高端纺织装备由何突破？东华大学机械工程学院院长陈革谈高端纺织装备发展

本刊记者　墨影

高端纺织装备由何突破？东华大学机械工程学院院长陈革谈高端纺织装备发展

本刊记者墨影

陈革

相对其他行业的机械装备而言，纺织机械具有科技含量高、品种繁多、性能各异、连续运转的鲜明特点。然而，随着科学技术的发展和终端产品的需求转变，纺织机械的发展迎来了新的市场挑战。

东华大学机械工程学院院长陈革认为，高端纺织装备技术是实现纺织工业数字化、智能化、绿色化的重要载体，是支撑我国纺织工业由劳动密集型、资源消耗型产业转向技术密集型、资源节约型、环境友好型产业的关键保障。

陈革认为，高端纺织装备在实现纺织工艺的功能目标外，还具有高速、高效、柔性、节能、环保、集成、可靠、稳定、数字化、智能化、高附加值等相关特征。其中，“高速、高效”通常涉及机械动力学、机械摩擦学等理论问题；“节能、环保”通常与纺织工艺的革新相关；“数字化、智能化”与机电一体化技术、计算机技术、信息技术相关；高端纺织装备“可靠性、稳定性”一般与材料质量、制造精度关系最大，还须在设计、制造、外协、外购、装配、工艺服务等多方面实施可靠性系统工程来保障。

高端纺织装备的设计理念及趋势

陈革认为，高端纺织装备的设计理念及趋势大致体现在以下方面：第一，基于纺织新工艺进行装备设计。

纺织新工艺、新原理的出现为现代纺织装备的设计带来了全新的变革。例如，当某种物质被压缩到其临界压力和加热到临界温度之上时，其性质位于典型气体和液体之间，并兼具两者的优点，基于此的“超临界CO2流体染色”可以被印染行业利用其高度扩散性将染料渗透到纤维内部进行染色，实现低能耗、零排放。

陈革认为，纺织工艺研究及应用与纺织装备开发的高度融合不仅可以提升纺织装备的研发效率和质量，也能够促进纺织工艺的应用。现在纺织机械的制造商中并不缺乏工艺与装备结合开发的成功案例。比如，常州市第八纺织机械有限公司在开发出多轴向经编机后，成立了生产多轴向经编布的企业，开发的新设备在自己的企业先试用，待成熟后再推向市场；同样在经编领域，福建鑫港原来是生产花边的企业，在对进口贾卡经编机进行维修改造的基础上，开始研制花边机设备，成立了纺织机械公司；经纬纺机以生产棉纺成套设备为主，在无锡特别建立了四万锭的纺纱厂作为新产品的试验中心。

第二，纺织装备的基础理论支撑高端纺织装备的开发。

纺织装备的基础理论是高端纺织装备开发万变不离的“宗”，纺织装备涉及的诸多技术问题，都与相关的基础理论紧密相关。例如，纺织机械要解决的高速化涉及到机械动力学；关键零部件的寿命涉及到“纤维-金属”、“纤维-陶瓷”的磨损机理；纺织材料烘干设备涉及到传热动力学……“实现设备的高端升级，基础理论必须要把握准、研究透。”陈革强调。

第三，工艺集成化系统设计。

在纺织装备的设计中，可以充分考虑工艺集成化问题，将单机集成为系统，可以减少物流环节和劳动用工。例如，前纺成套设备与梳棉机集成为清梳联、细纱机与络筒机集成为细络联、粗纱机与细纱机集成为细络联等等，这是纺织行业践行自动化、迈向智能化的重要基础。

第四，纺织装备的模块化设计。

模块化设计将有效增强纺织装备的品种适应性，也更有利于专业化协作生产。例如，棉、毛、麻、丝在织造过程中最主要的区别就在打纬机构上，织机打纬机构的模块化设计就更有利于“一机多用”。

第五，光、机、电、气技术的应用。

光、机、电、气技术的广泛应用能够为纺机装备的新产品开发和技术改造提供丰富的路径和选择。例如，图像检测、光电检测等就成功应用到了三维人体测量、织机的稀密路检测、异纤检测系统等方面；多电机协同控制技术的应用，可以大大简化浆纱机、染整设备、地毯设备的机构，提高其数字化水平。

第六，适应装配的设计。

很多纺织装备具有多单元化的特征，我们发现这样一种现象：同样的设计和制造，但各单元的工况却呈现出不一致性。经分析，原来是各单元的装配精度不一致。因此，我们应该通过合理的设计，有效减少装配对人工的依赖，降低装配的难度和随机性，降低人为因素对装配精度的影响，尽量少用专用安装工具也能够保证产品的同一性和可靠性。

第七，专利战略和创新软件的应用。

我国纺织装备生产企业在新产品开发过程中，应该重视应用专利战略，保护知识产权，规避专利，可以运用商业化的创新软件，为产品的创新设计提供新的设计思路和方案，这是目前最为有效实用的规避专利的手段。

第八，基于新材料的应用设计。

在纺织装备领域，有大量损耗大、利润高的关键零部件和专件。提高纺织装备关键零部件和专件的性能和寿命，是我国纺织机械行业亟待解决的问题。以纺织陶瓷、轻质高强复合材料为代表的新材料，在实现纺织装备的高速高效，提高纺织装备关键零部件和专件的性能和寿命方面，具有广阔的应用前景。

我国实现智能纺织的途径

智能化程度的高低是衡量纺织机械装备技术水平的重要指标。陈革认为，德国“工业4.0”将信息通讯技术、网络空间系统、信息物理系统相结合，发展智能制造的思路足以给中国纺织行业更多的启示。

“‘工业4.0’中，智能工厂包括智能生产设施和存储系统，能够相互独立地自动交换信息、触发动作和控制；智能产品就是通过独特的形式加以识别、可以随时被定位、并能知道它们的历史、当前状态；信息的连接与集成主要涉及产成品间信息的横向集成、分散设备间信息的横向集成，以及现场层与MES层的信息纵向集成，可实现从下订单直到外运物流，以及端到端工程贯穿整个价值链的信息集成。”陈革详细阐述道。

其实，我国纺织业并不缺乏“横向联接”的成功案例。例如，“涤纶长丝产品的检验、仓储、包装生产线”可按长丝的染色性分等包装交付给不同用户，使供给用户的产品染色一致性得到成倍的提升；“筒子纱数字化染色车间”生产的筒子纱，其染色一次符样率提高到96%以上，产品色差缸差由传统工艺的4级提高到4.5级以上，指标远优于国内外其他产品的水平；“棉纺数字化车间”除主机智能化外，还包括车间环境智能监控系统、智能物流系统、数据智能分析预测系统等，将使吨纱综合能耗降低15%以上，使万锭劳动生产率提高70%以上。数字化、网络化、智能化制造的效果在纺织工业中的作用已经初显。

陈革认为，通过整体布局、分段实施，全面打通纺织工业从化纤生产到纺纱、织造、染整和成衣数字化网络化智能化制造的全过程，还要把握与智能移动、智能物流、智能建筑、智能电网无缝联接。如：可将“涤纶长丝产品的检验、仓储、包装生产线”向上延伸，实现纺丝的自动落丝饼、丝饼的物流自动输送，并增加智能传感装置，可使每个丝饼不仅有染色性信息，还具有丝的纤度、强力及均匀度等指标信息，并可标明每个丝饼加工路径及时间等，使丝饼成为一个智能产品。将各项指标进行综合分级，可对用户的后续加工工艺给予指导。

总之，高端纺织装备的发展道路依然任重道远，需要产业链条上的各个主体积极思变，也需要从设计到生产的各个环节踏实践行。