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工业4.0框架下的桥技术染色配方精准定制工业4.0框架下的桥技术染色配方精准定制 广州市鸿通机械有限公司 黄展湖 广东职业技术学院 朱牧野 文水平 摘 要：运用工业4.0的一对一定制方式，采用架桥技术，将车间大货生产的材料和工艺按照同等条件进行模拟操作，取得精准的染色配方。染色配方再转入染色中央集中控制系统，使车间染色一次成功，提高染色一次成功率。 关键词：染色；精准；配方 当今的时代是信息飞速发展的时代，当今的纺织印染工业必须符合时代发展的要求，尤其是染整业的节能降耗、降碳增效要练好内功。染色的一次成功是染整业首先要给予重视的一个集工艺、技术和管理的重要问题。本研究讨论如何采用一对一定制方式，得到能促进染色一次成功的精准染色配方。 l 工业时代的经历与发展 从工业1.0蒸汽机时代开始，世界的工业发展经历了4个时代：首先是工业1.0时代，也就是机械制造的时代；接着进入了工业2.0时代，是电气化与自动化的时代；然后又进入了工业3.0时代，是电子信息化的时代；现在最新的是工业4.0时代，是产品定制时代。工业4.0代表着第4次工业革命，目标是为了实现数字化、智能化的工业。这次革命性的工业时代是一种工业生产的变革，是人工智能IT技术在工业生产行业中的运用，所有工业产品都以买方需求作为生产的依据，也就是以一对一的定制方式安排生产。这是一个突破旧模式，建立新生产模式而不断发展的时代，是一个所有利益相关方都必须支持的变革过程。纺织印染行业如何运用工业4.0的定制技术来安排生产，这是一个值得广大纺织印染界人士考虑的问题。染色一次成功，才能把生产的成本降到最低，使工厂的利益得到最大化，企业获得最大的利润。染色配方经过一对一的定制过程，把所有染色车间大生产的因素都考虑进去，包括设备的构造、工艺的步骤、工人的操作等，也就是我们所讲的因果分析中的4MIE因素。 2名词解释 (1)什么叫染色直通？染色车间按照工艺操作，从染料进缸到第一板对色，颜色符合客户的OK板，不用再进行加色、减色、匀色、剥色等处理，被称之为一次成功，即染色直通。 (2)什么叫染色直通率？ 染色直通率按下列公式计算： 日直通率=当日染色直通缸数÷当日总染色缸数月直通率=当月染色直通缸数÷当月总染色缸数 一般染厂在没有做搭桥复板前的直通率通常在30%左右，有的甚至更低；在桥技术实施后，根据市场单和制衣单的情况不同，可以达到85%～90%。 (3)什么是桥技术？桥技术就是搭建桥梁的技术，也就是在化验室的工艺与车间的生产工艺之间搭建一座桥梁。采用精密复板机，运用云端数据库的数字化工艺管理手段，对需要实施的车间染缸，按照车间的同等工艺条件进行复板，最后由染色车间的中央集控系统调入配方进行生产。 3缺少桥技术的痛点 3.1痛点一：染色直通率低 由于生产车间与化验室的4MIE因素中人、机器、原料、方法、环境不一致，小样染缸与车间染缸也不匹配，造成染色过程染色、加色、减色、匀色、剥色的次数不可控，染色一次成功比例下降，直通率低。 3.2痛点二：染色生产成本高 染色生产不是一次成功的话，染色这个环节的成本就会超出计划，如果师傅的技术再差一点，加多几枪的话，那么这一单可能就会没有钱赚，如果需要剥色，或者定形后再进行成品回修，这一单不但不赚钱，还要赔钱。 3.3痛点三：产能低与交货期慢 如果染色不能一次成功的话，就会使出缸时间延长，染缸占用率高，甚至拖延交货期。 3.4痛点四：影响成品质量 加色的实际工艺操作过程，无法达到第一次正常染色的工艺和时伺，会降低加上去的颜色牢度。而且布匹长时间停留在缸里，由于染液中酸、碱、盐与温度的作用，缸中被染物成品的撕破强力或顶破强力也会受到影响。 4传统小样打板机与车间染缸不匹配、 目前，织布染厂、梭织布染厂以及筒子纱染厂采用的小样染色机，与生产车间的染色机在构造、工艺、染色过程的操作方式等方面都存在不一致的地方。由于这3个不一致，会造成以下5个方面的不同： (1)加热方式不同；(2)水流方式与被染物移动方式不同；(3)加助剂的时间与次数不同；(4)染色杯内与加热介质的实时温度同步方式不同；(5)小样打板的工艺与车间生产工艺的不同。 5小样染色机的工艺系统 小样染色机有多个不同的机型，在目前染整企业中主要使用红外线或甘油加热的小样染色机。下面就来分析一下红外线小样染色机（图1）的加热方式、染色方式和控制方式。
图l红外线小样染色机 5.1小样染色机的加热方式 红外线小样染色机是由红外线发热管产生热量。热量通过密闭的空间传导给导热油。导热油再传导到多个不锈钢的染色杯座，然后再通过杯座传导给小样染色杯。小样染色杯要接受来自两个方面的热传导：(1)从红外线产生热量开始，经过4次热交换的传导，最后才对染液起到作用；(2)红外线发热传导给染色机内的空间，再通过染色杯盖传导给里面的染液，这里经过了3次热交换。 5.2小样染色机的染色方式 小样染色机的浴比要大于10:1，浴比小容易色花，无法完全模拟车间染色的浴比。样布在染液中滚动或者摆动，与车间染色机随着水流的喷射对被染物直接进行染色不同。加料工艺：一次加盐一次加碱，停机取出染杯，手工加料。小样染色机的控制方式只是普通程序控制，缺失模拟车间生产实际工艺的控制。缺失数字化精确控制。 6桥技术的应用 6.1支撑设备与配套设施 搭建桥技术需要两个支撑点，也就是在桥的两端化验室和染色车间，需要给予精准的染料和助剂称量。这样就需要以下设备或设施：(1)化验室需要自动滴液机的配合，保证小样染色时的染料精确。 (2)染色车间的称料，尤其染料的称量要精确，染厂可以选用全自动或者半自动的称料设备，由染厂根据自身需要确定，半自动10多万，全自动几十万到百来万。作为临时措施，可以考虑在车间称料的天平处安装监控，并用管理制度来保证大料和小料分别使用不同的天平称取，但是这一措施不太容易落实到位。(3)染色车间全部染色机是否使用了中央染色集中控制系统，这一点也很关键。只有车间染色工艺精准执行，才能确保染色工艺落到实处，不能只靠染色工的自觉。 6.2硬件构成 桥技术的硬件设备为水流精密复板机（6杯位） 如图2所示。
图2水流精密复板机
这台精密复板机分别设计了12个或6个染色杯位，可以各自设置独立的染色工艺进行小样复板染色。每个杯位配备了2个不同的助剂电子泵，如活性染料染色所需要的元明粉和纯碱，这就是两种助剂。 配备有4个助剂瓶，每6个或3个染杯配2个助剂瓶，一共4个助剂瓶。每个助剂瓶配1个搅拌控制和1个校正天平。另外还有控制面板电脑和开关。控制电脑与云端数据库通过无线WIFI连接，与云端数据库进行更精准的数据共享。 6.3工艺流程 水流精密复板机采用了与车间生产工艺一致的工艺方式。 6.3.1 加热方式 按车间水流缸热交换的方式，直接对染液进行加热。水流方式与染色过程：模拟染缸喷嘴带动被染物在染液中，以流动的液体接触布面，避免了色花的可能性。完美模拟车间染色机的工艺和设备操作，完成小样染色的整个过程。 6.3.2加料方式 采用与染色车间相同的加料方式。曲线加料：模拟与车间生产工艺接轨中的曲线加料。在车间生产工艺中，由于被染物对元明粉和纯碱或代用碱，尤其是代用碱中的强碱（如烧碱）需要让布匹逐步降低其适应的敏感度，就需要有一个慢慢适应的过程，尤其是浅色和敏感色。也就是先少量加，再逐步加大加入量，所以加料需要有一个加速度，被称之为先慢后快加料，也称之为曲线加料，如下所示。而传统的化验室小样机是无法进行曲线加料的。
线性加料：采用与车间生产工艺接轨中的线性加料。车间活性染料染色工艺中，分批加元明粉、分批加纯碱或代用碱是常用的工艺，如曲线加料中所解释的那样。上面的工艺就是1次加盐、2次加碱的工艺控制图，也可以扩展为4次加盐、4次加碱，精密复板机设计了分批加料的程序，如图3所示。
图3线性加料方法 6.3.3模拟车间的抽料方式 对于车间染色机：在副缸化料、染色机继续开动的情况下抽人缸内。精密复板机：预先化好料存放在储存瓶，也是在染杯继续开动的情况下抽入杯内，瞬间可以与染液融合为一体。图4的3根不锈钢细管中，中间为温度控制感应计，两边的不锈钢管为2个助剂瓶的注料管。
图4车间的抽料方式 6.3.4测温方式 精密复板机是在染杯内安装温度探头，直接接触染液，实时测量染液的温度。由于这个温度控制计的设计，可以实现3个实时。只有直接并且实时检测染液的温度，才能对染液进行实时监控，从而可以对染缸的温度进行实时的调整。 与车间中央集控系统无缝接轨。精密复板机通过无线WIFI，连接云端数据库，与染色中央集控系统的工艺相吻合，采用几乎等同车间的生产工艺进行复板操作。 7结语 桥技术是提高染色直通率最便捷、有效、实际的通道之一。桥技术能为有一定单量的客户，带来按时完成交货期的保证，从而大幅增加了对机台产能的提升。由于染色一次成功，按正常染色工艺一次染色的色牢度，也会比多次加色的色牢度高。桥技术能为企业带来染整成本的迅速降低，增加企业的利润，减少了由于加色、减色、匀色、剥色带来的成本增加、机台占用、人力占用、人工增加等负面因素。通过估算， 3次加色成本就要增加l倍的生产成本，其产能为零， 亏损150%—200%。若要剥色重染，成本就会达到正常一次染色成功的2.5倍，亏损300%。所以，染色一次成功是染厂降低生产成本的一条捷径。 |
