高端紡織裝備由何突破？東華大學機械工程學院院長陳革談高端紡織裝備發展

本刊記者　墨影

高端紡織裝備由何突破？東華大學機械工程學院院長陳革談高端紡織裝備發展

本刊記者墨影

陳革

相對其他行業的機械裝備而言，紡織機械具有科技含量高、品種繁多、性能各異、連續運轉的鮮明特點。然而，隨著科學技術的發展和終端產品的需求轉變，紡織機械的發展迎來了新的市場挑戰。

東華大學機械工程學院院長陳革認為，高端紡織裝備技術是實現紡織工業數字化、智能化、綠色化的重要載體，是支撐我國紡織工業由勞動密集型、資源消耗型產業轉向技術密集型、資源節約型、環境友好型產業的關鍵保障。

陳革認為，高端紡織裝備在實現紡織工藝的功能目標外，還具有高速、高效、柔性、節能、環保、集成、可靠、穩定、數字化、智能化、高附加值等相關特征。其中，“高速、高效”通常涉及機械動力學、機械摩擦學等理論問題；“節能、環?！蓖ǔＥc紡織工藝的革新相關；“數字化、智能化”與機電一體化技術、計算機技術、信息技術相關；高端紡織裝備“可靠性、穩定性”一般與材料質量、制造精度關系最大，還須在設計、制造、外協、外購、裝配、工藝服務等多方面實施可靠性系統工程來保障。

高端紡織裝備的設計理念及趨勢

陳革認為，高端紡織裝備的設計理念及趨勢大致體現在以下方面：第一，基于紡織新工藝進行裝備設計。

紡織新工藝、新原理的出現為現代紡織裝備的設計帶來了全新的變革。例如，當某種物質被壓縮到其臨界壓力和加熱到臨界溫度之上時，其性質位于典型氣體和液體之間，并兼具兩者的優點，基于此的“超臨界CO2流體染色”可以被印染行業利用其高度擴散性將染料滲透到纖維內部進行染色，實現低能耗、零排放。

陳革認為，紡織工藝研究及應用與紡織裝備開發的高度融合不僅可以提升紡織裝備的研發效率和質量，也能夠促進紡織工藝的應用。現在紡織機械的制造商中并不缺乏工藝與裝備結合開發的成功案例。比如，常州市第八紡織機械有限公司在開發出多軸向經編機后，成立了生產多軸向經編布的企業，開發的新設備在自己的企業先試用，待成熟后再推向市場；同樣在經編領域，福建鑫港原來是生產花邊的企業，在對進口賈卡經編機進行維修改造的基礎上，開始研制花邊機設備，成立了紡織機械公司；經緯紡機以生產棉紡成套設備為主，在無錫特別建立了四萬錠的紡紗廠作為新產品的試驗中心。

第二，紡織裝備的基礎理論支撐高端紡織裝備的開發。

紡織裝備的基礎理論是高端紡織裝備開發萬變不離的“宗”，紡織裝備涉及的諸多技術問題，都與相關的基礎理論緊密相關。例如，紡織機械要解決的高速化涉及到機械動力學；關鍵零部件的壽命涉及到“纖維-金屬”、“纖維-陶瓷”的磨損機理；紡織材料烘干設備涉及到傳熱動力學……“實現設備的高端升級，基礎理論必須要把握準、研究透?！标惛飶娬{。

第三，工藝集成化系統設計。

在紡織裝備的設計中，可以充分考慮工藝集成化問題，將單機集成為系統，可以減少物流環節和勞動用工。例如，前紡成套設備與梳棉機集成為清梳聯、細紗機與絡筒機集成為細絡聯、粗紗機與細紗機集成為細絡聯等等，這是紡織行業踐行自動化、邁向智能化的重要基礎。

第四，紡織裝備的模塊化設計。

模塊化設計將有效增強紡織裝備的品種適應性，也更有利于專業化協作生產。例如，棉、毛、麻、絲在織造過程中最主要的區別就在打緯機構上，織機打緯機構的模塊化設計就更有利于“一機多用”。

第五，光、機、電、氣技術的應用。

光、機、電、氣技術的廣泛應用能夠為紡機裝備的新產品開發和技術改造提供豐富的路徑和選擇。例如，圖像檢測、光電檢測等就成功應用到了三維人體測量、織機的稀密路檢測、異纖檢測系統等方面；多電機協同控制技術的應用，可以大大簡化漿紗機、染整設備、地毯設備的機構，提高其數字化水平。

第六，適應裝配的設計。

很多紡織裝備具有多單元化的特征，我們發現這樣一種現象：同樣的設計和制造，但各單元的工況卻呈現出不一致性。經分析，原來是各單元的裝配精度不一致。因此，我們應該通過合理的設計，有效減少裝配對人工的依賴，降低裝配的難度和隨機性，降低人為因素對裝配精度的影響，盡量少用專用安裝工具也能夠保證產品的同一性和可靠性。

第七，專利戰略和創新軟件的應用。

我國紡織裝備生產企業在新產品開發過程中，應該重視應用專利戰略，保護知識產權，規避專利，可以運用商業化的創新軟件，為產品的創新設計提供新的設計思路和方案，這是目前最為有效實用的規避專利的手段。

第八，基于新材料的應用設計。

在紡織裝備領域，有大量損耗大、利潤高的關鍵零部件和專件。提高紡織裝備關鍵零部件和專件的性能和壽命，是我國紡織機械行業亟待解決的問題。以紡織陶瓷、輕質高強復合材料為代表的新材料，在實現紡織裝備的高速高效，提高紡織裝備關鍵零部件和專件的性能和壽命方面，具有廣闊的應用前景。

我國實現智能紡織的途徑

智能化程度的高低是衡量紡織機械裝備技術水平的重要指標。陳革認為，德國“工業4.0”將信息通訊技術、網絡空間系統、信息物理系統相結合，發展智能制造的思路足以給中國紡織行業更多的啟示。

“‘工業4.0’中，智能工廠包括智能生產設施和存儲系統，能夠相互獨立地自動交換信息、觸發動作和控制；智能產品就是通過獨特的形式加以識別、可以隨時被定位、并能知道它們的歷史、當前狀態；信息的連接與集成主要涉及產成品間信息的橫向集成、分散設備間信息的橫向集成，以及現場層與MES層的信息縱向集成，可實現從下訂單直到外運物流，以及端到端工程貫穿整個價值鏈的信息集成。”陳革詳細闡述道。

其實，我國紡織業并不缺乏“橫向聯接”的成功案例。例如，“滌綸長絲產品的檢驗、倉儲、包裝生產線”可按長絲的染色性分等包裝交付給不同用戶，使供給用戶的產品染色一致性得到成倍的提升；“筒子紗數字化染色車間”生產的筒子紗，其染色一次符樣率提高到96%以上，產品色差缸差由傳統工藝的4級提高到4.5級以上，指標遠優于國內外其他產品的水平；“棉紡數字化車間”除主機智能化外，還包括車間環境智能監控系統、智能物流系統、數據智能分析預測系統等，將使噸紗綜合能耗降低15%以上，使萬錠勞動生產率提高70%以上。數字化、網絡化、智能化制造的效果在紡織工業中的作用已經初顯。

陳革認為，通過整體布局、分段實施，全面打通紡織工業從化纖生產到紡紗、織造、染整和成衣數字化網絡化智能化制造的全過程，還要把握與智能移動、智能物流、智能建筑、智能電網無縫聯接。如：可將“滌綸長絲產品的檢驗、倉儲、包裝生產線”向上延伸，實現紡絲的自動落絲餅、絲餅的物流自動輸送，并增加智能傳感裝置，可使每個絲餅不僅有染色性信息，還具有絲的纖度、強力及均勻度等指標信息，并可標明每個絲餅加工路徑及時間等，使絲餅成為一個智能產品。將各項指標進行綜合分級，可對用戶的后續加工工藝給予指導。

總之，高端紡織裝備的發展道路依然任重道遠，需要產業鏈條上的各個主體積極思變，也需要從設計到生產的各個環節踏實踐行。