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  • 企业信息化
  • 2021.09.09
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实现“双碳”目标,百度智能云助力美欣达打造智慧样本

【内容摘要】 百度智能云与美欣达印染的智慧化探索,树立了传统制造业智能、能效管理的新样本。

       我国是一个制造业大国,却不是制造业强国,大而不强的局面亟待改观。就整体技术水平和在全球产业链条上的地位而言,“中国制造”仍处于全球中等水平,低端产品过剩、中高端产品不足。尤其是高端产业、核心技术领域,与美欧日发达经济体仍有不小的差距。“中国制造”如何升级为“中国创造”和“中国智造”已是当前制造业发展的必然需求。

       2020年9月我国在第七十五届联合国大会提出二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和的双碳目标承诺。基于上述的国内外大背景下,中国的制造业正在不断进行转型升级,以新一代信息技术重塑经济社会的各个领域,利用移动互联、物联网、云计算、大数据、人工智能、5G等技术与各个产业深度融合,来加快我国制造业发展的步伐,和推动我国“中国智造”的发展进程,最终实现双碳大目标。

       目前纺织印染行业是一个高耗能、高污染、劳动密集的行业。当前印染企业普遍存在设备自动化程度低、环保压力不断升级、企业招工困难,订单转移东南亚而减少,企业的生产成本不断提高等居多困难。为了实现国家承诺的双碳目标,增加企业市场生存能力,美欣达纺织印染科技有限公司也在不断加大设备自动化改造和工厂数字化的建设。

一、美欣达印染的未来思考和远景

       美欣达印染注重技术创新、节能降耗、安全发展、结构调整,要大力实施创新驱动和绿色可持续发展战略,推动产业结构、产品结构、组织结构、布局结构不断优化。美欣达印染计划未来几年内建设一个绿色未来工厂和多个印染行业供应链服务性项目,为传统印染行业的转型升级树立了标杆。具体规划任务包括:

       A.提升企业自主创新能力 

       计划引进先进的数字型的研发设备,增强公司研发中心的研发能力,利用其独特的优势不断来开发各类功能性的高端印染面料,为国内外中高端品牌供应商提供优质产品及服务。

       B.提升绿色、低碳发展水平 

       完善公司的绿色标准体系,加快推广绿色工艺和绿色产品,推进绿色工厂、绿色供应链建设,提升本质安全水平。美欣达印染预计未来2年内先后引进3-5台高速数码印花机,逐步淘汰能耗大、劳动强度大、用工多的传统圆网印花机,同时建设2个智能化立体仓库来推动公司绿色工厂的建设。

       C.推进数字化、智能化转型 

       利用新一代信息技术与印染生产深度融合,提升生产运营效率。美欣达印染逐步对现有的传统前处理和染色机等印染设备进行系统性的自动化或者数字化改造,减少设备对人工的依赖,人机信息交互不通的问题,实现全厂设备的集中控制,提高生产效率。另外通过5G+智能边缘设备实现现场设备的能源采集,依赖百度智能云天工物联网平台,实现企业所有的用能设备的进行化能源精细化管控,来降低企业生产成本,达到节能减排的目标。公司希望利用人工智能技术,实现面料在线智能检测,减少用工成本,提高生产效率。

       D.提升企业管理水平

       美欣达计划从高校引进或者培养一批高质量的科技人才来为企业发展提供支撑,提升企业的潜在竞争力。同时美欣达正在引进APS高级计划与排产系统和MES制造管理系统来辅助公司的管理,做到公司的物流和技术流全面可视化监控,来提高产品质量。

       E.提升产业链供应链现代化水平

       公司未来工厂计划通过建设智慧仓库,为供应商提供高效快速的产品交付效率,缩短产品的交付周期。另外作为传统印染行业,颜色管理始终贯穿于生产制造全过程,长期以来印染行业的颜色管理均依赖人工对色,对工人的经验要求高,为此公司正联合专业色彩管理软件公司着重联合攻关开发印染行业的颜色管理系统,通过颜色数字化管理实现上下游颜色数据信息实时交互,缩短产品的服务周期。对应印染成品面料检测质检瑕疵信息和颜色边中信息,传统与客户交互方式都是通过快递邮寄实物交互信息,过程传递都要几天时间,时间周期长,该系统还能利用视觉识别技术实现颜色的数字化,可实现下游供应商信息的快速传递,提高沟通效率。

二、百度智能云为制造业的未来思考和远景

       “云智一体”的差异化优势推动百度智能云在各行业实现应用加速落地,将专有的云、AI、loT、大数据等技术能力,与工业采购、生产、质量、经营等业务应用相结合,通过“一企一档“、“一链一档”模式,有针对性地为企业、产业链、地方政府提供服务。此次百度智能云携手美欣达印染作为进入印染行业首家试点合作单位,计划在几年内利用百度智能云的技术为印染行业美欣达企业实现降本、提质和增效,全面提升企业数字化和智能化能力,为我国印染行业打造一家具有代表性的智慧低碳绿色工厂。

三、合作的四个项目实现的效果期望

       为此,百度智能云的工程师们多次深入了解美欣达业务实际难题,为美欣达量身打造出智慧化能源模型,实现了设备层、资源层、平台层,应用层全面的生产与能效管理,并以智能化、数字化、物联网化、可视化,为生产指导与管理创造更多可能。通过APS智能高级计划排程、智慧能源管理系统、以及智能瑕疵验布系统和色差管理系统项目落地,能为美欣达转型升级赋能,助推低碳绿色工厂的建设,从而使企业综合实力大大加强,为传统纺织印染制造行业的转型升级树立了标杆。

       1)APS智能高级计划排程,数字化助力双碳目标实现

       在智能排产方面,基于AI的智能化排程和大数据算法,实现了生产计划的最优求解。美欣达印染借助百度智能云成熟的APS智能排产服务,通过内部业务变革、流程提炼再造,建立起了流程及业务规则的规范化管理,并借助可视化智能排产系统,实现对生产计划、过程排程、生产情况的全方位实时掌控,进而科学合理的调节生产,不断提高订单准时交付率。同时,通过系统快速灵活的使用不同策略进行计划和排产,不断优化整体生产效率,为公司创造了更大的利润空间。

可视化智能排产

生产计划一览表

       APS智能计划排程在美欣达印染成功实施和应用,改变了印染行业长期以来一直依赖经验丰富的技术人员人工排产的局面,同时APS智能排产能够随时计算预测订单中长期交付计划,模拟仿真生产环境,为物料采购准备赢得更多的时间,减少生产过程中缺料、停机等待、物料库存多余的现象发生,缩短了订单生产过程时间,提高生产效率,订单的准时交付率得到极大改观,同时能源消耗显著减少。美欣达印染统计数据表明,订单准时交付率由原来的50%提高到80%,整体设备利用率提升6%,库存周转率提升了10%,每月盘活资金约1000万元,能源万米消耗平均降低5%,每年能为公司节省能耗200万元,促进了双碳目标的早日实现。

       在纺织行业柔性生产大势下,智能计划和排产一直在纺织印染行业内,市场呼声高、价值大、却一直未被攻克的行业级难题。据调研了解到,美欣达印染算是最早实施并成熟应用APS智能计划与排产项目的印染企业。而该项目的落地,不仅有效填补了国内纺织印染行业该技术领域的空白,也是我国纺织印染产业在与工业互联网融合过程中一次里程碑式的跨越。

       2)智慧能源管理系统,用能智慧调优、数字赋能双碳目标实现

       在能源管理方面,通过百度智能云度能和5G传输技术,利用现场设备的能源采集传感器和边缘计算网关,将实时采集能源质量数据进行解析并传输到百度智能云天工物联网平台。能耗数据通过百度智能云的技术进行加工和处理,最终以可视化形式进行展现,供美欣达印染生产提供实时生产工艺调优进行指导。该套能源管理系统通过能耗评估、能耗数据监测、能耗报表、能耗分析、实时用能异常报警等功能,为美欣达印染建立企业标准能源体系、设备体系、仪表设备管理、核算分析模型,实现了企业用能基础数据的一致性,从而杜绝了长期以来靠个人经验评估能源考核数据的局面。同时美欣达印染通过该系统能源数据系统级智慧分析,能源数据的深度应用,不断提高能源系统稳定性,提升了能效,实现数据反哺生产工艺。

度能-能源成本分析界面(示例)

       智慧能源管理系统除了实现美欣达原有的常规能耗监测分析系统的功能外,其核心理念是运营驱动设计,实现三个层面的智慧化。第一、能源系统运行智慧化,专家策略+模型算法满足用能平衡,同时实现运行参数自动寻优;第二、能源供给预测智慧化,使系统输出能量与末端负荷需求相匹配,通过PID高级算法自动智能调控;第三、运维调度智慧化,移动应用实时智慧报警、跟踪监督运维处理结果。定制化的度能智慧能源管理平台通过AIOT+BIM动态实时模拟能源系统运行状态,所见即所得,实现企业设备的多维可视化智能运维。统计数据表明印染制造过程中,蒸汽用量每万米降低2吨/万米,每年可为公司节省能源约500多万元。该项目在国内印染行业内也是首家利用AIoT技术的得到成熟应用能源管理项目。

       此项目不仅仅是用数字技术为能源系统赋能,而是将一种数字时代特有的新发展理念、新要素组织方式引入原有的能源体系,即通过以数据为核心生产要素、以数字技术为驱动力对能源领域进行扬弃,让能源革命和数字革命深度融合,从而构建更为清洁、高效、安全和可持续的现代能源体系,最终为“双碳”目标下的可持续发展做出贡献。

       3)智能验布系统实现印染瑕疵全自动检测和打卷包装

       在百度智能云天工物联网平台的支持下,结合公司定制的智能AI一体验布机和自动打卷贴标机,利用人工智能和视觉AI算法技术实现美欣达瑕疵检验的自动化,同时采用深度学习算法,使机器拥有自主学习的功能,通过对布匹疵点的不断学习和认识,可不断提高检测准确率。该系统通过对线检测布匹的瑕疵缺陷生成检验数据,并与平台集成,实时化、标准化完成面料检验报告的输出,可清晰展现布匹的关键特性,提供本地打印与线上查阅,同时检验报告单信息可实时传递给所需客户。

       该套系统代替人工进行质检,检验速度是人工的3倍,而且不漏检,极大提高生产效率,人工成本直接减少70%,此成效在国内印染行业也是前所未有的,值得推广使用。

面料瑕疵自动化AI识别

自动开剪和自动放纸管

       4)色差颜色管理系统为企业数字化转型升级赋能 

       在纺织印染行业中,布匹表面色差的测量和检测常用离线抽样和人工辨色的方式,本套色差管理系统采用彩色线阵CCD工业高速相机实时采集布匹表面图像信号,通过千兆网完成数据传输,在计算机中完成布匹颜色与标准色样比对,实现色差的在线量化检测。色差管理系统可快速识别批头样色差,生成批头样色差检测报告,实时展示布面左中右颜色数据曲线,让颜色数据可视化,同时可以追溯订单的历史颜色数据,数据方便转发分享,从而实现了颜色的数字化管理,改变了印染行业长期以来依赖个人工作经验,没有标准可依,无数据可寻的局面。此系统应用后,染色成功率由原来的70%提升到90%,减少修色事故的发生,提高了产品质量和颜色沟通效率。

       目前美欣达印染在成品质检部、染色产线等多个场景广泛应用此套系统,该系统助力公司通过资源集成化管理,达成各环节产业链高效对接,顺利向数字化转型,为企业数字化转型升级插上腾飞的翅膀。该系统在国内纺织印染行业中算是最早使用的厂家。
       美欣达通过与百度智能云深度合作,从质量检测到生产控制,全面实现了能源管控的数字化,在达到碳监控的同时,保证生产工艺的稳定性,确保生产的智慧化、科学化。

       比如,基于AI的数据智能算法,美欣达不断改善生产排程,极大优化内部生产和仓储物流,缩短交付时间,提高设备利用率,实现工厂生产竞争力的整体提升。

       在智能验布机检测中,智能验布系统、色差管理系统确保了美欣达机器漏检率低于10%,误报率低于10%,且分类准确率大于85%;验收标准布料的验布打分标准和人工验布的打分标准匹配度达到90%以上,产品瑕疵漏检低于2%;在相同测色条件下,色差重现精度ΔE低于0.05。

       在能耗层面,美欣达的系统蒸汽单耗下降了2t/万米,预期在本年能节约200多万元的能源成本。可以说,在能耗监测和预测管理智能系统的支持下,美欣达能快速发现企业节能的关键点,降低生产能耗成本,加速实现双碳目标。 

       通过AI+IoT技术应用,美欣达实现了产能、品质、交付能力的综合提升。生产成本下降,员工劳动强度降低,客户满意度提高,产品竞争优势更为明显,企业的综合实力得到加强。

       综合来看,百度智能云与美欣达印染的智慧化探索,树立了传统制造业智能、能效管理的新样本。在国家“双碳”目标的背景下,为制造企业,尤其是纺织企业提供了一条可借鉴的方法。未来,百度智能云将会与美欣达拓展合作的深度与广度,利用智能化技术探索智慧能效管理的更多可能性。
 
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