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当前,我国制造业进入高质量发展的新时代,智能制造是实现高质量发展的必由之路。智能制造是先进信息技术与先进制造技术不断深度融合发展的产物,随着技术的创新和发展,呈现出整个制造系统持续迭代和不断演进的进程。根据不同的发展阶段和技术特征,智能制造分为数字化、网络化和智能化三个范式,数字化是智能制造的基础,网络化是在数字化的基础上使用工业互联网、工业云技术实现装备的联通和集成,智能化则是人工智能技术与先进制造技术的深度融合,成为新一轮工业革命的核心驱动力。


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智能制造是一个大系统,贯穿于产品、生产、服务全生命周期的各个环节,重塑制造业生产要素、生产模式,引发制造业发展理念、价值形态、产业生态发生重大而深刻的变革。


何为智能制造?

《智能制造发展规划(2016—2020年)》提出,智能制造是基于新一代信息通信技术与先进制造技术深度融合,贯穿于设计、生产、管理、服务等制造活动的各个环节,具有自感知、自学习、自决策、自执行、自适应等功能的新型生产方式。根据不同的发展阶段,可以将智能制造分为3种基本范式:第1种基本范式——数字化制造;第2种基本范式——数字化网络化制造;第3种基本范式——数字化网络化智能化制造,也称为新一代智能制造。


李培根、高亮编著的《智能制造概论》给出了智能制造的极简定义,即把机器智能融合于制造的各种活动中,以满足企业相应的目标。其中,机器智能是人类智慧的凝结、延伸和扩展,总体上并未超越人类智慧,但某些单元智能强度已远超人的能力。智能制造的本质就是利用物联网、大数据、人工智能等先进技术认识制造系统的整体联系,并控制和驾驭系统中的不确定性、非结构化和非固定模式问题以达到更高的目标。


习近平总书记在中共中央政治局第三十四次集体学习时强调,要站在统筹中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局的高度,统筹国内国际两个大局、发展安全两件大事,充分发挥海量数据和丰富应用场景优势,促进数字技术与实体经济深度融合,赋能传统产业转型升级,催生新产业新业态新模式,不断做强做优做大我国数字经济。

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可见,加快发展智能制造,不仅是培育我国经济增长新动能的必由之路,还是抢占未来经济和科技发展制高点的战略选择,对于推动我国制造业供给侧结构性改革,打造我国制造业竞争新优势,实现制造强国具有重要战略意义。


纺织产业智能制造发展现状

纺织产业的智能制造不仅包括以计算机数字控制为代表的数字化技术贯穿产品全生命周期,而且要重点突破实现泛在感知和互联条件下的网络化制造(互联网+制造),并在此基础上继续补课和完善,直接利用互联网、大数据、人工智能等最新技术,走数字化网络化智能化制造(即新一代智能制造)的发展新路。

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针对纺织产业智能制造技术,中国工程院将其分为智能制造新模式、智能纺织装备及共性技术和标准、智能纺织材料三大领域,以及化纤制造智能车间(工厂)、纺织加工智能车间(工厂)(含纺纱、机织、针织、非织造)、染整智能车间(工厂)、服装设计与加工智能化、纺织个性化定制和网络协同制造及装备远程运维、典型智能纺织装备、纺织智能制造标准及共性技术、智能纺织材料等8个方面,并提出了纺织产业领域智能制造基本范式,即基于HCPS(人-信息-物理系统)的纺织产业智能制造体系,以及基于工业大数据的纺织产业数字化管控体系。

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(织智能制造标准体系结构)


近年来,随着互联网、大数据、云计算、人工智能、虚拟与增强现实、工业物联网、工业机器人等技术加速创新与融入,我国纺织产业制造技术从自动化、数字化向智能化方向发展已经起步,并且在共性技术、智能制造车间示范、数字化智能化纺织装备和工艺、纺织服务制造及网络协同制造、智能纺织材料等领域取得了一定进展。

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虽然我国已经开始在纺织产业领域推进智能制造,并取得了一定的成效,但目前总体上还处于“工业2.0”与“工业3.0”交汇,并向“工业4.0”发展的阶段,与发达国家相比,智能制造水平差距仍然相当大。多数纺织企业的传统工业思维有待突破、纺织人才队伍和科技资源薄弱、纺织智能制造研发投入不足、纺织智能制造软硬件基础能力弱、跨领域协同不够等,仍制约着我国纺织产业领域智能制造的快速发展。


行业“十四五”智能制造工作展望

“十四五”是我国产业用纺织品行业提升产业链现代化水平,实现高质量发展的重要机遇期,工业互联网、5G、人工智能等智能制造技术将提供重要的技术支撑。未来,行业在智能制造方面将重点开展以下工作。


第一,推动先进装备的开发和应用。继续联合重点装备企业突破行业在先进生产线、生产线核心装备方面的短板,提升装备高速运转下的稳定性,提高装备的数字化程度,大力推广应用自动化、数字化装备,实现生产的全流程自动化。


第二,大力推动企业数字化、网络化改造。支持行业应用物联网、大数据、5G、人工智能等新技术,推进企业关键环节数字化、网络化改造,加快先进数字设备、在线监测反馈系统、智能仓储物流系统、先进制造及管理软件系统等在行业应用,实现以“MES+ERP”为主要特征的数字化管理。在非织造布、医疗健康纺织品、土工建筑用纺织品、交通工具用纺织品、柔性复合材料及线带绳缆等领域推进数字化工厂建设。在“十四五”末,完成70%以上非织造布企业的数字化、网络化改造。


第三,建立工业互联网示范平台。以共享设计、协同制造、质量追溯、供需对接为目标,在个体防护、工业过滤等领域推进区域性、行业性工业互联网平台建设,开发行业专用工业APP,提高产业集群区域内工业互联网和大数据平台的服务能力,提高产业链协同制造能力和应急快速反应能力。


第四,推动非织造布领域的智能化建设。开发非织造布纺丝、牵伸、铺网、水刺、针刺等关键工序的仿真系统,建立非织造布大数据模型,初步构建数据驱动的,以工艺优化、质量控制、能源管理、设备维护等为特征的智能化能力。


第五,持续推动行业企业对接优质智能制造供应商。继续扩大智能装备和软件系统供应商队伍,鼓励供应商开发具有产业用纺织品特点、低成本、可复制推广的软件系统,帮助供应商与行业企业对接推广解决方案。


第六,继续在行业内开展智能制造试点示范工作。扩大试点企业的范围,提升试点层次,对接优质创新资源和供应商,支持试点企业在产品协同开发、在线质量检测、能源管理、质量控制和提升、设备预测性维护等方面进行开发,形成成熟的经验和模式,在行业内推广。


第七,加大智能纺织品开发推广。开发应用于智能纺织品的柔性传感器技术、能量采集与储存技术、数据传输技术,提升柔性传感材料的可靠性、一致性水平。开发推广面向体育运动、医疗健康、安全防护等领域的智能可穿戴产品,拓展智能纺织品在土工、建筑、过滤等领域的应用,提升实时质量监控和预测性维护能力。


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纺织产业是我国国民经济与社会发展的支柱产业,解决民生与美化生活的基础产业,国际合作和融合发展的优势产业。面对汹涌而至的新工业革命和发达国家先进制造技术、“再工业化”发展浪潮,长期依靠要素驱动,在资源比较优势基础上快速发展壮大,产业规模世界第一的我国纺织产业,既拥有多年积累的产业优势,也面临制造业发展新模式和先进制造技术新环境下,可持续发展和高端发展的新挑战和新机遇。


面对快速发展的世界新工业革命潮流,未来5~10年,智能制造将引领我国纺织产业由劳动密集型、资源消耗型向技术密集型转变,由制造向创造、速度向质量、产品向品牌转变,进一步推进行业“科技、时尚、绿色”的高质量发展。


(来源:纺织导报)