近幾年，以電子信息、生物工程和新材料等為核心的高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，帶動(dòng)多種現(xiàn)代學(xué)科、現(xiàn)代技術(shù)的交叉融合，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，紡織技術(shù)正在向智能化、自動(dòng)化、連續(xù)化發(fā)展，高速高效、高靈活性、高品質(zhì)和環(huán)保節(jié)能是紡織技術(shù)進(jìn)步的主流，紡織數(shù)字化日益深入，正在徹底改變這一傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的面貌。對(duì)于處于紡織行業(yè)核心地位的織機(jī)制造業(yè)，這種數(shù)字化進(jìn)程通過(guò)優(yōu)化傳統(tǒng)織機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，很大程度上促進(jìn)著織機(jī)設(shè)計(jì)與制造效率的提高，對(duì)整個(gè)行業(yè)的發(fā)展與繁榮具有很大的意義。本文分析了織機(jī)制造業(yè)中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與存在問(wèn)題，重點(diǎn)探討了織機(jī)制造領(lǐng)域中幾種數(shù)字化技術(shù)的具體應(yīng)用，給出了應(yīng)用思路與實(shí)現(xiàn)方案。
1 織機(jī)行業(yè)數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀與存在問(wèn)題
數(shù)字化技術(shù)就是利用數(shù)字化設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)(CAD、CAPP、CAM、PDM、PLM等)，企業(yè)管理信息化系統(tǒng)(ERP、SCM、CRM等)以及企業(yè)間協(xié)同網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)(ASP平臺(tái)、電子商務(wù)、協(xié)同商務(wù)等)完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)各環(huán)節(jié)信息化的技術(shù)。
紡織行業(yè)目前的數(shù)字化應(yīng)用有一定進(jìn)展，紡織生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和加工技術(shù)得到了應(yīng)用，如，機(jī)織物設(shè)計(jì)、提花紋織、印花圖案、服裝的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、精紡毛型織物的性能預(yù)測(cè)與輔助設(shè)計(jì)技術(shù)等;在紡織生產(chǎn)管理方面，集散式計(jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，各種生產(chǎn)過(guò)程的信息化管理，明顯提高了加工質(zhì)量與生產(chǎn)效率。在紡織機(jī)械制造企業(yè)，已普遍采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD)，有些企業(yè)采用了計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，有效提高了新產(chǎn)品開發(fā)速度和機(jī)械加工精度。
作為紡織行業(yè)的主要支柱，織機(jī)設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的技術(shù)水平關(guān)系到整個(gè)紡織行業(yè)的興衰。當(dāng)前我國(guó)的織機(jī)制造業(yè)數(shù)字化整體水平偏低，適應(yīng)企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的能力明顯不足，許多數(shù)字化技術(shù)如ERP在行業(yè)的應(yīng)用剛剛起步，適用于快速設(shè)計(jì)與制造的專用集成CAD系統(tǒng)的開發(fā)尚屬空白，在很大程度上制約著整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，隨著全球化趨勢(shì)的日益推進(jìn)，這種在高新技術(shù)領(lǐng)域的劣勢(shì)將會(huì)極大地削弱我國(guó)紡織企業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力。例如目前在織機(jī)制造行業(yè)已普遍采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)(CAD)，一定程度上提高了織機(jī)的設(shè)計(jì)效率。但這種CAD大多都只是通用的商業(yè)性CAD系統(tǒng)平臺(tái)，缺乏對(duì)行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)信息的集成與利用、如行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等信息的集成與利用，也缺乏對(duì)行業(yè)內(nèi)企業(yè)的實(shí)際情況的考慮，是織機(jī)設(shè)計(jì)與制造效率進(jìn)一步提高的主要制約因素。
2 織機(jī)制造領(lǐng)域中數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用探討
針對(duì)上述不利狀況，為提高我國(guó)織機(jī)制造業(yè)的整體競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)民族產(chǎn)業(yè)的自主創(chuàng)新，本文側(cè)重于織機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中的數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用與實(shí)現(xiàn)過(guò)程，提出了幾種數(shù)字化技術(shù)的具體應(yīng)用思路與實(shí)現(xiàn)方案。
2.1 織機(jī)模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)
織機(jī)，包括有梭織機(jī)、無(wú)梭織機(jī)，其各類別之間最大的區(qū)別在于引緯裝置及工作原理的不同，其他裝置與機(jī)構(gòu)之間具有很大的通用性，可以形成模塊化。根據(jù)對(duì)織機(jī)的結(jié)構(gòu)分解，發(fā)掘各種典型織機(jī)中的相似性，對(duì)織機(jī)模板進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和系列化處置。圖1以停經(jīng)片為例，給出了織機(jī)模塊化構(gòu)思分類結(jié)構(gòu)示意圖?？棛C(jī)專用基礎(chǔ)件庫(kù)分為通用件、專用件及標(biāo)準(zhǔn)件三大類，其中通用件是指各種型號(hào)織機(jī)通用的零部件，專用件主要是指各種型號(hào)織機(jī)引緯裝置零部件，標(biāo)準(zhǔn)件是指各種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的零部件。在實(shí)際設(shè)計(jì)過(guò)程中，標(biāo)準(zhǔn)件可以直接調(diào)用，通用件稍加修改便可以實(shí)現(xiàn)具體設(shè)計(jì)目標(biāo)。
織機(jī)模塊化設(shè)計(jì)是織機(jī)配置設(shè)計(jì)和變型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)人員可以很方便地從模塊庫(kù)中挑選所需要的零部件，進(jìn)行組合配置，并進(jìn)一步根據(jù)客戶具體需求進(jìn)行快速變型設(shè)計(jì)，以提高織機(jī)設(shè)計(jì)和制造中資源與知識(shí)的重用性，從而提高織機(jī)設(shè)計(jì)制造效率。
圖1 織機(jī)模塊化構(gòu)思分類結(jié)構(gòu)示意圖
2.2 織機(jī)配置設(shè)計(jì)技術(shù)
織機(jī)配置設(shè)計(jì)是將織機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程簡(jiǎn)化為織機(jī)模塊的選擇和組合過(guò)程?？棛C(jī)模塊的數(shù)量是有限的，而由模塊組合得到的織機(jī)型號(hào)是無(wú)窮的。首先建立完整的模塊資料庫(kù)，再將各模塊分層分部件拾取，客戶可根據(jù)需要選擇相應(yīng)模塊配置成特定型號(hào)的整機(jī)。
對(duì)于織機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能用到的標(biāo)準(zhǔn)件和系列件，因其通用性或零件相似性，可利用Solidworks軟件自帶的配置功能實(shí)現(xiàn)快速變型設(shè)計(jì)。配置驅(qū)動(dòng)法的關(guān)鍵是Solidworks提供的生成和管理配置的系列零件設(shè)計(jì)表，利用該表可以方便地從一個(gè)零件創(chuàng)造出一個(gè)形狀相似的零件族。其基本思想在于基于零部件的3D模型，利用系列零件設(shè)計(jì)表插入Excel表格，實(shí)現(xiàn)Excel與Solidworks的無(wú)縫集成;基于Excel與3D模型特征的映射關(guān)系，利用表格數(shù)據(jù)參數(shù)化映射的特征尺寸，實(shí)現(xiàn)零件族庫(kù)的建立。
2.3 織機(jī)專用CAD系統(tǒng)
計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)技術(shù)，將人類創(chuàng)造性思維與計(jì)算機(jī)高性能處理能力有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)新設(shè)計(jì)，可以有效地提高設(shè)計(jì)的速度與質(zhì)量，從而產(chǎn)生十分顯著的經(jīng)濟(jì)效益，是近年來(lái)計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域最活躍的研究方向之一。但各種通用CAD系統(tǒng)往往缺乏對(duì)于具體行業(yè)的現(xiàn)實(shí)考慮，不能很好地滿足行業(yè)的特殊需求，因而，根據(jù)具體產(chǎn)品設(shè)計(jì)的需求對(duì)通用CAD系統(tǒng)進(jìn)行專用化的研究與開發(fā)，開發(fā)自主的CAD系統(tǒng)已經(jīng)變得非常必要。有關(guān)這方面技術(shù)的研究，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)廣泛地展開。從研究的現(xiàn)狀來(lái)看，大多集中在模具、汽車等標(biāo)準(zhǔn)比較完善、機(jī)電一體化水平較高的行業(yè)，取得了一系列的良好收益。而在紡織機(jī)械行業(yè)的研究與應(yīng)用很少，很自然就在一定程度上制約著整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
傳統(tǒng)織機(jī)產(chǎn)品的研發(fā)過(guò)程中，設(shè)計(jì)人員往往陷入重復(fù)繪圖的不利狀況之中，耗費(fèi)了寶貴的研發(fā)時(shí)間，限制了創(chuàng)新思維的充分發(fā)揮，是制約整個(gè)織機(jī)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要因素。同時(shí)隨著設(shè)計(jì)方法與設(shè)計(jì)工具的極大進(jìn)步，二維CAD系統(tǒng)由于效率的低下、功能單一及兼容性差等諸多問(wèn)題，不再適應(yīng)設(shè)計(jì)工作的需求。
針對(duì)上述問(wèn)題，筆者以solidworks為開發(fā)平臺(tái)、以Delphi為開發(fā)工具，提出建立一種針對(duì)零、部件級(jí)，面向三維的織機(jī)關(guān)鍵零部件專用CAD系統(tǒng)的思路。這種專用CAD系統(tǒng)是一種廣義上的CAD系統(tǒng)，不僅僅包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)部分，還包含計(jì)算機(jī)輔助分析CAE及產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能。
系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)框架圖如圖2所示。包括四個(gè)主要組成部分：通用CAD系統(tǒng)，定制的用戶界面模塊，程序設(shè)計(jì)模塊和數(shù)據(jù)管理模塊。其中：通用CAD系統(tǒng)是產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)的宿主，是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎(chǔ);定制的用戶界面模塊包括登錄界面、系統(tǒng)選項(xiàng)界面、3D圖庫(kù)界面、原型推理機(jī)設(shè)計(jì)界面、CAE分析與仿真界面，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)計(jì)算及分析仿真的功能，也可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)管理模塊的功能，提供給用戶進(jìn)行交互的設(shè)計(jì)操作;設(shè)計(jì)計(jì)算及分析仿真程序模塊:主要由產(chǎn)品選型模塊、一般設(shè)計(jì)與計(jì)算模塊、原型推理優(yōu)化設(shè)計(jì)模塊、分析與仿真模塊及其他功能模塊組成，完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)分析和零部件及織機(jī)設(shè)備產(chǎn)品的參數(shù)化設(shè)計(jì)工作;數(shù)據(jù)管理模塊:由數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)組成，負(fù)責(zé)對(duì)產(chǎn)品設(shè)計(jì)專用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)的管理。系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)是在參數(shù)化零部件庫(kù)的基礎(chǔ)上建立的，包括專用基礎(chǔ)件(包括通用件、專用件及標(biāo)準(zhǔn)件)數(shù)據(jù)庫(kù)、部件數(shù)據(jù)庫(kù)、產(chǎn)品設(shè)備(裝配件)數(shù)據(jù)庫(kù)和一些輔助信息庫(kù)，其中專用基礎(chǔ)件數(shù)據(jù)庫(kù)是實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)庫(kù)的基礎(chǔ)。
圖2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架圖
系統(tǒng)的關(guān)鍵在于3D圖庫(kù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，考慮到系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與快捷響應(yīng)性需求，采用Delphi自帶的桌面數(shù)據(jù)庫(kù)DataBase DeskTop作為系統(tǒng)的底層數(shù)據(jù)庫(kù)，通過(guò)對(duì)于織機(jī)典型零部件的充分調(diào)研，提取其共性，初步實(shí)現(xiàn)了3D圖庫(kù)數(shù)據(jù)庫(kù)的管理與集成，在此基礎(chǔ)上也初步實(shí)現(xiàn)了3D圖庫(kù)的構(gòu)建。
對(duì)織機(jī)設(shè)計(jì)與制造加工行業(yè)而言，通過(guò)有效整合和利用現(xiàn)有織機(jī)零部件資源，建立一種可作為紡織機(jī)械基礎(chǔ)信息資源支持平臺(tái)的織機(jī)專用系統(tǒng)，為其添加進(jìn)高效的推理模式與產(chǎn)品智能設(shè)計(jì)技術(shù)，可以極大的提高織機(jī)設(shè)計(jì)效率，縮短產(chǎn)品上市周期。
3 結(jié)束語(yǔ)
本文側(cè)重于織機(jī)制造業(yè)中數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用情況，重點(diǎn)探討了模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)、配置設(shè)計(jì)技術(shù)、專用CAD系統(tǒng)在織機(jī)制造領(lǐng)域的應(yīng)用，給出了具體的應(yīng)用思路與實(shí)施方案。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)建立與完善織機(jī)行業(yè)設(shè)計(jì)和制造系統(tǒng)(CAPP、CAM、PDM等)、企業(yè)管理信息化系統(tǒng)(ERP、SCM、CRM等)以及企業(yè)間協(xié)同網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)(ASP平臺(tái)、電子商務(wù)、協(xié)同商務(wù)等)，形成一種集成的數(shù)字化產(chǎn)品全生命周期支撐系統(tǒng)，可以從根本上改變傳統(tǒng)行業(yè)的面貌，提高行業(yè)的信息化建設(shè)水平與整體競(jìng)爭(zhēng)力，是未來(lái)織機(jī)行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。
（轉(zhuǎn)載）
