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解析新经济时代下物联网技术对纺织工业的重要意义

2020-01-08 419 上传者：管理员

摘要：近年来，随着射频识别(RFID)、无线技术、智能手机和传感器设备的广泛应用，物联网(IoT)已面向社会证实了自身在构建强大工业系统方面的潜力和优势，现已被包含纺织在内的多个行业广泛应用。即将到来的工业4.0时代，摒弃了以往的一切方法，产生了与生产和消费相关方面的新标准。为了尽可能的满足纺织工业日益增长的现代化需求及物联网在纺织工业中的发展需求，本文基于物联网的发展现状、最新技术及其在纺织工业的实践，明确指出了发展趋势和面临的难点问题，较系统地阐述了目前纺织业中物联网应用的现状，旨在促进两者积极融合，促进工业的全面发展。

关键词：
人工智能
传感器
物联网(IoT)
纺织工业
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作为一项新兴技术，物联网(IoT)有望改变纺织工业许多现有系统(如运输系统和制造系统等)的操作和作用。若干工业物联网项目被引入农业、食品加工业、环境监测、安全监测及其他领域。迄今为止，物联网一直在物流、制造业、零售业和制药等行业备受青睐。随着无线通信、智能手机和传感器接口技术的发展，越来越多的联网设备或智能对象被纳入物联网。当前是将物联网融入纺织制造业/纺织厂的黄金时期。如图1所示，制造业物联网体现了信息技术与制造业的融合。

无法预测的定制订单在高峰时期可能会给生产企业带来困难，导致长时间的等待，进而对消费者产生潜在的负面影响。但另一方面，这些订单又可以帮助企业增加收入和竞争优势，改善现金流，减少浪费。大规模定制还可以为产品开发、在线营销和有关活动提供有价值的数据。数字传感器和智能标签的采用，可提供可视性与灵活性，并控制产品流程，制造业、供应链物流将受益于此。大规模定制将通过物联网、传感器和智能分析实现。

图1 信息技术与制造业的融合

1、工业4.0的发展及其对纺织工业的贡献

买方的主导作用可能会继续决定未来的价值链。目前，所有的供应链流程和行业活动都是根据客户的满意度和期望开展的。市场对定制产品的需求越来越大。客户不想购买标准产品，而要求更个性化的产品和服务。基于此，工业流程和供应链运作都将不得不根据这些新准则进行重新设计。为达到竞争所要求的速度和灵活性，技术已经成为这个时代行业最重要的元素之一。

工业4.0的发展主要是基于数字技术。第四次工业革命正在努力整顿供给、物流、消费与生产等各环节。实现这一目标的最佳途径是提高工厂的技术水平。这有可能减少人为因素导致的各种错误。纺织与服装行业人力资源过度使用、技术力量不足等问题，致使行业的产量和效率不高。由于纺织业缺乏灵活的经营结构，无法平衡这些问题，因此在高压竞争面前不够强大。与此同时，行业还面临新的挑战：产品需更加个性化及多样化，必须在更短的时间内适应市场需求，产品的生命周期比以往任何时候都更短，市场竞争也更加激烈。

另外，纺织与服装行业表现出对劳动力的高度依赖，往往集中在供应、生产、质控和物流过程中出现人为失误。除此之外，客户期望和需求的变化水平也非常高，没有人愿意购买其他顾客购买过的服装商品。因此，企业必须进行特殊的产品图案设计，生产定制产品。工业4.0可以帮助纺织服装行业解决这些困惑。根据工业4.0及先进技术，对工业流程进行重新设计，在纺织价值链中，所有与供应、生产、质量和物流相关的流程都可能变得更加灵活、快速和有活力。纺织服装行业通过生产和物流手段的转变，可以更加灵活并快速有效地响应客户的需求。

2、IoT在纺织工业的潜在应用

2.1 传感器在材料容器中的使用

纺纱、织造、整理等基本工艺是实现纺织产业升级的关键。纺织4．o是推动自主生产的过程链。自主生产所需信息的载体可以是纺织材料容器、筒子、经轴，也可以是织物本身。射频识别(RFID)和传感器是收集和存储信息(如与产品相关的运维状态信息等)的基本模块。生产单元将快速、灵活地进行自我配置和自我优化，以满足预先确定的生产率和质量标准(图2)。此外，收集到的信息将作为数据输入企业资源计划管理系统(ERP系统)，以供将来的管理决策使用。

图2 织造工艺自优化

2.2 传感器在机器与设备中的使用

传感器可以在机器和设备中得到广泛应用，利用人工智能(AI)和物联网的概念对环境进行控制和监察。温度传感器、压力传感器、湿度传感器、振动传感器、入侵传感器等可用于识别当前工作参数和目标条件。传感器的信号值可与智能手机共享。机器操作员可为放置在工厂中的每个传感器设置阈值。智能手机可根据输入的信号检查阈值。当遇到异常情况时，蜂鸣器或警报等设备可通知操作员或工厂负责人。之后，在人工智能的帮助下，电机或有关操作部件接收到必要步骤的指令，采取适当措施解决这个问题。为使人工智能更完善，需在数据库中输入和存储大量以往的数据。

2.3 编织中的人工智能

利用“自动化信息系统”，即商业上所称的“织机数据解释系统”，可更好地控制和监测生产。该系统的主要优点是可以更好地控制织机生产的质量和产量，从而提高整个系统的生产效率。织机的管理及确保织机达到最大生产效率，是工厂盈利和成功的关键。工厂的每台织机连续工作确保了生产率。拥有能够提供织机实时视图系统的想法，催生出织机数据系统。该系统建立了机器监控平台，实时采集机器信息(工作参数)，实现了机器故障信息的及时反馈。正确地分析和存储机器启动后的数据非常重要。

分析数据是为了获得有用且适用的信息，这些信息可被人工神经网络利用。无论数据是定性的还是定量的，神经网络都可以描述和汇总数据；确定变量之间的关系；比较变量；确定变量之间的差异；预测结果。织机数据系统有助于管理者提高工厂的生产力和整体质量：—系统自动化通过控制工厂的风冷系统实现；——系统中的喷雾元件也实现了自动化，从而可获得高质量的产品；—综合控制质量管理和电能消耗，使其高效、经济；—实现了对锥／梁／罐的输入库存和输出数量的监控；—内部存储值可随时随地查看。

3、结语

全球“再工业化”的影响将使制造业更具竞争力。纺织业必须意识到新的挑战，采取审慎明智的措施，以降低生产成本，提高生产效率，改变劳动力结构。工业物联网是一个复杂而有益的信息物理系统，它集成了具有识别、处理、传感、通信和联网能力的各种设备和机器部件(图3)。尤其是传感器和执行器，变得越来越引人注目，更便宜、更小，使其在与实时监控应用程序集成时具有通用性。纺织业在使用物联网设备开发自动化监控、管理、经营和维护等工业应用方面落后于其他行业。随着技术和工业基础设施的加速发展，纺织业迫切需要物联网的广泛应用。纺织业和服装业必须意识到第四次工业革命新模式即将出现。在未来的几年里，由于极端波动的市场条件和日益激烈的竞争，建立智能工厂将是满足不断变化的客户需求的唯一选择。这样，纺织业才能从根本上解决劳动力密集、能源成本高及市场模糊等问题，才能提高生产效率和生产力，同时实现高水平物流服务。

图3 工业物联网系统示意图

P.Vora,A.Powar,李婷.工业物联网:纺织工业的需要[J].国际纺织导报,2019,(7):53-55.