德國諾茵豪斯紡紗廠自動化輸送與包裝技術

章虎生TigerZhang總經理

諾茵豪斯科技（蘇州）有限公司

一、介紹德國諾茵豪斯集團公司

諾茵豪斯有60多年的歷史家族企業。公司創立于1955年，至今有近30家子公司，2,800多員工，年產值為5億歐元。大多數在德國本土，公司總部在德國西部。海外主要在匈牙利，瑞典，捷克，美國，和中國。中國子公司在蘇州。

諾茵豪斯是一家多元化的集團公司。產業主要包括以下幾個板塊：機械零部件加工，紡織工業設備與自動化系統，商用車輛，空壓機設備，環保設備，可再生能源設備，以及鋼鐵工業設備等領域。其中，紡織工業設備與自動化系統占有很重要的地位，每年為集團公司貢獻百分之二十的產值。目前紡織板塊的業務包括：紡紗廠自動化系統和織廠機外卷取設備，羅森克的磨皮輥機、圈條器，Sohler-Neuenhauser紡廠與織廠的清潔設備，Scholze的經軸，以及Genkinger，中文叫根克爾的織廠物料搬運設備。

諾茵豪斯是一家典型的德國制造公司。集團公司核心的兩大能力是：機械加工與研發創新。

集團的高管層一直把研發與技術創新作為公司發展的長期戰略。公司擁有相當規模的研發隊伍，每年的研發投入超過銷售額的5%，來確保公司的產品在全球高端市場占有很高的份額，有些甚至達到驚人的70%。

公司的理念不是大而全，而是專一，把核心領域做精、做深。紡紗廠自動化，從1986年**次向全球客戶展示，到現在已經發展了30多年；一直專注在紡紗廠領域，不斷升級產品技術，為客戶提供精準的定制化服務。

在國內的市場，我們依托中國子公司，從2012年開始推廣紡紗廠輸送與包裝自動化系統。很多業內朋友都告訴我：紡紗廠自動化是趨勢，是不可逆的進程，自動化系統很有“前景”，也很有“錢景”。是不是有“錢景”不敢說，但肯定在中國市場有很大的潛力，過去幾年的推廣雖然很艱苦，但也取得了一些成績。

二、探討紡紗廠推進自動化系統的意義

幾年來，我們和很多紡紗廠專家們，面對面地交流和學習，前后大概有152 0173 3840、60家。我們溝通自動化的理念，探討自動化在中國工廠的應用，同時還有項目實施過程中不斷提高現有產品對中國客戶要求的匹配度。

這套系統先是在歐美，后來在印度、土耳其以及東南亞一些紡紗廠都有不俗的表現，我們也有信心將中國的客戶服務好。隨著市場的發展，我們先后與十幾家客戶，就輸送與包裝自動化領域進行深度合作，其中包括：岱銀集團，三和集團，如意集團，溢達集團，利泰絲路投資，廣東德永佳以及南山集團等。

談到自動化的好處，可以有三個方面。**，能大幅提高設備的運行效率從而提高產能；其次，提高產品的質量，減少次品和浪費，增強企業形象；*后，減少逐年不斷抬高的用工成本，包括改善工作環境、減少人員流失等。*終核心還是增強企業長期盈利能力，提高在激烈市場環境中的競爭力。企業對自動化真金白銀的投入，就是對現在和未來的投入，相信一定能獲得真金白銀的回報。

去年聽到一位紡紗廠老總這樣一段話：在中國，產業結構調整與升級，同樣會使得紡織行業加大對智能化設備的投入，推動企業走“數字化管理”道路，*終實現“智慧工廠”的大目標。所以，紡織工廠也應該要走這三步：智能設備工廠，數字化工廠，智慧工廠。

我想他的思考很具有前瞻性。現在像“德國工業4.0”，“中國制造2025”，以及“智慧工廠”都是比較熱的詞匯，也是自動化發展趨勢的直接表達。作為中國比較傳統的、勞動密集型的紡織行業，也會在這個趨勢的洪流中實現華麗變身。

一些企業已經有在“數字化工廠”道路上走出了一步。和同行多次的交流中，我個人覺得，實現紡紗廠“智慧工廠”的目標，要具備以下幾個條件：

**，紡紗廠要有智能化的設備；設備的智能化程度，大大影響后面能夠實現自動化系統的水平。

第二，原料和在制品的自動控制；比如像紗線的自動檢測和數據收集。

第三，生產過程物料流轉自動化；比如采用諾茵豪斯的輸送與包裝自動化系統；

第四，企業內部信息化管理；企業有能力整合包括設備運行在內的所有數據，并分析數據，來管控日常生產。

抽象的比喻一下：智能設備是軀干，產品在線監控是眼鏡，物流自動化如同手腳，信息化是大腦，數據處理就是血液。

當然，還有一個*重要的因素就是“人”。**是企業管理層要從傳統的管理模式向數字化思維管理轉變，比如采用以訂單拉動生產過程管理；其次，自動化系統能為企業帶來全新的工作方式，反過來，對“使用人”也有新的要求。有一些可以說是“由量到質”的巨大變化，對原來生產管理、技術、與操作的要求不是降低了，而是拔高了。比如，你的生產計劃，現場操作，設備維護，數據分析與處理能力等，都是新的挑戰。換句話來說，自動化也需要操作人員改變之前的工作習慣。

可以說智慧工廠是智慧員工，智能設備，智能物流系統，信息化管理的集合體。

紡紗廠要做到“黑燈工廠”或是“無人工廠”、*終實現“智慧工廠”的大目標，還有很長一段路要走。將自動化作為工廠的戰略方向，也要思考目前企業發展具備的一些條件。

**、企業的定位。像企業的市場要怎么布局，產品要怎么定位，你的客戶需求有什么需求，這些是方向。

第二個條件是，企業設備、用工難度和訂單的實際狀況。

設備是否具備了一定程度的電氣自動化甚至是智能化。如果設備條件還不錯，可以試試。如果還沒有，我覺得就應該等等；用工難度上，如果企業需要大量人員，而且面臨招人和留人的困擾，自動化還是要排上日程的；對于生產要求，自動化*理想的狀態是“單一品種，全年無休”。當然很難做到，一些紗廠都提到了要“多品種，小批量，差異化”。要上自動化，就要調整生產計劃，小批量集中機臺，將自動化應用在余下部分。

第三、要考慮實現自動化的步驟。

自動化系統本身也一直在發展，將來有可能全部實現無縫連接。針對目前在實施可行性評估后，企業完全可以一步一步來，先選擇*需要解決的痛點來實施自動化，逐步升級，不斷完善。

在給很多企業做方案的時候，隨著雙方溝通的深入，我們也要不斷調整設計方案和自動化程度。哪些保留，哪些拿掉，哪些可以考慮后續增加，在達成合作之前，其中有一個設計方案我們修訂了8次，這些都正常。

自動化的投入可以遵循我們比較熟悉的80/20法則。投入20%可以解決掉80%的自動化需求，剩下的20%，非要解決，就可能就需要花企業80%的成本和精力來實現。特別是設備本身有局限，要求在后道工序提高自動化，這樣的投入就無形地增加了企業負擔。況且，有些還沒有成熟的自動化技術，還是做不到****“機器換人”，比如紗線接頭，在線全面質量檢測等環節。

三、介紹德國諾茵豪斯紡紗廠輸送與包裝自動化系統解決方案

從1998年蘇州Ramatex安裝的“半自動”粗細聯，到現在國內很多企業，包括和我們一起合作的，已經開始大踏步前進了。

紡紗廠輸送與包裝能在哪些模塊實現自動化？以環錠紡為例，我覺得可以包括以下8個模塊：

1.原棉至梳棉工序自動化；

2.梳棉到并條條桶輸送自動化；

3.精梳條卷輸送自動化；

4.并條與并條之間條桶輸送自動化；

5.末并到粗紗之間條桶輸送自動化；

6.粗紗到細紗之間輸送自動化；

7.細紗到絡筒之間輸送自動化；

8.筒子紗的輸送與包裝自動化。

其中諾茵豪斯能夠覆蓋（不包括研發和試驗階段），

1.精梳條卷輸送自動化；

2.條桶輸送自動化；

3.粗紗輸送自動化；

4.筒子紗的自動輸送

5.包裝與后處理自動化；

條卷的輸送自動化正在推進中，我想不久的將來就會進入中國市場。

條桶輸送主要應用在美國和歐洲的工廠，目前國內我們已經有樣板工廠了。該系統的特點是：

1.使用軌道搬運條桶，軌道直接在地面鋪設，對工廠地面要求不高；

2.條桶運動過程相對固定，使用簡單；

3.使用過的條桶自動在線清潔；

4.地面運行軌道，維護方便；

條桶自動化輸送系統在設計之前，我們要和企業仔細溝通生產需求，一方面，軌道布局需要一定的空間；另一方面，要了解系統運行后，能在多大程度上滿足客戶相對靈活的排產。

就空間而言，舉個例子，末并到粗紗之間的條桶輸送，依據國內現有工廠安裝的實際尺寸，大概需要2米。這個空間在新工廠設計布局考慮起來相對容易，一些現有工廠升級改造就會有難度。

公司也正在推出其他的技術，比如利用AGV無人駕駛小車，實現條桶自動運輸，一方面可大大增強靈活性，一方面減少對空間的依賴。車體完全利用子公司Genkinger技術，諾茵豪斯紡紗廠自動化技術部門負責控制系統和對接紡紗廠的具體生產要求來設計整個系統。這套技術會*先在美國工廠應用。

條桶輸送后，進入粗紗到細紗之間的自動輸送，也就是我們常說的“粗細聯”，這是諾茵豪斯全球客戶數*多的系統，已經累計上千家。

除了標準的一排軌道進入細紗機兩側，可以依據要求，將細紗機粗紗架換成粗細聯軌道，粗紗直接整批換紗。從手動拖拽到無人干預、尾紗自動清理、樓層之間的上下等，都可以說*大程度上考慮到工廠的工況、生產要求與投資效益。

在國內有幾十家紡紗廠，包括與青澤合作，也和立達、豐田、同和等品牌主機設備配合使用。*早在蘇州俐瑪，青澤1998年安裝使用，到目前已經有30年了，依舊運行良好。*近的還有岱銀，如意毛紡，山東一鳴，德永佳等。

筒子紗自動輸送可以與絡筒機，氣流紡機，渦流紡機連接，分品種輸送。輸送系統能根據客戶不同的設備來設計機械連接部分，諾茵豪斯提供和各種設備的橋接裝置。看看國內安裝的實際照片。

可以配套筒管在線自動貼標簽，方便筒紗在下游使用過程中的跟蹤和識別；

也可以單機臺，多品種區分，比如在全自動氣流紡機ACO8上，單機臺多品種時，單靠提升無法識別，我們加裝筒紗管頭顏色識別照相機，獲得的數據傳給中控系統，指揮提升裝置，將不同品種筒紗從機尾送到頂部輸送帶。

還可以在筒紗頂部輸送帶上，整合筒紗質量檢測技術，建立在線檢測站，在紫外線光照下實現成像檢查筒紗質量。稱為質量控制系統QCS。

筒子紗輸送后，按不同品種，落到輸送帶，進入機器人集中堆垛。

堆好的垛，有些要蒸紗。這時，可以將自動蒸紗并入系統，做到無縫對接。需要蒸紗的滿垛自動進入蒸紗機，等待蒸紗過程結束后，自動接駁蒸好的紗垛，在羅拉輸送帶上晾夠了時間，進入下一道工序。

也有不蒸紗，直接進入后包裝處理，進行自動稱重、打纏繞膜、貼標簽。到這里，集中堆垛與包裝系統就基本結束了。

不做集中堆垛也可以直接在機尾安裝機器人堆垛，稱為獨立堆垛模式。

筒子紗的輸送，我們*早在2012年安裝在臨清三和氣流紡車間運行全國**條筒紗輸送自動系統，與44套BD416連接，將筒紗集中輸送到客戶的包裝區。

后續筒紗輸送與包裝自動化項目包括：利泰絲路投資在新疆的工廠，溢達集團在新疆和廣西的工廠，南山集團毛紡工廠，如意集團在寧夏和濟寧的工廠等，部分規模相當可觀。

當然，有的筒紗要滿垛入庫，還有些出口訂單，需要蒸紗后做紙箱包裝。這時可以做拆垛處理，將滿垛拆分放到輸送帶上，自動裝紙箱。不蒸紗的進行裝紙箱，可以經筒紗輸送帶，直接進入裝箱環節，無需堆垛后拆垛環節。

筒紗落到輸送帶上，裝箱系統自動拆、封紙箱，套好筒紗保護袋，并將錐形筒型大小頭對調，集中一層數量由機械手抓進紙箱，放隔板，抓第二層，然后封箱，稱重，貼標簽，打扎帶，滿箱堆垛，一氣呵成。

對于筒紗包裝都后期的自動倉庫，我們也在進展中，主要想法是利用AGV來自動搬運，銜接成品到自動倉儲的過程。

*后一步，數字信息化處理，為客戶生產管理ER系統提供實時的數據。這也是目前幾家工廠在設備安裝調試后需要實現的。

四、分享紡紗廠輸送與包裝自動化項目實踐中的經驗

接下來和大家分享一下，我們和客戶在項目交流和執行過程中的一些認識和體會：

1.前期充分溝通是定制化的必要條件。

磨刀不誤砍柴工。良好充分的溝通才能保證*終的方案高度定制化。

從**次項目溝通，我們需要多層面、多方位的溝通。不但要了解到高層對企業發展的定位，也要了解生產部門的實際需求，要解決的痛點在哪兒？考慮這套系統中的哪些模塊，是不是目前*佳組合，可以考慮部分人工操作嗎？提供的實際生產數據，考慮了將來下游客戶的需要嗎？廠房設計是否涉及到自動化系統布局后的物流科學性？等等。

還有，比如說堆垛，托盤用多大，一垛堆多少層，每層怎么擺放，是否要蒸紗，蒸紗機有沒有特殊要求；后續運輸如何安排，出口裝紙箱是否考慮到集裝箱的容量；包裝成本怎么算，堆垛、裝編織袋包裝哪個更有效益，未來的筒紗銷售包裝趨勢如何。再比如在自動包裝混合系統中，既有堆垛也有裝紙箱，紙箱包裝又必不可少，但是量又很少怎么辦，需要投入全自動裝箱模塊嗎？是否現在只考慮做個人工裝箱站？

自動化系統也是產品，有局限，不同的需求要雙向溝通，才能匹配到*佳狀況。很多朋友在設計方案的過程中，給我們提供了大量寶貴的意見，也有些想法我們覺得單純靠提高自動化的復雜性，一方面增加了成本，另一方面也不一定能達到*大效益。

作為設計方和系統提供方，我們堅持“說到做到”，能做到就答應，做不到不說假，要對客戶負責任。比如裝箱，理論上每小時可處理800個，但實際我們承諾的是600個。包裝已經是*后一道了，受到整個環節的影響。如果每小時你的包裝量達到900個，那就只能用兩套來處理。還有如編織袋包裝，*大的困擾是“定重”，需要很智能化的技術來控制，如果簡單的將產品分為大、小筒紗，使用起來就要靠運氣了。有些工廠說上游來解決定重，那就沒問題了。

2.輸送與包裝自動化系統的安裝需要多大空間。

很多工廠都提出來，你的這些系統會占用廠房很大的地方嗎？

條桶輸送，前面已經提到，還是需要空間的。

粗細聯系統，因為要考慮到游走風車，設備中心距的大小就比較關鍵。其他的空間還是比較容易解決的，紗庫位置選擇比較靈活，可以做一層，也可以做兩層，可以是粗紗機、紗庫在一層，或者紗庫細紗機在二層。

筒子紗輸送系統，主要是考慮機尾的空間，單純的提升裝置*多需要60公分。但如果需要在機尾做獨立堆垛，包括滿垛的搬運空間，有4米5比較保險。采用集中堆垛和包裝，基本上可以利用工廠現有的包裝區域，會“只多不少”。

3.*后來談自動化的投入。

這也是我們在談項目必須要和企業一起探討的“大問題”。我們這個廠輸送與包裝自動化系統投下去，要花多少錢，能省多少人？

這套系統目前都由德國加工，德國工廠控制所有零部件的精度，*后由德國工程師調試運行。從設計，加工制造，電氣控制，系統調試都需要投入很大的物力和人力。也秉持德國制造的口碑，保證系統的先進性。

德國諾茵豪斯潛心打造的這套系統已經有30多年的時間，我想從一開始就經過了很多的改進，獲得了大量的技術提升機會，尤其是針對不同紡紗廠的需求，形成了成熟的產品設計，控制系統與紡紗廠生產各種要求高度匹配，配套零部件采用機器人加工，嚴格控制加工精度，保證整個系統很小的“積累誤差”。

自動化系統的核心是穩定性，長期穩定性。一臺細紗機，甚至一排細紗機停了，損失還是有限的，如果自動化系統停了，就可能造成全廠的癱瘓，更何況沒有哪個工廠能緊急再召喚足夠的人手來處理。

對于工廠，在選擇什么水平的自動化系統時，價格很重要，除了考慮前期的一次性投入，系統本身的長期穩定運行，更是必須要考慮的，真金白銀的投入，才能做到“停機為零、廢品為零、事故為零、速度損失為零”，效益*大化。

至于能省下多少人，我想從另外一個角度和大家溝通：用這套系統需要哪些人。這樣就可以做個合適的比較。

條桶輸送，以往條桶搬運與清潔的勞動力就不需要了。正常生產，沒有條桶庫存積壓，也無需人員打理。

粗細聯，同樣所有粗紗機落紗后的取紗、粗紗搬運、存儲、送到細紗機、尾紗清理等等工作就由系統完成。

筒紗輸送與包裝過程里，包括到滿垛入庫之前，需要的人工主要是包裝材料的補充，比如，托盤、隔板不夠了，纏繞膜、紙箱快用完了，打印標簽、扎帶需要更換了，滿垛需要入庫了，這時候需要操作工。當然，這些工作不會是全時段的，而是間歇性的，基本上也可以由其它工位同時兼做。

我想，這筆賬還得企業自己算*清楚。正常的大概需要6~10年。我們不能以靜止的思維來核算成本，需要動態、發展的思維，畢竟很多成本是逐年提高的，5年后的和現在有很大的不同。還有，自動化程度高低、環節的復雜性，都會對投資回報年限有影響，具體的項目需要具體探討。

五、結語

中國是全球*大的紡紗基地，1.3億錠，有很多優秀**的工廠，對這套自動化系統要求也很高，同樣也激勵我們不斷和德國加強溝通，推動德國調整技術和產品，來適應中國市場和客戶的具體要求。不久，會不會有更多新的技術，甚至打通到織造環節的解決方案，我們拭目以待。

諾茵豪斯中國公司除了幫助德國總部在中國推廣全流程的自動化系統，加強和國內客戶的技術交流和項目溝通，還努力建設國內技術過硬的服務工程師隊伍，建設備品備件供應中心，快速響應中國市場需求。我們在蘇州公司設立展廳，朋友們可以實際來體驗。

前進的腳步不會停歇，努力為中國的紡紗自動化領域做出應有的貢獻。