自动跳出疵点信息记录界面，由挡车工根据出现的疵点将相关信息输入到终端机，终端机将数据依次上传到数据库，这样系统就记录了一条疵点信息；在毛坯检验时，记录坯布疵点产生的原因、疵点类型、疵点数量、疵点位置等关键数据，借助这些基础数据，可以计算实际产量，确定匹布等级，及时了解产品质量，以及挡车工、机修工水平。

　　（8）员工管理模块

　　此模块记录厂内员工的相关信息，用于查找员工的基本信息，以及便于人员的调动管理。为记录员工操作数据提供基础信息支持。

　　（9）数据分析模块

　　① 绩效管理模块

　　支持查询任意时间段内挡车工及机台的生产统计情况，为考核车间及工人绩效提供参考依据。通过查看这些信息，清楚的知道任意时间段内工人的绩效和当月所得绩效工资及机台的生产状态，由此进而可得知企业的生产运营状况。并且所有绩效管理里的报表支持导出Excel表格并打印，便捷、高效的提供纸质文档信息。

　　② 生产进度看板

　　实时显示订单各个流程的生产进度和完成情况，以便及时掌握生产信息、调整生产安排。

　　③ 根据年、月、日分析机台产量、工作效率、能耗；

　　④ 根据年、月、日分析挡车工产量，根据工资计算方法，计算挡车工计件工资；

　　⑤ 根据订单分析订单原料耗用、工资成本、能耗成本等；

　　五、行业应用情况

　　1、适用行业

　　① 机织企业的前纺、制造、染整、后整理等车间；

　　② 纬编企业的制造、染整、后整理等车间；

　　③ 经编企业的整经、制造、染整、后整理等车间。

　　2、部分案例

　　江南大学教育部针织技术工程研究中心先后与国内多家大中型针织企业进行了合作，针织智能制造系统完美运行在合作企业的车间里。应用案例包括江苏丹毛纺织股份有限公司、浙江万方江森纺织科技有限公司、江阴捷豹针织制衣有限公司等企业。

　　该系统具有响应速度快、运行流畅、稳定性强的特点，显著提高了管理效率和管理时效性。系统根据需要自动生成各种报表，不但杜绝了报表差错，而且节省了统计人员；实现了生产过程无纸化，打印耗材大大减少，办公成本降低了15%-20%；由于科学排产、及时解决机台出现的问题，机台生产效率提高5%-15%；采用IC卡管理员工，消除了交接班记录和交接班时间；系统实现产品质量可追溯，在制品非正常回修率降低10%-15%，次品率减少10%，有效提高了产品质量、降低生产成本。