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文献引用格式:李红军,金桂兰,张怡,等.床品自动化生产的难点及解决方案[J].纺织科技进展,2024,46(8):25-27.
床品自动化生产的难点及解决方案
李红军,金桂兰,张 怡,张 燕
(江苏斯得福纺织股份有限公司,江苏 南通226000)
第一作者:李红军(1972—),男,高级工程师,硕士,研究方向为床上用品、毛巾浴袍、餐用布草等酒店纺织品的研发和生产。
摘 要:床品自动化生产在实际运用推广方面发展缓慢,经调研分析,床品自动化生产的推进存在投入大、产品适应性弱、技术不够成熟等问题,阻碍了自动化的发展进程。针对这些问题,结合现代科技如AI、PLC,提出投入产出测算、工序拆解、柔性化研发等方法,以增强床品自动化的适应能力,让更多的床品生产企业接受自动化生产并积极进行智能改造升级,达到提高生产效率、实现高质量发展的目的。
关键词:连续缝;智能改造;床品;自动化
家纺、服装和产业用纺织品共同构成了纺织业的三大支柱。在欧美市场,家纺消费总量占据整个纺织类的1/3左右,我国的家纺行业消费占比近年也在逐步增加。床上用品是家纺行业的重要品类,在目前家庭家纺类产品中属于消费量较高的一个品类。床上用品是典型的劳动密集型产品,主要生产过程有裁剪、缝制、绣印花、整理检验等环节。随着劳动力成本的不断提高、人口红利的消失,床上用品企业亟待加快产业升级,提高生产自动化程度,开展智改数转,提高生产效率,实现高质量发展[1]。
1 基本概念
(1)床上用品通常是指用于遮盖、保暖、装饰、防护等的床上纺织品,简称床品。主要有床单、被套、枕套、床垫(又称保护垫、垫被、被褥)、被芯、枕芯、床罩/床盖、床笠、床旗、床围等产品。床单、被套、枕套通常又称为套件类产品,床垫、被芯、枕芯又称芯类产品。
(2)自动化生产是指机器设备、系统或过程(生产、管理过程)在没有人或较少人直接参与下,按照要求,经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制[2-4],实现预期目标的过程。床品自动化生产主要有验布、上料、送料、缝制、裁切、检验打包等一系列过程。
2 床品自动化生产
2.1 床品的生产特点
(1)套件类床品以面料为主要原材料,芯类产品以面料和填充物为主要原材料,辅料有拉链、纽扣、线绳、花边等。
(2)床品生产的基本工艺流程为:验布—裁剪—缝制—整理—检验—打包,芯被类产品还有填充、绗缝工序,特殊产品还可能有整烫、绣花、印花等工序。现有的这些工序基本都是靠人工完成,自动化程度很低。
(3)劳动密集型产品,主要生产工序为裁剪、缝制、检验整理、包装等,大量使用劳动力。
2.2 床品自动化生产的现状
2.2.1 套件类产品
套件类产品已经有单品自动化生产设备,如床单四边缝生产线、被套自动生产线、枕套生产线,这些设备在国内市场已经应用10余年,但该类设备的适应性、成熟度及普及程度不高,目前仅有一些大型的家纺外贸出口生产企业和较少的品牌家纺企业在应用。这类设备的主要特点是可以连续缝制[5],打破了原来的先裁剪后缝制的工艺顺序。以套件类为例,工艺流程变为:验布标识—修边—缝制—裁切(避裁)—缝制—再缝制—整理—检验打包(图1),在这个过程中运用了红外线自动检测、AI人工智能识别、PLC控制等技术。
图1 套件类传统生产和自动化生产工艺流程对比
2.2.2 芯被类产品
芯被类产品的自动化主要体现在物流方面,如吊挂线的使用、部分折叠打包等。在产品主要生产环节,我国还没有成熟的生产设备,有极少的外贸生产企业已使用西班牙的芯被生产线,但设备的适应范围小,能生产一些简单的包切边的被芯、单成分的枕芯等,设备主要具有自动填充、自动绗缝加裁切、包边等功能。
2.2.3 生产效率对比
以外贸简单的四边缝床单和米袋式枕套为例,考虑换料时间,产量情况见表1。由表1可知,自动化生产效率可以提高到10倍。
3 床品自动化生产的难点
床品自动化生产设备进入市场已有10余年,但床品自动化推进的过程中仍然存在一些瓶颈,其发展非常缓慢,目前普及率还不到10%。
3.1 资金投入大
床品自动化设备目前还没有形成量产规模,前期的设计开发投入较大,其造价较高,现有的套件类生产设备如国产的相对成熟的床单机及枕套机,价格均在200万左右,被套机价格为250万左右,被芯、枕芯的设备造价和一些进口的设备价格更高。目前家纺床品企业大部分是中小生产企业,床品企业的利润率不高,这些投入对于企业来讲压力非常大。
3.2 产品适应性低
床品自动化设备适应性较低,如床单机四边缝设备只能做方角,不能做圆角;枕套机分为米袋式枕套机、信封式枕套机,两设备原理又不一样;被套手抓口工艺、装拉链工艺、系带等特殊工艺无法嵌入到自动化环节;面料适应力较弱[6],对针织面料等有所限制;不适应小批量多品种的生产模式等,这些给床品企业选型带来了很多顾虑。
3.3 原辅材料浪费
连续缝制类的设备和包切边设备都涉及对面料或半成品进行修边找齐,这使得面料门幅不能被充分利用。另外连续缝遇到面料接头和疵点要避裁,与人工裁剪相比缺少灵活性,造成浪费,增加成本。
3.4 缝制线迹问题
自动连续缝被广泛运用在床品自动化生产环节,但该线迹大部分都为链式线迹,不能倒回针,在缝制的起始和结束时容易散落。
4 家纺行业自动化程度推进解决方案
家纺行业要加快转型升级、实现高质量发展就必须要加快生产自动化程度的推进。针对前面提到的发展瓶颈问题,结合生产自动化、智能化技术的发展,以及家纺行业的特点,提出以下解决方案。
4.1 应对自动化升级投入大的问题
(1)国内的自动化设备生产制造商要想办法降低成本,降低设备价格,让更多的企业能够买得起。
(2)企业需要计算投入产出账,采用自动化设备可以节约人工工费,由此推算投资回报期,投资回报期=设备投入/(扣除设备制造成本后单件产品节约的工费×年产量)。该计算方法不考虑资金利息的因素,该因素可以通过因设备投入带来的销量增长来抵消。企业计算后进行综合评定,决定投入与否。
(3)可以申请政府的智改数转、产业升级项目,获得专项补贴。
(4)可以考虑一次规划企业投入,分步实施,减轻一次性投入压力。
4.2 多种方法解决适应差的问题
(1)进行工序拆解,根据拆解后的工序设计对应的自动化设备或产品切换工装,通过悬挂链、流水线、AGV 等工序物流设备进行柔性集成[7],实现产品的快速切换。如床单的生产,第一步先做两边缝、裁切,再通过AGV 运送到指定工位,最后通过轨道车进行缝制。如枕芯的生产,先定制一款枕芯壳的自动化生产,再定制一款自动填充设备,另外配套封口、拍打、卷装一系列设备,中间可以用吊挂等连接。
(2)设备企业要考虑家纺行业生产企业的难点,对设备进行柔性化改造研发,以提高设备的适应性。设备企业可以与多品种小批量床品制造型生产企业联合研发,用项目管理的思维,让技术人员全程介入到设备的规划、设计、销售、生产等环节,剖析各个企业产品的生产工艺特点,制定符合企业现状的自动化生产方案。如枕套生产设备,有的面料进料方式是横向进料,有的是纵向进料;有的产品款式是米袋式,有的是信封枕;有的产品开口在侧边,有的开口在背后[8];需要设备企业仔细研究各种不同的情况,结合企业情况进行个性化定制。
(3)床品企业要结合设备特点,调整生产组织形式,优化产品结构,拆解一些小批量产品的生产工序,相同工序、相同原材料进行批量单个工序自动化生产,提高生产自动化比例。另外,还要研究原辅材料快速切换等方法,减少等待工序时间,提高生产效率。
4.3 加强过程控制,减少浪费
加强面料验收环节管理,可以利用AI技术,结合信息处理技术,定制自动验布设备,对面料进行标识处理[9-11],在自动缝制裁切过程中再采用AI等技术进行识别和避裁,结合自动对边系统进行调整,尽量减少对面料的裁切。
4.4 线迹的弥补和改进
(1)目前主要弥补方法是保留较长的链式缝纫起止线头,以保证缝线不脱落。另外一种方法是后期通过人工进行加固,但这降低了生产效率。
(2)建议设备企业加大对设备的研发改进。一是对平缝线迹运用加强研发,改进平缝的旋梭,用大线球替代旋梭。二是加大对大旋梭的运用以及自动换梭技术的稳定性研究,以改进生产效率和降低线迹对产品的不良影响。
5 应用案例
江苏斯得福公司和某设备公司联合开发了床单、枕套、被套一系列自动生产线。江苏斯得福公司是生产销售酒店纺织品的企业,生产特点为多品种、小批量,产品既满足个性化需求又拥有共性特征。根据常规产品进行了个性化定制,在这些生产线中运用了多项新技术和新装置,如AI智能验布标识、自动左右修边装置、冷热刀包边去除装置、吸尘回收装置、自动布料追踪、AI识别避裁、可视化操作、智能物联等,使得生产自动化取得了较大突破并成功运行。实践表明套件类生产效率提高52%以上,每年将节省45人以上的人工成本,取得了良好的经济效益。
6 结束语
自动化生产技术在未来的几年里将得到快速发展,分析了当前床品自动化生产存在的问题,从投入、适应能力、过程控制、线迹等方面提出解决建议,希望给相关企业带来一定启发。
参考文献见《纺织科技进展》2024年第8期。
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