自动化与丝丽雅

自动化与丝丽雅----用自动化改造传统产业的成功范例海丝特电仪董华金摘要本文全面回顾了自动化技术在粘胶制造过程中的发展历程，以及丝丽雅集团公司用“高技术改造传统产业”发展战略所取得的成绩：在公司新的生产基地的建设中，大量采用了国际上各先进厂商（如SIEMENS、FOXBORO、HONEYWELL、FISHER、ABB、ROSEMOUNT、山武、横河等）的自动化设备和控制技术，使企业的自动化水平处于行业领先的地位；在生产实践中，通过对各种先进技术的消化吸收，将DCS、变频控制、计算机控制、智能检测、网络通讯等技术进行以实现柔性制造为目的的融合并广泛应用于生产过程的各个环节，极大地提高了装备的自动化水平。本文还结合信息经济时代自动化技术和管理科学的发展规律，论述了企业实施MRP、MRPII及ERP的必要性和方法，强调应以建设柔性化制造过程为特征的核心竞争力，不断满足市场变化的需要。关键词自动化柔性制造ERPMRPMRPII从发现竞争规律的时段看，有关“战略管理”的理论以钱德勒的首先研究为发端，经历了从安德鲁斯提出的以环境为研究出发点的古典战略管理理论，即制定企业战略的过程模型—SWOT分析。到80年代迈克尔·波特以产业结构为基础的竞争战略，再到强调企业应善于应用企业的核心资源以提升企业竞争能力的以哈默尔和普拉哈拉德为代表的企业核心竞争能力学派，共经历了四个阶段。其中企业核心竞争能力学派认为：“核心竞争力是组织中的积累性学识，特别是关于如何协调不同的生产技能和结合多种技术流的学识”、应将企业的资源更有效地集中于战略目标、更有效地累积资源、以及整合互补资源以创造高层次的附加值等。从这个角度看，丝丽雅就是核心竞争力的杰出实践者。作为在市场竞争中最有杀伤力手段的低价格，要求生产者在生产的各个环节都应进行严格的成本控制，高效、可靠的自动化装备就是当然的选择之一。它能在不断提高产品的生产效率和产量、质量的同时，也不断地降低生产成本和劳动强度，这符合价值工程的一个显著的规律---就是功能越强，投入越少。丝丽雅先进的自动化技术不但降低了生产成本，更成为公司的核心竞争力之一。进入新世纪，新经济所引发的新的竞争浪潮已向我们滚滚涌来：市场竞争日趋激烈，消费者的消费理念日趋理性，导致竞争的强度和速度前所未有；用户需求更加多样化，要求个性化产品（服务）彰显个性的消费理念深入人心；产品的市场生存周期越来越短，流行节奏越来越快；对产品质量的要求越来越高，产品性能更加完善等。这些知识经济时代的特征无一不向我们这样的传统制造业提出严峻的挑战，我们应该如何生存和发展？以笔者看，用高新技术改造传统产业是一条必由之路。纵观丝丽雅这几年由小到大、由弱到强的发展历程，就是坚持以“高技术改造传统产业”的一条奋斗路，正是“科学创新经营”使我们成为了行业的领跑者。丝丽雅新的生产基地——海丝特在短短的一年时间内建成投产，并在当年产生效益就是这一理念的成功范例。笔者也是在这个过程中对丝丽雅的自动化应用与实践有了更新的认识：一、化纤生产工艺以1905年米勒尔发明的用一种稀硫酸和硫酸盐组成的凝固浴，实现了粘胶纤维的工业化生产为发端，近百年来，除了在工艺过程中使用连续脱泡技术和连续纺丝机对生产进行优化外，其生产过程都是基本相同的，没有出现什么根本性的变化。从应用自动化技术的角度看，粘胶长丝连续纺技术是粘胶长丝生产中的一次革命，是粘胶长丝行业高新技术的体现。它集纺丝、牵伸、再生、水洗、烘干、上油、卷绕各个工序于一体，产品可直接送丝绸厂使用。产品具有卷筒大、无接头、毛丝少、染色均匀性好的优点，特别适用于无梭织机、高速织造的生产应用，同时也适用于针织、制线等行业。在降低成本的同时也大大地提高了劳动生产率。笔者认为，连续纺丝机的产生与发展是以自动化技术为基础的。我们知道连续纺丝机是集多个工序于一体的先进纺织机械，工艺过程必然十分复杂，需要进行监控的参数也是多种多样，如果还是使用传统的靠手工操作、凭经验操作，将不能有效地保证了生产的连续性和稳定性，因此在生产过程中对不同种类的过程参数进行严格检测和控制，才能保证整个生产过程的一致性和产品的产质量并不断降低成本。今后纺机的发展将更注重柔性化、数字化和智能化。从今年举办的各大纺机展及技术研讨会上，都明显地流露出今后纺机发展将更加注重柔性化和数字化这个信息：第一，基于网络连接的柔性化、数字化产品是今后纺织机械的发展趋势。为适应纺织品向多品种、小批量、短周期、时尚化的发展趋势，纺织机械必须实现柔性化。柔性化的含义是产品具有自适应性，如纺织设备能方便地适应不同种类的纤维，设备能满足多种工艺的要求，在变换品种时能做到方便快捷。同时产品能根据用户的要求而为用户度身定制的能力。如果不能对用户的需求做出迅捷的有效的反应，那么就有可能失去用户，从而在竞争中处于不利地位。自动化水平的不断提高，使这种理念得以实现。这也使模块化设计成为可能。不仅机械部分，电气控制部分也采用模块化的设计思想，各功能单元都采用插槽式的结构，不同功能模块的组合，就能满足千变万化的用户需求。模块化的产品设计，是今后技术的发展趋势。第二,纺织测试仪器的不断发展也从另一个侧面勾勒出了自动化不断飞跃前进的曲线：从原来精度较差的机械式强力机到现在高精度电子式的单纤维强力仪、从原来的目测产品外观到用普通光学显微镜再到放大倍数更高的金相显微镜、从原来的人工手持秒表测量粘胶粘度到现在用数字式粘度仪进行检测等等。再从国际纺织仪器乃至通用检测仪器的发展趋势来看：标准化、规模化的控制技术和采用库函数形式的数据统计、处理和分析软件包正日益成为主流，标准化、模块化的控制技术可以使一台计算机通过多块标准化模块控制相应的同类或不同类的检测仪器。标准化模块对于用户来说，可以用一台计算机控制多台设备，大大降低使用成本。采用库函数形式的数据统计、处理和分析软件包，采用函数库的形式，极大地强化了软件的数据处理和分析功能，在不增加硬件成本的条件下，提高了仪器的技术含量。计算机图像处理技术在纺织仪器中的应用前景也非常广阔。计算机技术不仅已经被广泛地用于常规纺织仪器的改造上，而且在开发新技术、新产品上也表现出强大的生命力。例如，计算机图像处理技术的应用正成为相当一部分新型纺织仪器的核心技术之一，像光电式条干均匀度仪、电子黑板、纤维细度仪等等。这些仪器在国际上已有产品出现。由此可见，高新技术特别是自动化技术和检测技术的发展引领着我们不断地向物质的微观领域进行探索，对产品的优缺点也有了更深入的了解，以此为指导，产品质量得到了不断提高。第三，作为自动化技术核心的检测技术和自动控制技术是随着微电子技术、材料科学、新工艺制造技术和4C技术（CONTROL测控技术、COMPUTER计算机技术、COMMUN1CATION数字通讯技术、CRT图像显示技术）的不断发展而发展的，自动控制系统和工业控制仪表几乎每隔3～5年就会出现以先进控制理论为指导的新一代装备。这些新技术、新工艺在各行各业的广泛应用使我们的生产和生活方式发生了巨大的飞跃。下面从几个方面简要谈一谈本专业的现状与发展。（一）、控制理论以“根轨迹法”和“频率法”为核心主体的经典控制理论已获得广泛成熟地应用。但它只能（或主要）解决单输入单输出定值调节系统的分析与综合问题。随着工业的发展和过程控制水平地提高，出现了多变量系统和现代控制理论。这些理论主要有：1、状态空间分析理论：这个理论用于处理多变量系统尤其方便。2、系统辨识和参量估值理论：利用这一理论可以将过去化工动态学的主题,仅仅是解决各通道的传递函数转而要求得出整个系统的状态议程。3、最优和自适应理论：过去实现最优的方法是靠经验准则或凑试，缺乏理论分析。现在有了明确的目标和完整的计算方法。自适应是指在过程控制中不断进行辨识，不断修正控制算法以达到最优控制。4、大系统理论：这是近几年来才发展起来的现代控制理论的一个分支。(二)、网络化测试技术网络测试的本质是把测试任务分散化，测试功能本能化。1、以太网技术：以太网在工控和仪表领域已获得了的广泛应用。其传输的性能、速度、质量是其它现场总线、DCS系统无法比拟的。TCP/IP协议通用性好。CSMA/CD机制（兼听多路访问/冲突检查）光纤以太网全双通信，逐级控制解决通信不确定性，最大限度的满足实时性的要求。2、网络化仪器和传感器技术：网络化仪器服务于客户在任意时间任意地点获得及测试数据，实现设备资源和数据资源共享的一系列软硬件合。传统传感器是一种数值测量传感器。网络化传感器是一种智能化传感器，是有自检测、自修正、自保护功能，它带有模糊处理单元，具有人的某些功能如：自学习、自处理、自判断。3、DPC技术传统的现场总线技术模型不统一，通信协议互不兼容，仪器之间、网络之间互操作性差。基于微软组件对象模型的DPC技术是测试仪器之间通信、交换数据、进行互操作和客户实现远程操作仪器的新一代技术规范。4、分布式计算技术：组播和移动代理技术代表着分布式计算的一个发展方向。通过让发送器先移动到接收器的地址空间，在那是作本地计算，然后将结果返回地址空间从而实现了Internet通讯，并使通信量最小。5、网络安全技术：数据安全，指网络上传输的数据不会被截获，不会被篡改；系统安全指测控网络不会被匿名用户登陆和攻击；介质安全，指系统设备稳定性好，故障率低。二、为保证海丝特的产品产量和质量，并为今后的快速发展打下坚实的基础，公司领导高瞻远瞩，在引进国际先进的粘胶制备工艺的同时，引入了世界各著名自动化设备厂商的控制设备和产品。从工艺及设备看，海丝特原液粘胶生产工艺技术有着不可比拟的巨大优势：首先从工艺来看，由于我公司属于连续性生产较强的企业，生产环节多，生产周期长，控制要素复杂。以前的生产线一直沿用几十年来的传统工艺，加之检测手段落后，自动化水平较低，人为干扰因素很多，使得整个生产过程中难以得到有效控制，产品的品质始终难以得到实质性提高。这极大地阻碍了企业的生存和发展，根本无法面向国际、国内残酷的市场竞争。有鉴于此，公司领导班子下决心改变现状,在认真分析了制约产品生产和质量的要素后,决定在海丝特的生产过程中全面采用先进的化纤生产技术，引进了先进具有世界先进水平的意大利SNIACO公司的生产工艺、设备和控制理念，其先进性首先就在于这种技术在生产的全过程实现了柔性化和精细化生产。海丝特在引进了意大利SNIACO的原液粘胶制造间歇式干法黄化技术，其特点是：黄化过程在26～35℃温度下进行，大部分CS2处于气相，反应充分，黄化程度易于控制，副反应较少，易操作，各批次粘胶的熟成度较接近，一致性较好。碱纤维素加入后即对设备抽真空，再加入氮气至一定压力，以防止形成易爆介质，此后计量加入占碱纤一定比例的CS2,这个时间段约为20～35min，其化学反应时间为70～90min，这一反应的结束是以第二次真空的出现为标志。此后再加碱和氮气，排出CS2余气。黄化过程结束后排出粘胶并用水清洗设备，这一时间约需40～90min。生产效率较高，安全性好。在粘胶制备的其它工艺环节，比如自动配碱控制系统、自动喂粕系统、浸渍压榨控制系统、脱泡控制系统等。精细化的生产理念贯穿于生产整个生产的始终。先进的生产工艺对自动化技术和设备提出了严格的要求，因此我厂在引进意大利SNIACO公司粘胶长丝生产工艺的同时，也引进了其先进的自动化控制系统。该系统设计为德国西门子公司PCS7DCS冗余控制系统，采用S7-417-4HCPU作为系统控制的核心部件。充分运用强大的网络通讯技术将整个系统紧密的结合在一起，运用先进的网络技术建立与现场变频器的适时通讯，在保证对现场设备准确控制的条件下，大量节约工程建设费用。不仅使我厂的粘胶生产工艺技术走在了世界前沿，也使我厂的自动控制技术达到了世界先进水平。海丝特的主要的自动化设备及其特点如下表：序号设备厂商及设备类型使用范围系统特点1德国西门子PCS7DCSPLC美国FOXBOROI/A’SDCS系统美国霍尼威尔HDC9000DCS系统德国西门子PLC日本三菱PLC原液、酸站、电站、精练、污水处理场、新烘干、制冷机组、KKF滤机、著色