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的迅猛發(fā)展，帶動多種現(xiàn)代學科、現(xiàn)代技術的交叉融合，對傳統(tǒng)產業(yè)產生了深遠影響，紡織技術正在向智能化、自動化、連續(xù)化發(fā)展，高速高效、高靈活性、高品質和環(huán)保節(jié)能是紡織技術進步的主流，紡織數(shù)字化日益深入，正在徹底改變這一傳統(tǒng)產業(yè)的面貌。對于處于紡織行業(yè)核心地位的織機制造業(yè)，這種數(shù)字化進程通過優(yōu)化傳統(tǒng)織機產業(yè)結構，很大程度上促進著織機設計與制造效率的提高，對整個行業(yè)的發(fā)展與繁榮具有很大的意義。本文分析了織機制造業(yè)中數(shù)字化技術的應用現(xiàn)狀與存在問題，重點探討了織機制造領域中幾種數(shù)字化技術的具體應用，給出了應用思路與實現(xiàn)方案。
1 織機行業(yè)數(shù)字化技術的應用現(xiàn)狀與存在問題
數(shù)字化技術就是利用數(shù)字化設計和制造系統(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)同網絡化系統(tǒng)(ASP平臺、電子商務、協(xié)同商務等)完成產品設計、開發(fā)、生產、銷售和服務各環(huán)節(jié)信息化的技術。
紡織行業(yè)目前的數(shù)字化應用有一定進展，紡織生產、產品開發(fā)計算機輔助設計和加工技術得到了應用，如，機織物設計、提花紋織、印花圖案、服裝的計算機輔助設計、精紡毛型織物的性能預測與輔助設計技術等;在紡織生產管理方面，集散式計算機檢測系統(tǒng)，各種生產過程的信息化管理，明顯提高了加工質量與生產效率。在紡織機械制造企業(yè)，已普遍采用計算機輔助設計系統(tǒng)(CAD)，有些企業(yè)采用了計算機輔助制造系統(tǒng)，有效提高了新產品開發(fā)速度和機械加工精度。
作為紡織行業(yè)的主要支柱，織機設計與制造領域的技術水平關系到整個紡織行業(yè)的興衰。當前我國的織機制造業(yè)數(shù)字化整體水平偏低，適應企業(yè)實際生產的能力明顯不足，許多數(shù)字化技術如ERP在行業(yè)的應用剛剛起步，適用于快速設計與制造的專用集成CAD系統(tǒng)的開發(fā)尚屬空白，在很大程度上制約著整個行業(yè)的進一步發(fā)展，隨著全球化趨勢的日益推進，這種在高新技術領域的劣勢將會極大地削弱我國紡織企業(yè)的整體競爭力。例如目前在織機制造行業(yè)已普遍采用計算機輔助設計系統(tǒng)(CAD)，一定程度上提高了織機的設計效率。但這種CAD大多都只是通用的商業(yè)性CAD系統(tǒng)平臺，缺乏對行業(yè)領域內相關信息的集成與利用、如行業(yè)標準與企業(yè)標準等信息的集成與利用，也缺乏對行業(yè)內企業(yè)的實際情況的考慮，是織機設計與制造效率進一步提高的主要制約因素。
2 織機制造領域中數(shù)字化技術的應用探討
針對上述不利狀況，為提高我國織機制造業(yè)的整體競爭力、實現(xiàn)民族產業(yè)的自主創(chuàng)新，本文側重于織機設計過程中的數(shù)字化技術應用與實現(xiàn)過程，提出了幾種數(shù)字化技術的具體應用思路與實現(xiàn)方案。
2.1 織機模塊化設計技術
織機，包括有梭織機、無梭織機，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，其他裝置與機構之間具有很大的通用性，可以形成模塊化。根據對織機的結構分解，發(fā)掘各種典型織機中的相似性，對織機模板進行標準化和系列化處置。圖1以停經片為例，給出了織機模塊化構思分類結構示意圖。織機專用基礎件庫分為通用件、專用件及標準件三大類，其中通用件是指各種型號織機通用的零部件，專用件主要是指各種型號織機引緯裝置零部件，標準件是指各種符合國家標準及行業(yè)標準的零部件。在實際設計過程中，標準件可以直接調用，通用件稍加修改便可以實現(xiàn)具體設計目標。
織機模塊化設計是織機配置設計和變型設計的基礎。設計人員可以很方便地從模塊庫中挑選所需要的零部件，進行組合配置，并進一步根據客戶具體需求進行快速變型設計，以提高織機設計和制造中資源與知識的重用性，從而提高織機設計制造效率。
圖1 織機模塊化構思分類結構示意圖
2.2 織機配置設計技術
織機配置設計是將織機設計過程簡化為織機模塊的選擇和組合過程?？棛C模塊的數(shù)量是有限的，而由模塊組合得到的織機型號是無窮的。首先建立完整的模塊資料庫，再將各模塊分層分部件拾取，客戶可根據需要選擇相應模塊配置成特定型號的整機。
對于織機設計過程中可能用到的標準件和系列件，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現(xiàn)快速變型設計。配置驅動法的關鍵是Solidworks提供的生成和管理配置的系列零件設計表，利用該表可以方便地從一個零件創(chuàng)造出一個形狀相似的零件族。其基本思想在于基于零部件的3D模型，利用系列零件設計表插入Excel表格，實現(xiàn)Excel與Solidworks的無縫集成;基于Excel與3D模型特征的映射關系，利用表格數(shù)據參數(shù)化映射的特征尺寸，實現(xiàn)零件族庫的建立。
2.3 織機專用CAD系統(tǒng)
計算機輔助設計(CAD)技術，將人類創(chuàng)造性思維與計算機高性能處理能力有機地結合起來，實現(xiàn)產品創(chuàng)新設計，可以有效地提高設計的速度與質量，從而產生十分顯著的經濟效益，是近年來計算機應用領域最活躍的研究方向之一。但各種通用CAD系統(tǒng)往往缺乏對于具體行業(yè)的現(xiàn)實考慮，不能很好地滿足行業(yè)的特殊需求，因而，根據具體產品設計的需求對通用CAD系統(tǒng)進行專用化的研究與開發(fā)，開發(fā)自主的CAD系統(tǒng)已經變得非常必要。有關這方面技術的研究，國內外已經廣泛地展開。從研究的現(xiàn)狀來看，大多集中在模具、汽車等標準比較完善、機電一體化水平較高的行業(yè)，取得了一系列的良好收益。而在紡織機械行業(yè)的研究與應用很少，很自然就在一定程度上制約著整個行業(yè)的進一步發(fā)展。
傳統(tǒng)織機產品的研發(fā)過程中，設計人員往往陷入重復繪圖的不利狀況之中，耗費了寶貴的研發(fā)時間，限制了創(chuàng)新思維的充分發(fā)揮，是制約整個織機行業(yè)發(fā)展的一個重要因素。同時隨著設計方法與設計工具的極大進步，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題，不再適應設計工作的需求。
針對上述問題，筆者以solidworks為開發(fā)平臺、以Delphi為開發(fā)工具，提出建立一種針對零、部件級，面向三維的織機關鍵零部件專用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)，不僅僅包括計算機輔助設計部分，還包含計算機輔助分析CAE及產品數(shù)據管理等功能。
系統(tǒng)總體方案設計框架圖如圖2所示。包括四個主要組成部分：通用CAD系統(tǒng)，定制的用戶界面模塊，程序設計模塊和數(shù)據管理模塊。其中：通用CAD系統(tǒng)是產品參數(shù)化設計系統(tǒng)的宿主，是實現(xiàn)系統(tǒng)功能的基礎;定制的用戶界面模塊包括登錄界面、系統(tǒng)選項界面、3D圖庫界面、原型推理機設計界面、CAE分析與仿真界面，可以實現(xiàn)設計計算及分析仿真的功能，也可以實現(xiàn)數(shù)據管理模塊的功能，提供給用戶進行交互的設計操作;設計計算及分析仿真程序模塊:主要由產品選型模塊、一般設計與計算模塊、原型推理優(yōu)化設計模塊、分析與仿真模塊及其他功能模塊組成，完成產品設計分析和零部件及織機設備產品的參數(shù)化設計工作;數(shù)據管理模塊:由數(shù)據庫管理系統(tǒng)和數(shù)據庫組成，負責對產品設計專用系統(tǒng)的數(shù)據的管理。系統(tǒng)數(shù)據庫是在參數(shù)化零部件庫的基礎上建立的，包括專用基礎件(包括通用件、專用件及標準件)數(shù)據庫、部件數(shù)據庫、產品設備(裝配件)數(shù)據庫和一些輔助信息庫，其中專用基礎件數(shù)據庫是實現(xiàn)設備數(shù)據庫的基礎。
圖2 系統(tǒng)總體設計框架圖
系統(tǒng)的關鍵在于3D圖庫的設計與實現(xiàn)，考慮到系統(tǒng)的實時性與快捷響應性需求，采用Delphi自帶的桌面數(shù)據庫DataBase DeskTop作為系統(tǒng)的底層數(shù)據庫，通過對于織機典型零部件的充分調研，提取其共性，初步實現(xiàn)了3D圖庫數(shù)據庫的管理與集成，在此基礎上也初步實現(xiàn)了3D圖庫的構建。
對織機設計與制造加工行業(yè)而言，通過有效整合和利用現(xiàn)有織機零部件資源，建立一種可作為紡織機械基礎信息資源支持平臺的織機專用系統(tǒng)，為其添加進高效的推理模式與產品智能設計技術，可以極大的提高織機設計效率，縮短產品上市周期。
3 結束語
本文側重于織機制造業(yè)中數(shù)字化技術應用情況，重點探討了模塊化設計技術、配置設計技術、專用CAD系統(tǒng)在織機制造領域的應用，給出了具體的應用思路與實施方案。在此基礎上，通過建立與完善織機行業(yè)設計和制造系統(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)同網絡化系統(tǒng)(ASP平臺、電子商務、協(xié)同商務等)，形成一種集成的數(shù)字化產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)的信息化建設水平與整體競爭力，是未來織機行業(yè)發(fā)展的一個重要方向。
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