摘要　面对印染行业存在生产效率不高、产品质量波动、单耗较高、环保压力大及员工流动性大等问题，华纺股份有限公司（以下简称华纺）经过多年实践，通过管理技术创新和模式创新，推动信息技术在生产管理中的应用，构建了全流程数字化的印染生产管理模式。借力信息技术，ERP与生产一线融合，实现无缝对接：建立了覆盖全流程生产过程的染整生产参数监控数据链和自积累工艺知识库、染化料助剂自动配送平台、印染生产计划自动排程系统；构建了基于互联网+印染数字化制造的管理模式研究模型（HFIMS模型），提出数字化制造管理系统整体解决方案，实现了人机料物环的互联互通。数字化印染生产模式的应用，实现了节能减排，降低了能源消耗，提升了企业的产品质量和经济效益，促进了印染精益化生产。

关键词　数字化印染；印染全流程；信息技术；两化融合

一、案例正文

0.引言

华纺股份有限公司坐落于黄河三角洲滨州市，至今已有41年历史，2001年9月在上交所挂牌上市（股票代码：600448）。它是中国纺织印染行业的龙头骨干企业，资产总额达20亿元。华纺以“一体两翼”为发展布局，产业领域涉及纺织、印染、家纺成品、服装、热电、房地产及金融和信息服务等。主要产业项目年产能分别为：印染布2.8亿米，花色品种达10000余个；现有环锭纺4万锭；床品类产品2070万件（套）；服装300万件，产品出口比重80%以上。华纺具有综合竞争优势，全力推进“智慧华纺”建设，在产品开发、技术创新、质量提升、节能减排、市场开拓、品牌运营和企业文化建设等方面协同推进，拥有国家认定企业技术中心、纺织工业（山东）纺织品检测中心，建有工程技术研究院、博士后工作站、“智慧纺织”实验室、“中国印染产品开发基地”。企业先后由中国建设银行山东分行授予“AAA级信用企业”，中国海关认定为“海关AA类管理企业资格”。企业有35项新技术、新产品通过省部级科技成果鉴定，其中1项达到国际领先水平，17项达到国际先进水平，17项达到国内领先水平，拥有授权专利37项，其中发明专利33项。

1.华纺发展之路

华纺股份有限公司是由华诚投资有限公司与山东滨州印染集团有限责任公司等五家国内优势纺织企业于1999年9月共同发起创立。

2001年9月3日在上海证券交易所正式挂牌上市。目前，公司固定资产13亿元，拥有漂、染、印、整全功能生产线21条，年产各类印染布2亿米，产品远销美国、欧盟、非洲、东南亚等50多个国家和地区。年实现销售收入20亿元，出口创汇1.7亿元。

公司先后获得“2005年度中国纺织工业协会科学贡献奖”“中国纺织企业文化建设知名企业”“中国纺织最佳经济效益企业”“中国纺织工业印染行业竞争力前50位”“中国纺织工业全行业出口前100位”“中国纺织工业印染行业销售收入前10位”。连续十年蝉联中国印染行业“十佳企业”。并通过了ISO9002质量管理体系认证，ISO14001环境管理体系认证，OHSMS18001职业健康安全管理体系认证。

公司拥有省级技术开发中心和世界一流的试验设备和生产线，是首批国家纺织产品开发中心设立的“国家印染产品开发基地”，中国质量检验协会授予的“打假扶优重点保护企业”，美国杜邦“莱卡”纤维策略联盟核心会员。技术中心严格按照ISO/IEO17025标准建设，拥有高标准实验室、化验室6个，标准计量室1个，信息中心1个，进口及国产检测仪器50台套，具有对54个科目86个项目标准进行检测的能力，拥有AATCC、ASTM、BS、BIN等国际公认的检验标准，可进行耐洗色牢度，耐氯色牢度，耐熨烫色牢度，耐光色牢度，甲醛含量检测，弹性恢复性能测试，并承担国外包括沃尔玛、杜邦等知名公司的新产品开发的前期实验。目前，华纺股份有限公司已向中国实验室国家认可委员会（CNAL）申请实验室认可。

2.华纺面临的行业形势

印染行业是纺织工业重要组成部分，是纺织产业链中产品深加工、提升品质、功能和价值的重要环节，是高附加值服装面料、家用纺织品和产业用纺织品等产业的重要技术支撑。印染又具有生产方式离散、产品种类繁多、生产工艺复杂、工艺切换频繁等特点。

目前我国多数印染企业存在生产效率不高、产品质量容易波动、产品单耗较高、环保压力较大及员工流动性大等现象，造成印染企业利润率低。

世界经济、国际市场走势仍然难以预料，长期积累的矛盾也在凸显。受东南亚等纺织印染的发展和欧美国家保护壁垒影响，未来印染企业的竞争会逐年进一步加强。因此印染企业的营利能力较弱，内部结构性、素质性矛盾凸显，迫切需要转型升级。

华纺通过实施全流程数字化印染促进印染精益化生产，提升综合竞争能力。华纺已建立了数字化印染生产示范基地和全流程数字化印染示范车间1个。全流程数字化印染示范车间实现设备关键参数采集率100%，单位产品平均能耗降低15%以上、用工降低20%以上。

3.印染生产管理模式的内涵和主要做法

信息技术的发展，为印染生产管理模式的创新提供了依据。华纺在自身40年来印染生产精益管理的基础上，通过信息技术的创新与整合，开创了华纺印染生产管理的新模式（图1）。

图1　华纺全流程数字化印染生产管理模型

华纺印染生产管理是一种由智能机器和人类专家共同组成的人机一体化生产管理模式，它突出了在制造诸环节中，以一种高度柔性与集成的方式，借助计算机模拟的人类专家的智能活动，进行分析、判断、推理、构思和决策，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动，同时，收集、存储、完善、共享、继承和发展人类专家的制造智能。由于这种制造模式，突出了知识在制造活动中的价值地位，而知识经济又是继工业经济后的主体经济形式，所以智能制造就成为影响未来经济发展过程的制造业的重要生产模式。

华纺在生产参数实时快速在线监测及反馈控制、染化料助剂精准自动配送、生产计划自动排程方面实现管理突破。具体在在线监测和闭环控制印染生产全过程的生产工艺参数，实现全流程印染生产数字化控制。面对新的信息技术和测控技术的应用，原来针对传统生产的管理模式已经完全不适用于对数字化工厂的管理。通过物联网技术（IOT）和集散控制系统（DCS）来管控生产过程的运行情况，并通过高级计划排程系统（APS）技术，对生产任务进行排程。生产工艺运行参数和在制品物流都得到有效的管控，一些初级的数字化技术和系统开始应用。工厂的效率更高、能耗更低、工人劳动强度得到很大的改善。基于数字化制造的智慧工厂开始有了一定的自动运行能力，在数据采集、分析方面，在计划任务合理的自动安排方面都有了很大的提高。系统各生产单元协同性高，并具有灵活的可扩充性。人机结合、协同合作局面初步形成（图2）。

图2　印染智能制造层次架构

3.1　管理技术创新

3.1.1　全流程生产工艺参数自动在线监测及反馈控制（图3）

图3　印染生产参数采集示意图

通过破解全流程印染过程生产工艺参数自动在线监测与反馈控制技术难题，建立了覆盖全流程生产过程的染整生产参数监控数据链和自积累工艺知识库。设计基于数据链的数据分析模型，包括印染质量对不同工艺参数的敏感性分析，上下道工艺参数之间的相关性分析，工艺参数与外围参数之间的相关性分析，建立关联函数和关联矩阵。将分析结果应用于反馈控制，设计工艺参数控制的远程反馈模型与自学习控制机制，实现了实时、准确、稳定的工艺参数控制，提高工艺执行准确性，实现印染工艺的可重现性以及印染质量的可控性。

3.1.2　染化料助剂精准自动配送

通过解决染化料助剂自动配送关键技术问题，建立了染化料助剂的自动配送平台，全面提升生产流程（包括原料称量、化料搅拌、上料、储存、发料、检测、反馈、加料等环节）的自动化程度；实现了染化料助剂的在线监测，有效采集、处理、存储以及反馈相关信息，确保助剂和染液在浓度、黏度等方面达到预期标准，提高染化料助剂配送的精度和效率；实现了染化料助剂配送系统的一体化管理网络，建立系统内各模块的通信网络，形成具有数据处理、管理控制、自适应学习、参数预测等能力的局域网，并且能够与生产总线、自动排程系统保持紧密联系和实时通信，实现高效管理。图4为印染染化助剂系统示意图。

图4　印染染化助剂系统示意图

3.1.3　印染生产计划自动排程

设计印染生产计划排程的调度模型，创建原辅料需求量、机台设备特征、人员配备等参数与订单交货期、客户类型、成品类型、效率、效益以及印染生产流程特点等相关联的数学关系，设计高效算法确定最优生产计划，搭建支持多目标（包括订单交期、效益、效率、能耗等）、高效、可扩展（灵活定制调度目标和约束条件）的生产计划自动排程系统，解决现有生产调度方法在实际应用中的性能瓶颈，包括调度模型的扩展性、算法运行的高效性、系统部署的灵活性等问题，并通过应用于实际印染加工过程，增强了企业的自动化管理水平，在提升成品质量、保证订单交期、提高生产效率、增加效益的同时减少生产能耗。印染智能制造控制中心如图5所示。

图5　印染智能制造控制中心

3.2　管理模式创新

3.2.1　归纳基于互联网+印染数字化制造的管理模式研究模型

提出了印染数字化制造管理系统（HFIMS）的管理模型，如图6所示。

图6　HFIMS管理理论研究模型

模型提出在互联网+数字化制造等技术发展下的企业数字化制造活动为核心的企业管理的变革，从智慧型组织、企业间的生产协同、个性化定制与规模生产权衡、人机一体化的管理变革四个方面去指导企业如何借助互联网+数字化制造技术创新去实现企业的转型升级。

3.2.2　整理了基于此模型的数字化制造管理系统整体解决方案（图7）

图7　印染智能制造整体解决方案

（1）数字化生产力融入数字化制造管理系统平台。生产力数字化是印染数字化制造。生产力的数字化就意味着与生产制造相关的所有环节，比如工艺、计划、物流、仓储等都要实现各自的数字化。在使用ERP、PLM等软件时实现了所有软件的互联互通以及虚拟和现实的交互。生产力数字化使得企业的所有与生产相关的资源，都将虚拟成为网络世界中的一个个的服务。这些服务可以参与网络世界的整合和重组。生产设备之间也可以进行信息的交互与共享，这样所有融入这个网络世界的企业的制造效率都会得到相应的提高来缩短产品上市时间。要建立数字化工厂，就要使得原来的制造系统、设计系统、采购系统、物流系统、营销系统、仓储系统这些原先割裂的系统联系起来，需要让它们自动地进行数据交互和智能的交互判断。这将是工厂的未来模式。数字化工厂作为一个必经阶段，最后需要完全打通每个生产制造环节，这同样是一个漫长的建设过程。

（2）数字化的需求驱动数字化制造管理系统平台。顾客通过个性化定制服务来满足个性的需求。任何人都会得到完全不同的消费体验。这种量身定做，供需平衡的活动，也让生产企业完全可以按需生产，进而在整个社会经济运行过程中，实现供需的完美统一，保证市场经济稳定运行。个性化定制给顾客带来前所未有的美妙体验，顾客更倾向于将这种体验在朋友圈里分享，其传播的放大效应可以使得这种模式得到更快的推广。通过印染数字化制造管理系统（HFIMS）平台，华纺股份可以把这个定制化服务转化为系统可以自主辨识的定制任务，这些定制任务再根据系统的匹配、下达给所有提供生产力的单元进行设计、制造、配送等。

（3）数字化物料形成数字化制造管理系统平台的自主物流。通过物联网相关协议，华纺把所有的事物与Internet相连接，这里华纺采用多种传感器来感知事物，比如条码扫描枪、GPS系统、红外传感器、二维码生成器（QRCODE）识别装置、无线射频识别（RadioFrequencyIdentification, RFID）识别装置等。通过这些装置，实现数据的交互和通信来完成识别、确定位置、全程跟踪、监管和控制等功能。这样华纺就构建了一个万物互联的物联网络。任何事物在物联网上都能够不依靠人来互相沟通与交流。当系统的数字化物料可以被识别、定位、跟踪、监控和管理，HFIMS系统就可以通过计划任务去实现自组织物流。

（4）印染数字化制造管理系统平台的定制化自组织生产。印染数字化制造管理系统（HFIMS）相比于传统的信息管理系统来说，在自主能力上有了质的改变，能通过对数据的采集和分析，可以判断和处理业务过程中的问题，并对将来的工作进行规划。系统由多个相对独立的部分组成，并可以对这些独立部分进行最佳结构组织，形成可协同、可重构的能力，并便于扩充。此外，系统在学习能力和自我维护能力方面也有提升。因此，数字化工厂在人与设备的协同工作上取得了突破，本质上实现了人机交互。

4.对传统产业和管理模式进行改造后的成效

4.1　大幅度提升企业的产品质量和经济效益

在印染信息化技术实施后，人员精简，员工劳动强度降低，美化工作场所与环境，工作效率提高，品质得到提升。

4.1.1　成本降低

（1）生产周期缩短。平均缩短20%时间，至少可减少收款时间20%以及由此带来的资金占用成本。

（2）在制品流转加快。平均降低50%，可减少由此带来的在制品库存的资金积压。(www.daowen.com)

（3）库存减少。平均减少10%～20%，订单合理流转降低了成本的库存周期，同步降低了相应的资金成本。

（4）劳动力节约。平均作业效率提升20%，降低对作业人数的依赖，直接降低相应的人工成本支出。

（5）管理费用节约。实时的数据采集统计核算满足即时的管理需求，可平均降低一线员工、管理人员在原始记录、统计分析、核算等工作上80%的时间。

（6）品质提升。平均降低返修率5%～10%，减少了因工时浪费、产品料耗增加所带来的成本损失。

4.1.2　收入增长

（1）生产效率提升。平均效率增加20%，可为公司增加有效产出15%～20%，实现产值增加15%～20%。

（2）订单交率提升。可降低因延期和缺货所导致的销售损失，平均可提升准交率5%～10%。

4.2　实现节能减排、利于环境保护

能源消耗是印染成本的重要组成部分，准确及时地掌握每个订单、每个产品的能源消耗情况以及车间每台设备的能源消耗情况，有助于分析影响成本的主要因素，进而提升管理效率。系统的应用可以及时准确采集订单产品的能源消耗，为节约减排提供决策支持。

4.3　促进印染信息化技术发展，加速印染行业向精细化管理的过度

（1）管理层面。管理模式得到升级，通过数字化工厂系统的使用，改变滞后式管理模式为即时化管理，带动转型升级。

（2）顾客层面。工作效率的提升，出错率的降低，使客户抱怨减少，客户忠诚度增加，客户投诉率快速反馈，提高满意度。

（3）战略层面。信息系统的使用大大提升管理水平和工作效率，带动了企业核心竞争力的提升；数据准确率提升和信息流的加速对决策的准确制定提供了很大支持。

5.结论

由中国印染行业协会举办的2019年度“中国印染行业优秀面料”评选活动中，公司3套作品从参评的384个产品中脱颖而出，获得表彰。其中，浅墨化蝶面料产品获得一等奖，凤尾花面料和幻影面料获得二等奖，这也是公司面料产品再一次获得行业的表彰和认可。

创新是企业发展的不竭动力，是企业转型升级的重要保障。华纺在不断发展的同时，始终注重对产品的创新研发投入，建设工程技术研究院，成立创意中心，培养适应企业发展的技术型人才。提高新产品创新研发力度，使公司从跟着市场走逐渐转变为引领市场新趋势，提高了公司的综合竞争力，也为公司产品结构优化和产业升级奠定了基础。

二、案例分析思路与逻辑

1.启发思考题一

1.1　问题

华纺大力推动企业科技进步，用信息化改造生产流程，使企业综合竞争力明显增强，对企业管理也带来了革命性变化，华纺在技术创新上究竟实现了哪些突破？

1.2　分析思路

华纺在40年来印染生产精益管理的基础上，通过信息技术的创新与整合，开创了华纺印染生产管理的新模式。把客户需求作为管理创新的落脚点，工业化、信息化深度融合，高度集成，体现了企业从标准化生产转向大规模定制，从传统生产销售转向生产服务的转型升级。

1.3　理论依据及分析

两化融合是信息化和工业化的高层次的深度结合，是指以信息化带动工业化、以工业化促进信息化，走新型工业化道路；两化融合的核心就是信息化支撑，追求可持续发展模式。信息化与工业化主要在技术、产品、业务、产业四个方面进行融合。也就是说，两化融合包括技术融合、产品融合、业务融合、产业衍生四个方面。

技术融合是指工业技术与信息技术的融合，产生新的技术，推动技术创新。例如，汽车制造技术和电子技术融合产生的汽车电子技术，工业和计算机控制技术融合产生的工业控制技术。

产品融合是指电子信息技术或产品渗透到产品中，增加产品的技术含量。例如，普通机床加上数控系统之后就变成数控机床，传统家电采用了智能化技术之后就变成智能家电，普通飞机模型增加控制芯片之后就成为遥控飞机。信息技术含量的提高使产品的附加值大大提高。

业务融合是指信息技术应用到企业研发设计、生产制造、经营管理、市场营销等各个环节，推动企业业务创新和管理升级。例如，计算机管理方式改变了传统手工台账，极大地提高了管理效率；信息技术应用提高了生产自动化、智能化程度，生产效率大大提高；网络营销成为一种新的市场营销方式，受众大量增加，营销成本大大降低。

产业衍生是指两化融合可以催生出的新产业，形成一些新兴业态，如工业电子、工业软件、工业信息服务业。工业电子包括机械电子、汽车电子、船舶电子、航空电子等；工业软件包括工业设计软件、工业控制软件等；工业信息服务业包括工业企业B2B电子商务、工业原材料或产成品大宗交易、工业企业信息化咨询等。

华纺在管理创新方面的突出成果，主要表现在探索一条中国印染企业两化融合的发展路径，通过构建全流程数字化的印染生产管理模式，实现了印染企业基于数字化的系统创新，推动了生产模式向柔性化、智能化、精细化转变，增强了企业的发展动力和发展后劲，为印染行业工业化和信息化的深度融合树立一个标杆。公司推进全流程数字化的印染生产管理模式，提升企业综合竞争力，实现良好的经济效益、生态效益和社会效益，促进企业的可持续发展。

1.4　关键要点

（1）华纺通过破解全流程印染过程生产工艺参数自动在线监测与反馈控制技术难题，建立覆盖全流程生产过程的染整生产参数监控数据链和自积累工艺知识库。

（2）通过解决染化料助剂自动配送关键技术问题，建立了染化料助剂的自动配送平台，全面提升生产流程。

（3）设计了印染生产计划排程的调度模型。

2.启发思考题二

2.1　问题

从结果来看，数字化印染生产管理模式成为华纺培育竞争新优势的制胜秘诀，回顾整个改造升级的过程，其管理模式创新是如何实现的？

2.2　分析思路

任何管理创新的前提都是基于对形势和实践的分析，世界经济、国际市场走势仍然难以预料，长期积累的矛盾也在凸显。受东南亚等纺织印染的发展和欧美国家保护壁垒影响，未来印染企业的竞争会逐年进一步加强。因此印染企业的营利能力较弱，内部结构性、素质性矛盾凸显。目前我国多数印染企业存在生产效率不高、产品质量容易波动、产品单耗较高、环保压力较大及员工流动性大等现象，造成印染企业利润率低，必须转型升级。华纺在自身40年来印染生产精益管理的基础上，通过信息技术的创新与整合，开创了华纺印染生产管理的新模式。

2.3　理论依据及分析

生产管理是计划、组织、控制生产活动的综合管理活动。通过合理组织生产过程，有效利用生产资源，经济合理地进行生产活动，以达到预期的生产目标。

数字化需求系统综合整理企业需求和消费者需求，自组织协同系统协调组织生产力环节，ERP实现全流程监管……华纺正是从生产的每一个环节进行管理创新。

“互联网+”是利用信息通信技术以及互联网平台，让互联网与传统行业进行深度融合，创造新的发展生态，充分发挥互联网在资源配置中的优化和集成作用。互联网+数字化制造技术的发展允许从智慧型组织、企业间的生产协同、个性化定制与规模生产权衡、人机一体化的管理变革四个方面去指导企业如何借助互联网+数字化制造技术创新去实现企业的转型升级。

“十一五”印染行业规划，以提高印染产品质量、推行节能降耗技术、强化环境保护为原则，推行环保、节能、清洁生产印染加工技术，实现印染行业污染防治从“末端治理”向“源头预防”转变；加大环境执法力度，淘汰高耗能、高污染和废水治理达不到要求的落后工艺装备和印染企业。华纺准确及时地掌握每个订单、每个产品的能源消耗情况以及车间每台设备的能源消耗情况，有助于分析影响成本的主要因素，进而提升管理效率。系统的应用可以及时准确采集订单产品的能源消耗，为节约减排提供决策支持。

2.4　关键要点

（1）ERP与生产一线融合，实现无缝对接。紧密围绕客户需求，通过物联网（IOT）和集散控制（DCS）技术管控生产过程的运行情况，通过高级计划排程系统（APS）技术，对生产任务进行排程，印染生产过程全面监控，实现了全流程印染生产数字化控制。具体表现在：建立了染整生产参数监控数据链、自积累工艺知识库和相关数据分析模型，实现了生产参数实时快速在线监测及反馈控制；全面提升染化料助剂生产流程的自动化程度，实现了染化料助剂精准自动配送；设计了印染生产计划排程的调度模型，在生产计划自动排程方面实现管理突破。

（2）构建了HFIMS模型，实现了人机料物环的互联互通。华纺围绕顾客需求，全面构建智能制造模式，推动了企业管理的变革。对生产制造相关的所有环节，如工艺、计划、物流、仓储等数字化，并实现了信息的交互与共享，为顾客提供个性化定制；构建物联网，实现了自组织物流；通过数字化，人与设备的协同取得突破，推动了企业由生产型向服务型制造的转变。

（西安工程大学：郭伟教授、姜铸副教授）