基于科学排单对印染企业节水减排的应用研究

论文总字数：14913字

目 录

1绪论 1

1.1印染企业目前的问题简介 1

1.2印染生产的特点 1

1.3印染流程 2

1.4印染水的消耗 3

1.5生产调度理念 4

1.6优化生产调度方面的研究进展 4

1.7本文的研究目的及研究内容 5

2应用研究 6

2.1排单问题的研究分析 6

2.2调度问题的表述和方法 6

2.3现有企业的生产调度方式 6

2.4优化之后生产调度策略 7

2.5订单及生产约束条件 7

2.6对约束条件进行公式化定义 7

2.7确定算法 8

2.8数据库的建立 8

2.8.1 订单数据库 9

2.8.2客户数据库 9

2.8．3辅助数据库 9

2.9程序编辑 10

3实例计算 11

3.1实例描述 11

3.2订单分析 12

3.3结果表述 14

4总结与展望 15

4.1结论 15

4.2展望 15

参考文献 16

致谢 17

基于科学排单对印染企业节水减排的应用研究

宦海涛

，China

Abstract：Textile printing and dyeing industry in China's manufacturing industry occupies an important position, dyeing processing is its core processes, but also a key step in the production of pollution. In most of the small and medium-sized printing and dyeing enterprises in the textile printing and dyeing scheduling mostly using artificial scheduling, skilled workers with years of experience in the production of dyeing tank, this method is not feasible in the case of small orders. However, when the batch of textile products to be arranged in a large number of increase, the workers experience has not been able to solve the problem, so that the tank capacity cannot be fully applied and produce the number of excess dye tank, resulting in a large number of pollution and waste of water resources. In view of this situation, after reviewing a large number of documents, this paper analyzes the various production constraints that need to be considered in the process of dyeing and finishing, and establishes the corresponding mathematical model according to the constraint conditions, and tries to use the C language knowledge To be programmed to achieve practical results.

Key words ：printing and dyeing water - saving ； vat scheduling ； cylinder scheduling order

1绪论

1.1印染企业目前的问题简介

随着大众思想观念的越来越开放，人们对穿着的要求越来越高，式样颜色的要求也各异，这大大促进了印染企业的发展，这样看来对于一些纺织企业在国民生产中占重要比例的发展中国家如中国，印度等等国家来说无疑是有利的，然而事物的两面性也是不可忽略的，其中由纺织印染企业快速发展所带来的最大的两个问题就是水资源的大量消耗和浪费以及印染废水所带来的的环境污染问题。水资源和能源深度利用等技术手段落后的现状，已构成对我国自然生态环境的巨大威胁^[1]。

据相关研究数据表明印染水资源的消耗量约占整个纺织业的80%，然而其回用率竟然还不足10%^[2]，一方面是过程中的不可回收消耗和较难处理回收的废水，另一方面却是不科学安排所带来的浪费。其中第一个方面的问题需要各方面的专业人才去探索与研究，短时间内无法取得重大突破，然而第二个方面的问题却可以使用一些科学的方法，不能说是避免浪费，但却能够大大降低其消耗量。

1.2印染生产的特点

印染企业的生产与其他的如制药，石油化工等产业类似，其生产种类繁多，以完全面向订单为基本生产要求，这是批处理间歇过程鲜明特点。同时印染企业还有一些独有的特点，总结如下：

（1）专业性强 各面料材质的出现，使得各单个印染厂不可能面面俱到地负责所有材质地印染，于是更具材料的不同可以划分出如棉织物印染厂，丝织物印染厂，针织物印染厂等等不同的类型，这种专业性地划分生产模式提高了企业对单个方向的深入研究，有效的提高了企业的竞争力，同时也促进了对产品档次的提升。

（2）印染花色变化快 改革开放以来，带来的是人心思变以及开阔的眼界，同时更有张扬的个性，以及审美的不断变化。“过时”一词对企业是致命的打击，所以力求多元化生产，满足各种阶层的对应需求是当前的印染企业迫切需要做得。

（3）多变的流程 印染类型的不同使得其工艺流程各具鲜明的特色，整个生产就是各个流程之间相互影响相互交叉的结果，然而再怎么多变也改变不了那长长的生产流程，这是它们之间的共性。

（4）品种多，批量多，单种需求量小 印染企业的这种面向订单面向客户的生产方式决定它的这种特性。

（5）大量的能耗和废水排放 印染工序中需要消耗大量的水以及染色药剂，最后对生产废水的排放，还有织物干湿处理以及相关工序的能耗，这种种都是对可持续发展的一种挑战。

1.3印染流程

除去一些特殊的印染技巧外，整个印染过程大概可以分为三部分（1）前处理（2）染色过程（3）后期整理，其中前处理过程又分为退浆，煮练，漂白，丝光等过程^[3]。起流程图如下图1所示^[4]

1.前处理 ：将经过处理白纱线,经过煮练、漂白、丝光等前处理工序在染缸中进行处理。采用化学助剂处理纱线,去除纱线上的各种杂质，使得纱线变得洁白柔软，同时具备良好的润湿性能。

2.染色：经过前处理的纱线,浸入染液中,通过吸附、扩散、固化等物理化学变化,使染料渗透于纱线中,成为色纱线。

3.后整理：经过染色后的纱线,加入新的后整理助剂处理,能增加纱线柔软性以改善织物手感、提高纱线色牢固度以改善织物外观,并可以防臭、防菌、防起球等。

图1染纱工艺流程图

1.4印染水的消耗

印染产物的多种多样意味着其生产方式多变性，就目前的印染企业中常用的染色方式主要分为轧染和浸染两种，其中浸染方式以其适用于少批量多种染色的特性而为大部分中小型印染厂所采用，并且绳染和卷染都是其中的分支，而轧染方式更适用于大批量的生产。本文主要讨论研究对象为使用浸染方式生产的中小型印染企业，如图二是某印染厂的水消耗示意图^[5]，据相关数据显示前处理和染色过程约占印染水资源消耗总量的四分之三，而这其中染色洗涤水就占了三分之一左右。在对印染过程的水消耗量和废水排放量的分析中，我们可以发现在染色过程中的水消耗量和废水排放都占较大的比重。

140t/d

100t/d

770t/d

910t/d

380t/d

120t/d

680t/d

800t/d

1480t/d

7t/d

50t/d

43t/d

消耗水

自来水

污水

软水

图2水消耗示意图

在我国纺织印染厂大都集中在江苏、广东、浙江、山东、福建等产业集中群分布较广的地区，而这其中中小型企业占了绝大部分比例^[6]。对于浸染方式来说，最重要的工具要数染缸了，前面提到过浸染方式的优点是少量多种，而其优点正是由于染缸容量的多样性。对于大部分中小型印染厂来说，大批量的订单很少，多的是颜色各异，数量不多的小订单。需求决定生产，染色车间一般都有各种容量的染缸，一般企业接到订单后都是根据当前的生产状况让有经验的技术工人进行简单的人工排单，这是目前大部分中小型印染企业的生产状态。

基于目前的这种依靠有经验的技术工人的人工排产方式，我们可以发现其过程不仅费时、费力，而且由于思维的局限性再有经验的工人也不可能考虑到影响排单的种种因素。目前是一个信息化，智能化，自动化的的时代，如果能通过对计算机的控制实现染缸排产的自动化,严格考虑生产过程中的各种影响因素，我们就可以对生产过程进行进一步深化了解与控制,进一步提高印染企业信息化水平。

1.5生产调度理念

由对印染企业进行信息化和智能化的研究，一些人提出可以沿用生产调度这一科学理念。生产调度是指在一定的时间内，对目前现有的可用资源进行科学的分配和以及对生产过程任务的排序和分配，最终来达到一些预定性的功能及性能指标。简单的说，生产调度问题就是按时间分配资源来完成任务的问题。批量处理（间歇）过程就是其中的一方面，它以高度的灵活性广泛应用在制药、精细化工、印染和食品等生产行业中。它满足设备投资小、生产更新快、产品批量小、多品种、高附加值、系列化等要求。随着市场竞争的日益激烈和客户需求的多样性和变化性,批处理（间歇）过程己成为现代工业过程的一个重要分支。而在印染过程这一方式的更是被广泛地应用着，印染工序中织物通常使用间歇性容器染色，即织物浸泡在具有染料和辅助剂的容器中，同时跟着染色液体旋转。染色比例是重要参数，染色一批量的布总是需要多个步骤。 为提高染色质量，企业总是增加淡水消耗，造成大量的水资源浪费，大量排放出高化学需氧量（COD）的废水。 如何保证产品质量和高效率以及减少各种资源的消耗尤其重要。

已经表明，优化生产调度可以减少污染物的原始和过程排放，在很多领域都能应用诸如能源，化学，建筑和机械制造等^[7]。广泛研究采用优化生产调度方式，节约洗涤水，提高废水回用效率。 一些人提出，染色过程不应单独处理，而应进行混合处理。

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