【IT168 信息化】

　　0 引言

　　近几年，以电子信息、生物工程和新材料等为核心的高新技术的迅猛发展，带动多种现代学科、现代技术的交叉融合，对传统产业产生了深远影响，纺织技术正在向智能化、自动化、连续化发展，高速高效、高灵活性、高品质和环保节能是纺织技术进步的主流，纺织数字化日益深入，正在彻底改变这一传统产业的面貌。对于处于纺织行业核心地位的织机制造业，这种数字化进程通过优化传统织机产业结构，很大程度上促进着织机设计与制造效率的提高，对整个行业的发展与繁荣具有很大的意义。本文分析了织机制造业中数字化技术的应用现状与存在问题，重点探讨了织机制造领域中几种数字化技术的具体应用，给出了应用思路与实现方案。

　　1  织机行业数字化技术的应用现状与存在问题

　　数字化技术就是利用数字化设计和制造系统（CAD、CAPP、CAM、PDM、PLM等），企业管理信息化系统（ERP、SCM、CRM等）以及企业间协同网络化系统（ASP平台、电子商务、协同商务等）完成产品设计、开发、生产、销售和服务各环节信息化的技术。

　　纺织行业目前的数字化应用有一定进展，纺织生产、产品开发计算机辅助设计和加工技术得到了应用，如，机织物设计、提花纹织、印花图案、服装的计算机辅助设计、精纺毛型织物的性能预测与辅助设计技术等；在纺织生产管理方面，集散式计算机检测系统，各种生产过程的信息化管理，明显提高了加工质量与生产效率。在纺织机械制造企业，已普遍采用计算机辅助设计系统（CAD），有些企业采用了计算机辅助制造系统，有效提高了新产品开发速度和机械加工精度。

　　作为纺织行业的主要支柱，织机设计与制造领域的技术水平关系到整个纺织行业的兴衰。当前我国的织机制造业数字化整体水平偏低，适应企业实际生产的能力明显不足，许多数字化技术如ERP在行业的应用刚刚起步，适用于快速设计与制造的专用集成CAD系统的开发尚属空白，在很大程度上制约着整个行业的进一步发展，随着全球化趋势的日益推进，这种在高新技术领域的劣势将会极大地削弱我国纺织企业的整体竞争力。例如目前在织机制造行业已普遍采用计算机辅助设计系统（CAD），一定程度上提高了织机的设计效率。但这种CAD大多都只是通用的商业性CAD系统平台，缺乏对行业领域内相关信息的集成与利用、如行业标准与企业标准等信息的集成与利用，也缺乏对行业内企业的实际情况的考虑，是织机设计与制造效率进一步提高的主要制约因素。

　　2  织机制造领域中数字化技术的应用探讨

　　针对上述不利状况，为提高我国织机制造业的整体竞争力、实现民族产业的自主创新，本文侧重于织机设计过程中的数字化技术应用与实现过程，提出了几种数字化技术的具体应用思路与实现方案。

　　2.1 织机模块化设计技术

　　织机，包括有梭织机、无梭织机，其各类别之间最大的区别在于引纬装置及工作原理的不同，其他装置与机构之间具有很大的通用性，可以形成模块化。根据对织机的结构分解，发掘各种典型织机中的相似性，对织机模板进行标准化和系列化处置。图1以停经片为例，给出了织机模块化构思分类结构示意图。织机专用基础件库分为通用件、专用件及标准件三大类，其中通用件是指各种型号织机通用的零部件，专用件主要是指各种型号织机引纬装置零部件，标准件是指各种符合国家标准及行业标准的零部件。在实际设计过程中，标准件可以直接调用，通用件稍加修改便可以实现具体设计目标。

　　织机模块化设计是织机配置设计和变型设计的基础。设计人员可以很方便地从模块库中挑选所需要的零部件，进行组合配置，并进一步根据客户具体需求进行快速变型设计，以提高织机设计和制造中资源与知识的重用性，从而提高织机设计制造效率。

　　图1 织机模块化构思分类结构示意图

　　2.2 织机配置设计技术

　　织机配置设计是将织机设计过程简化为织机模块的选择和组合过程。织机模块的数量是有限的，而由模块组合得到的织机型号是无穷的。首先建立完整的模块资料库，再将各模块分层分部件拾取，客户可根据需要选择相应模块配置成特定型号的整机。

　　对于织机设计过程中可能用到的标准件和系列件，因其通用性或零件相似性，可利用Solidworks软件自带的配置功能实现快速变型设计。配置驱动法的关键是Solidworks提供的生成和管理配置的系列零件设计表，利用该表可以方便地从一个零件创造出一个形状相似的零件族。其基本思想在于基于零部件的3D模型，利用系列零件设计表插入Excel表格，实现Excel与Solidworks的无缝集成；基于Excel与3D模型特征的映射关系，利用表格数据参数化映射的特征尺寸，实现零件族库的建立。

　　2.3 织机专用CAD系统

　　计算机辅助设计（CAD）技术，将人类创造性思维与计算机高性能处理能力有机地结合起来，实现产品创新设计，可以有效地提高设计的速度与质量，从而产生十分显著的经济效益，是近年来计算机应用领域最活跃的研究方向之一。但各种通用CAD系统往往缺乏对于具体行业的现实考虑，不能很好地满足行业的特殊需求，因而，根据具体产品设计的需求对通用CAD系统进行专用化的研究与开发，开发自主的CAD系统已经变得非常必要。有关这方面技术的研究，国内外已经广泛地展开。从研究的现状来看，大多集中在模具、汽车等标准比较完善、机电一体化水平较高的行业，取得了一系列的良好收益。而在纺织机械行业的研究与应用很少，很自然就在一定程度上制约着整个行业的进一步发展。

　　传统织机产品的研发过程中，设计人员往往陷入重复绘图的不利状况之中，耗费了宝贵的研发时间，限制了创新思维的充分发挥，是制约整个织机行业发展的一个重要因素。同时随着设计方法与设计工具的极大进步，二维CAD系统由于效率的低下、功能单一及兼容性差等诸多问题，不再适应设计工作的需求。

　　针对上述问题，笔者以solidworks为开发平台、以Delphi为开发工具，提出建立一种针对零、部件级，面向三维的织机关键零部件专用CAD系统的思路。这种专用CAD系统是一种广义上的CAD系统，不仅仅包括计算机辅助设计部分，还包含计算机辅助分析CAE及产品数据管理等功能。

　　系统总体方案设计框架图如图2所示。包括四个主要组成部分：通用CAD系统，定制的用户界面模块，程序设计模块和数据管理模块。其中：通用CAD系统是产品参数化设计系统的宿主，是实现系统功能的基础；定制的用户界面模块包括登录界面、系统选项界面、3D图库界面、原型推理机设计界面、CAE分析与仿真界面，可以实现设计计算及分析仿真的功能，也可以实现数据管理模块的功能，提供给用户进行交互的设计操作；设计计算及分析仿真程序模块:主要由产品选型模块、一般设计与计算模块、原型推理优化设计模块、分析与仿真模块及其他功能模块组成，完成产品设计分析和零部件及织机设备产品的参数化设计工作；数据管理模块:由数据库管理系统和数据库组成，负责对产品设计专用系统的数据的管理。系统数据库是在参数化零部件库的基础上建立的，包括专用基础件(包括通用件、专用件及标准件)数据库、部件数据库、产品设备(装配件)数据库和一些辅助信息库，其中专用基础件数据库是实现设备数据库的基础。

图2 系统总体设计框架图

　　系统的关键在于3D图库的设计与实现，考虑到系统的实时性与快捷响应性需求，采用Delphi自带的桌面数据库DataBase DeskTop作为系统的底层数据库，通过对于织机典型零部件的充分调研，提取其共性，初步实现了3D图库数据库的管理与集成，在此基础上也初步实现了3D图库的构建。

　　对织机设计与制造加工行业而言，通过有效整合和利用现有织机零部件资源，建立一种可作为纺织机械基础信息资源支持平台的织机专用系统，为其添加进高效的推理模式与产品智能设计技术，可以极大的提高织机设计效率，缩短产品上市周期。

　　3  结束语

　　本文侧重于织机制造业中数字化技术应用情况，重点探讨了模块化设计技术、配置设计技术、专用CAD系统在织机制造领域的应用，给出了具体的应用思路与实施方案。在此基础上，通过建立与完善织机行业设计和制造系统（CAPP、CAM、PDM等）、企业管理信息化系统（ERP、SCM、CRM等）以及企业间协同网络化系统（ASP平台、电子商务、协同商务等），形成一种集成的数字化产品全生命周期支撑系统，可以从根本上改变传统行业的面貌，提高行业的信息化建设水平与整体竞争力，是未来织机行业发展的一个重要方向。