以智慧製造打造先進「織聯網」-紡織業穩住全球第一的祕密武器
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以智慧製造打造先進「織聯網」-紡織業穩住全球第一的祕密武器

我國歷經半世紀的化纖產業奠基,具備自原料合成至纖維紗線與布種開發之高水平產業能量,產品頗獲國際市場青睞。近幾年台灣紡織業為擺脫大陸、印度等新興市場崛起,發展機能性布料,戰勝大量生產與價格競爭的市場,至今,甚至成為臺灣重要出口產業。2015年紡織產業工廠多達4,232家,為台灣帶來5,320億產值,創造超過16萬的就業機會,吸引Adidas、Nike、Under Amour、H&M、ZARA…等品牌商,來臺採購紡織品,讓臺灣成為全球紡織業研發重鎮。
2016.07.13 |

我國歷經半世紀的化纖產業奠基,具備自原料合成至纖維紗線與布種開發之高水平產業能量,產品頗獲國際市場青睞。近幾年台灣紡織業為擺脫大陸、印度等新興市場崛起,發展機能性布料,戰勝大量生產與價格競爭的市場,至今,甚至成為臺灣重要出口產業。2015年紡織產業工廠多達4,232家,為台灣帶來5,320億產值,創造超過16萬的就業機會,吸引Adidas、Nike、Under Amour、H&M、ZARA…等品牌商,來臺採購紡織品,讓臺灣成為全球紡織業研發重鎮。

小蝦米力抗大鯨魚的關鍵,除了技術研發創新,加強自動化生產更是關鍵所在。如今,面對全球如火如荼發展開來的工業4.0,臺灣紡織業也正加快腳步發展智慧製造,致力推動臺灣「織聯網」的產業升級。

在經濟部技術處的支持之下,工研院、資策會、紡織所於2015年底啟動跨法人組織的紡織業智慧製造計畫,分別從技術與應用著手,為臺灣紡織業邁向智慧製造,規劃一套可行且完整的藍圖,期望使臺灣紡織業在全球市場的競爭力,再往上躍升。

智慧製造新進化,高品質、降成本,創造競爭新優勢
資策會智慧網通系統所主任王建敏表示,臺灣機能性布料全球市佔第一,是全球主要運動品牌的關鍵織材來源地。然而近年來,臺灣面臨韓國、東南亞與中國大陸廠商及韓國廠商規模化生產,以及韓國廠商在機能性布料生產的競爭壓力,優勢逐漸流失。因此,加速臺灣紡織業從自動化邁向智慧化生產,透過智慧製造系統即時掌握每一個生產環節,減少錯誤率、降低生產成本、提高產品品質與達到準時交貨的使命,成為臺灣紡織業延續競爭力的關鍵策略。

「緊紡沒好紗,緊嫁沒好大家」,面對紡織產業的長供應鏈,每一個環節都有非常複雜的製程工序,因此要為整個紡織業建立智慧製造,是非常大的工程。紡織所總監黃博雄指出,紡織工業上下游環節包括:原料生產、紡紗廠、織布廠、染整廠、成衣廠等,通過層層關卡,才能將千絲萬縷變成終端產品,過程中只要有一個環節的一條紗線出錯,製成的布或成衣就會是不良品,所以要從哪一個環節開始著手推動智慧製造,將是計畫團隊一開始所要面臨的考驗。

系統建模與分析,千絲萬縷挑肇因

臺灣紡織業邁向智慧化生產已是刻不容緩的趨勢,對此,計畫團隊與同時擁有紡紗廠、織布廠、染整廠的力鵬企業共同合作;並選定批次生產,使用最多人工,自動化程度較低的「織布廠」作為先導場域,深入產業、抽絲剝繭,找出既有生產模式需要克服的問題,再投以相關解決方案,啟動力鵬的智慧製造之路。

織造製程分成整經(紗)、漿紗、併經(紗)、織布與品檢(驗布)等5大製程,其中整經張力的穩定性,是織布準備工段影響品質最重要的因素之一,力鵬企業楊梅廠副廠長蕭篤信指出,現在的紗線愈做愈細,有的甚至比頭髮還細,紗線張力控制難度愈來愈高,如果控制不當,會出現斷紗、破紗的瑕疵,而且整經機每次整經條數平均約1,000~1,400根紗,很難全部仰賴人工控管,因此必須透過智慧化,才能提高生產品質。

紡織所總監黃博雄補充說明,根據分析,高達70%的瑕疵因素,都在驗布與染布的製程之後才被發現,但其實很多時候,紗線在整經、漿紗或併經階段,就已經隱藏了瑕疵因素,但是由於紗線實在太細,不易發現錯誤,等到進入織布完成或驗布階段,才發現有一根紗出問題,這時候才驗出,影響小則浪費製造資源、影響大的話,還可能交不出貨,導致企業信譽受損。

經過不斷的溝通協調,計畫團隊發現,在紡紗廠中,經常因為紗線張力與加熱溫度異常,導致產品瑕疵;在織布廠中,產線對織布瑕疵辨識與瑕疵因素的掌握度有待加強;染整廠中,存在著一次對色率不足、人工驗布效率過低等問題。

智慧紡織產線優化 推動亞洲紡織矽谷概念
針對織布廠的問題,計畫團隊為力鵬位於桃園市楊梅的織布廠,為已具備自動化的整經機,加上單紗張力感測器,在整經機生產過程中,即時並連續感測出「每一根紗的張力」;另外,為漿紗機加上濃度、溫度感測器,避免漿紗濃度、溫度太高或太低,影響紗線品質;同時也透過異質網路連線,將廠內原本無法相互串連的機台,以共通通訊介面連結在一起,讓每一台機器所取得的資訊都能上傳到網路。由於在整經階段的張力對於後續製程影響最大。計畫團隊除了在整經機上加裝單紗張力偵測器,即時感測1,000~1,400根紗線的張力,更進一步結合最終織造的胚布品質資訊,建立張力特徵與織物品質關聯模型,以系統化方式學習資深技術人員的操作經驗,提供優化的製程參數,降低瑕疵率。在織造階段藉由偵測打緯角度及經紗張力,建立織布機經緯資訊融合模型,在發生斷經事件之前,預先提出經緯異常警訊,避免造成斷經停機的損失。經由系統化分析製程經驗,建立品質關聯模型,當發現潛在異常時,即可立即警示,例如:張力不均、漿液濃度異常等問題。達到預先排除問題,減少產出瑕疵布品。以年產5,000萬碼中型織布廠為例,每年B級品約40萬碼,導入生產力4.0後,預計可以降低20萬碼。對於新的訂單,系統將會自動連結ERP取得訂單資訊,針對指定布種、紗種、織品結構,快速提供優化製程參數,縮短前置準備時間,提高生產彈性與品質。

此外,資策會也正積極開發織布廠製程參數分析工具及染整廠使用的「智慧模擬分析預測配方與染程系統」,作為後續智慧分析的平台工具。後續透過智慧聯網,建模與資訊分析,及回饋到產線引導織布產線控制與優化,串成一個完整的智慧織布製造系統。

計畫執行半年,已協助力鵬織布廠10台設備完成連線,預估2016年底前可以完成33台設備連網,之後更逐年擴大到全廠292多台機器;另外,2016年下半年,力鵬也將在染整廠導入智慧製造,加速整個集團邁向智慧製造。

力鵬企業協理陳漢卿表示,導入智慧製造,除了節省人力,更可透過智慧分析,精準掌握高品質產品的原料,進而提升原料端的採購的品質;並藉由產前規劃與即時產線監測,提高生產良率,進而產生更強大的競爭力,讓產業可以堅持根留臺灣的決心,並且有能力對抗中國大陸廠商的低價與山寨競爭。

紡織產業國際市場競爭激烈,藉由資策會、紡織所跨領域法人與廠商合作,導入「織造品質優化技術」不僅可維持台灣的競爭力,更可以彈性化生產的優勢爭取高單價優質訂單,讓企業根留臺灣。(經濟部廣告)

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