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我国棉纺织行业智能化发展的几点思考

更新时间:2009-03-28

1 棉纺织行业智能化发展的迫切性

近年来,我国纺织原料、生产用工、环保管理等成本因素持续上升,棉纺织企业生存压力不断加大。与此同时,科学技术的不断进步也为传统的棉纺织行业提供了新的发展契机。引入基础研究领域最新成果和相关行业先进技术,转变传统的生产模式为智能化生产模式,是棉纺织企业生存发展的一条有效途径。因此,棉纺织行业智能化问题已经成为当前业界倍受关注的热点问题。高科技先进技术应用含量决定着行业发展与产品创新的趋势和前景,在此背景下,棉纺织行业智能化是保持传统行业长盛不衰的必然选择,其意义不言而喻。

就棉纺织行业而言,智能化升级的基础是生产装备自动化、生产过程连续化、生产管理信息化的应用和发展。棉纺织行业智能化是一项复杂的系统工程,它不仅仅取决于纺织学科的技术进步,更重要的是必须做好相关学科高新技术交叉融合这篇大文章。现代通信与信息技术、数字化网络技术、先进传感技术、现代生物技术等新兴学科的技术创新为传统纺织行业的智能化升级提供了必要的技术支撑。目前,棉纺织行业智能化仅仅处于起步阶段。科学技术的发展是无止境的,棉纺织行业自动化的升级版是智能化,而智能化的升级版是智慧化。棉纺织行业智能化是自然科学新技术的综合应用成果,而智慧化还需要把哲学、社会学、心理学等融为一体。

智能化是现代纺织企业技术进步的一项重要标志。生产装备智能化的优势体现在减少用工,降低劳动强度,改善操作人员作业环境,实现环保、节能的绿色发展理念。生产过程智能化的优势体现在提升故障诊断能力,提高设备的可靠性和稳定性,节约维修保养成本。生产工艺智能化可在线跟踪制品状态,保证最优工艺条件,提高工作效率和产品质量。纤维原料和纺织产品的智能化则有效提升了纺织产品的功能性,不但满足了现代生活中人们的衣着需求,更重要的是扩展了装饰用纺织品和产业用纺织品的应用领域,能为一些新兴产业和高新技术领域做出重要贡献,使古老的传统纺织产业有机会跻身高新技术产业领域,焕发出勃勃生机。

2 棉纺织装备智能化的发展

2.1 装备智能化的发展现状

我国纺织机械行业,特别是棉纺织机械板块,经过近年来的快速发展,设计制造水平迈上了新台阶,大部分产品已经接近甚至达到国际先进机型水平,完全有能力为棉纺织企业提供机械性能稳定、工艺性能可靠的成套棉纺织装备。其中设备自动化水平有了大幅提升,初步进入了纺织机械智能化的新时代[1]。在环锭纺纱领域,梳棉、并条、精梳工序实现了自动落筒功能;粗纱、细纱工序实现了自动落纱工功能;络筒工序实现了自动换纱管和自动接头功能。在新型纺纱领域,转杯纺纱机、喷气涡流纺纱机也实现了断头自动接头功能。另外,为保证产品质量,在开清棉、梳棉以及并条工序相继配置了自调匀整装置;在开清棉和络筒工序配置了异纤检测清除装置。在未配置集体落纱系统的细纱机上,配置了落纱机器人。在验布工序,配置了疵点自动识别和处理系统。这些技术进步的直接效果就是能够减少操作用工,降低劳动强度,实现文明生产,同时有利于生产过程的信息化管理。

然而,自动化不等于智能化。自动化是指设备、系统或过程(包括生产过程和管理过程)按部就班地按照人们预先设定好的程序去工作,实现预期的目标过程,没有判断能力和决策能力。而智能化则具有感知能力、记忆和思维能力、学习和自适应能力、行为决策能力等4个特征,不但能够实现预先设定的目标过程,而且能随着外界条件变化不断地修正和优化目标过程[2]。可以这样认为,自动化是智能化的基础,而智慧化则是智能化的高级阶段。据此作为界定依据,目前棉纺织设备自动化(包括某些机构、装置和系统的自动化)还没有完全上升到智能化程度。但令人振奋的是,部分装置和系统已具备智能化元素,开清棉流程中配置的异纤检测清除装置,自动络筒机上电子清纱器扩展的异纤检测清除功能,能够自动识别纺纱原料中混入的异纤并具有自动清除功能;梳棉和并条工序配置的自调匀整装置,能够根据喂入品或输出品的线密度(粗细或厚度)变化,适时调整牵伸倍数,从而使输出条子的线密度保持均匀一致;另外细纱落纱机器人、粗纱落纱机器人和筒纱包装机器人也具有一定智能化程度。

2.2 装备智能化发展的有关思考与建议

智能纺织品是将电子、化学、生物、医学等多学科相关技术融合到纺织品中,使其能够感知外部环境(如温度、湿度、光线、压力等因素)的变化,并能做出相应的响应而具有某种功能性,同时保留了纺织材料、纺织品风格和技术性能的一类纺织品。智能纺织品一般都具有传感功能、反馈功能、响应功能、自诊断功能、自修复功能、自调节功能等6项特征。目前有两种设计思路:一是多功能复合;二是仿生设计。有3种实现途径:一是开发出智能纤维再进行纺织加工;二是把智能材料微胶囊化或制成粉体,再通过染整加工或涂层工艺附着到纺织品表面;三是利用嵌入方式将电子线路板或相关元器件置入织物之中[6]。智能纺织品根据其智能程度分为3类:第1类仅仅具有感知外界环境和刺激功能,称为消极智能纺织品;第2类具有感知外界环境和刺激并做出相应反应功能,称为积极智能纺织品;第3类不仅具有感知外界环境和刺激并做出相应反应功能,而且还具有动态自适应功能,称为高级智能纺织品[7]

通过式(3)可以计算获得外部电感的数值。经计算获得1 580 MHz与1 220 MHz中心频率对应的外部电感分别为0.359 7 nH和1.245 5 nH。由于该电感的数值较小,需要采用如图5所示的微带线模型计算微带线长度来替代管脚间的电感。表1为计算所得的微带线各项参数。

3 棉纺织生产工艺技术智能化的发展

3.1 生产工艺技术智能化的发展现状

棉纺织生产工艺技术智能化问题,说到底就是要实现纺织企业对纺织产品的智能制造,包括建设“棉纺织智能化生产线”,开展“在线工艺适时调整和质量监控”,实行“原料、在制品的智能化管理和智能化仓储”等一系列内容。推进纺织智能化工厂(车间)建设,通过智能化生产和信息化管理,可以有效提高企业劳动生产率,缩短产品开发周期,提高产品质量稳定性。实现棉纺织企业的智能制造,除了相关学科先进技术的外部助力,更重要的是棉纺织行业自身的技术进步。开清棉和梳棉工序的连接(清梳联技术)、细纱机和络筒机的连接(细络联技术)、精梳准备设备到精梳机的棉卷自动运输、粗纱机到细纱机的粗纱管自动运输,实现了工序间的连续化;转杯纺纱机、喷气涡流纺纱机等新型纺纱技术的成功应用,缩短了传统纺纱工艺流程。这些都为棉纺织企业智能制造奠定了坚实的技术铺垫。

对于传统的棉纺织行业而言,实现自动感知、智慧决策、优化执行的智能制造目标,并非遥不可及。“纺纱工艺管理与纱线质量预报系统”能基于纺纱品种质量要求和库存原料储备信息完成自动配棉方案,并根据配棉方案中纤维原料性能制定出具体的纺纱生产工艺参数。“USTER RING EXPERT环锭纺专家系统”能够在线跟踪细纱机每一个纺纱锭位,对目标管纱进行识别、记录和管理,有利于问题管纱的锭位追溯和对位检修。“USTER QUANTUM EXPERT 3型络筒专家系统”能够逐个收集整理络筒机清纱器的信息数据,分析优化工艺参数,控制机台运行状态,平衡纱线质量和络筒效率[3]。“筒纱智能包装物流系统”配置自动导引小车和机器人,自行完成包装、码垛、入库、出库作业,全程无需人工直接参与,属真正的无人智能包装运输系统[4]。“喷气织机纬纱实时控制系统”通过纬纱瞬时飞行速度和在梭口中的位置,对引纬过程中的主喷嘴和辅助喷嘴的持续喷气时间和喷气压力进行实时调整,是引纬工艺实践经验的知识库集成。“LUWA空调自动控制系统”可以灵敏感应车间温湿度变化情况,做到快速反应,智能调节,确保车间温湿度恒定,真正实现了纺织空调系统无人值守[5]

3.2 生产工艺技术智能化发展的思考与建议

就纺织生产工艺和产品质量管理而言,由于棉纺织生产工艺流程相对较长,实现全流程智能化,不可能一蹴而就,可以考虑优先解决那些具有研究基础的共性问题。建议进一步完善提升“纺纱工艺管理和纱线质量预报系统”的功能扩展和智能化程度,加快普及应用。加强“浆料自动称重调浆和浆纱工艺自动调整系统”、“布面疵点识别和修复系统”、“纺织车间温湿度分区检测与调节系统”等课题的智能化研究攻关。另外,由于纺织装备性能的快速提升,为棉纺织生产采用先进工艺奠定了设备基础,在积极推广普及“系统工程棉纺工艺学”、“前纺重定量,细纱大牵伸”等先进纺织生产工艺的实践中,努力提升其智能化程度,或许是当前一个投资少、周期短、见效快的研究选题。

试验采用随机区组设计,每个试验点设3个处理,3次重复。以供试果树规格为基础,每个小区5株,且植株的树龄、树势和产量相对一致,具体试验处理如下,处理1:施用腐植酸螯合肥;处理2:与处理1等养分含量不含腐植酸的普通肥料(金正大复合肥15-15-15、普通尿素46.6%、全胜钾50%),施肥时期、方法与处理1相同;处理3:常规施肥(仅不施膨大肥,其他用肥按当地习惯施肥进行,施用肥料:金正大复合肥15-15-15、商品有机肥)。不同处理施肥量如表2所示。

展望未来,智能化棉纺织企业将会实现纺织全流程数字化监控和智能化管理(包括产品设计和工艺设计智能化、半制品质量在线检测与位置追踪、产品缺陷的自诊断功能与自修复功能、工艺参数在线优化与智能化调整等),纺织生产企业间信息互联互通(包括生产计划与调度、过程量化管理等基础数据共享),工序间半制品智能化输送与分配,部分工序和重复性操作采用机器人作业,进而实现夜班车间无人值守。实现这一目标,除了生产装备高度智能化外,还需要解决一系列生产工艺技术的智能化问题。

至于纺织生产企业间信息的互联互通,涉及到同行业企业间的信息共享,在目前市场竞争加剧、纺织企业生存压力加大的背景下,如何实现互补共赢,达成企业间的共识,也是纺织企业家面临的现实课题。

利息支出为银行的主要支出,由图1可知,南京银行利息支出占比和增幅高。截止2017年末,南京银行利息支出占比达到66.84%,中国工商银行为46.95%。南京银行在2012年占比达到最大值(68.29%)后呈下降趋势,但2017年又达到较高的占比。而中国工商银行从2012年达到最大的占比55.93%后,至今始终是下降的趋势,且利息支出占比始终小于南京银行。从整体看,南京银行增长率始终都在中国工商银行上方,且增长率没有负值,说明南京银行的增幅较高且利息支出始终在逐年增长。2014年至2016年两家银行的增长率都是呈下降的趋势,南京银行下降了约二十七个百分点,工商银行下降了约二十二个百分点。

2011年,拉加德的仕途又一次发生了戏剧性的转折——这年5月,国际货币基金组织原总裁、法国人多米尼克·斯特劳斯·卡恩由于在纽约面临性侵犯刑事指控而辞职后,身为法国财长的她成为这一职位的角逐者。一开始,她的候选人身份并不受新兴国家成员国的接受,但经过一番纵横捭阖,拉加德成功说服了多数成员国。2011年6月28日,国际货币基金组织(简称IMF)宣布拉加德出任总裁,任期5年。2016年2月19日,IMF宣布拉加德连任。

为防止夹持过程中,出现打滑,剥皮等现象,经测量V形钳口块的硬度为HRC 58,夹具被夹持部位不能超过其硬度值,且需滚花加工,增加夹持的摩擦力。

4 纺织原料与纺织品智能化的发展

4.1 纺织原料与纺织品智能化的发展现状

纺织机械的智能化是棉纺织企业实现纺织产品智能化制造的基础,纺织机械制造行业是提升棉纺织装备智能化水平的主要力量。适应科技发展潮流,开发各类纺织机械,提升棉纺织装备的自主创新能力和市场占有率,是纺机行业面临的重要任务。近年来,纺纱品种切换便捷的清梳联系统、大尺寸条筒和大容量卷装系统、精密对接的细络联系统、具有缩短工艺流程作用的转杯纺纱设备和喷气涡流纺纱设备,为实现未来纺织企业智能化、连续化奠定了坚实的技术基础。然而要真正实现纺纱、织造全流程连续化,各工序间产品自动转运,减少或取消人工操作,也就是说实现从原料到成品的总集成,仍然任重道远。一方面,目前整个纺纱、织造并没有完全实现全流程连续化,清梳联、粗细联、细络联,精梳准备设备到精梳机之间的半制品输送,都是局部性的、模块化的。另一方面,纺织生产多工序、多机台、多配置,如何使众多纺机制造企业统一标准、统一接口,方便不同设备和系统的连接,还需要借助政府力量和行业组织的作用。

近年来,作为高科技产品的智能纺织品倍受业界关注。其实,早在20世纪60年代有关这方面的研究就开始了,鉴于当时研发条件和技术水平,研究进度相对缓慢,产品功能相对低端。进入21世纪,智能纺织品的开发与应用得以迅速发展,新产品不断涌现。智能调温纺织品可自动感知环境温度变化,以潜热形式吸收或释放热能,进而使纺织品具有双向自动调温功能。防水透湿智能纺织品因其特殊功能使水分在一定压力下不能渗入织物,而人体产生的汗气却能顺利通过织物传导扩散到外界,并兼具专业功能性和服用舒适性。将形状记忆材料(形状记忆合金、形状记忆陶瓷、形状记忆水凝胶等)通过纤维加工或织物整理的方式引入到纺织品中,可以得到高恢复性能的形状记忆智能纺织品。将温敏变色材料(也称温致变色材料)或光敏变色材料(也称光致变色材料)引入纺织品加工环节,可以得到智能变色纺织品。同样,用智能抗菌纤维纺纱织造或选择常规纺织品进行抗菌整理,可以得到具有抑菌功能的智能抗菌纺织品。将传感器、存储器元件、电子线路板巧妙地嵌入到纺织品中,利用导电纤维或长丝制成柔性线路,赋予织物传感器或电极功能,可以得到高科技含量的电子信息智能纺织品。比如可操作手机上音乐播放、电话接听和相机快门的智能手套。上述种种,不仅成功应用于航空航天、军事、医疗、体育运动和安全防护领域,而且也悄然进入到时尚消费品领域。

4.2 纺织原料与纺织品智能化发展的思考与建议

从技术角度分析问题,智能纺织品的技术含量还有很大提升空间。纺织产品智能化的基础是纺织产品的功能化,就其实现方式,目前大多采用后整理工艺技术路线,在产品功能的持久性、实用性、服用性等方面还存在诸多缺陷,加强智能化纺织纤维材料的研究开发,是推动智能化纺织品技术升级的基础性工作。已经投入使用的智能化纺织品(包括功能化纺织品)功能相对单一,多功能复合型产品并不多见,为此,需要加强多功能集成产品的研究开发。目前的现状是有限的科技人员大多各自为战,研究目标相对分散,智能化纺织品是多学科新技术高度融合、交叉应用的新成果,需要组织相关学科科技人员,统筹科技资源协同攻关。从长远角度看,还有一个人才培养问题,需要扩展纺织专业技术人员的知识结构,这关系到人才培养机制,建议纺织高校在学科建设、专业设置调整过程中予以关注。

就棉纺织生产工艺路线而言,区别于沿袭了多年的环锭纺纱工艺技术路线,转杯纺纱、喷气涡流纺纱、摩擦纺纱、静电纺纱、倍捻技术、无梭织造等新技术的相继问世,明显提高了产量,缩短了工艺流程。特别是新型纺纱的技术优势改变了环锭细纱机“钢领钢丝圈”的传统加捻形式,正是这种变化才使得自动接头成为现实。新型纺纱目前还不能完全取代环锭纺纱的技术瓶颈是受限于纺纱范围和纱线结构,只能在部分对口产品和一定纺纱范围内推广应用。主要原因是自由端纺纱原理完全改变了环锭纺纱技术的纱线结构,难以满足许多最终产品的纱线结构要求。虽然在扩大纺纱号数范围和纺纱原料适应性方面得了一些突破,但细号纱与高能耗之间的性价比仍是一项制约因素。如何找到一条合理途径,尚需时日。

4)实时交通路况和天气预报技术。实时交通信息除包括城市道路拥堵情况外,还应该包括整个区域的交通状况,路面的维修情况,路面情况等。实时天气不仅指当年某个市或县当天的天气预报,还应包括即将发生或者已经发生的灾害性气象,出行目的地的天气状况等,具备动态的交通和天气状况,才能为客货运输、交通出行带来很大方便。

智能化纺织品的初期研制目标大多是针对军事、航空航天、医疗卫生、体育运动等领域,对于普通消费者而言,难免有一种“高大上”的感觉。随着人们物质文化水平的日益提高,智能化纺织品最终还是要大量进入日常生活消费领域,这也是解决智能化纺织品应用领域单一的必然选择。实现这一市场目标,还需要解决下列问题:其一,在强调功能复合型的基础上改善服用性和舒适性,注意在产品设计理念中融入生活元素、美学元素,使其更加符合时尚设计要求;其二,及时跟进制定具体的产品标准和配套的检测方法标准,建立市场准入机制,确保绿色环保和人身安全;其三,注意降低产品成本,不断优化智能化材料与纺织品的融合手段,根据不同行业、不同群体的差别化需求,进行产品系列化设计,实现产品规模化生产,开发出性能优良、价格适中的最终产品,满足人们对美好生活的需求。

5 结束语

实现棉纺织生产全流程智能化是一项复杂的系统工程,需要在生产模式、设备配置、产品方案、营销方式等方面不断创新。棉纺织装备智能化的基础是自动化、连续化,建议重点突破诸如环锭细纱机自动接头等关键技术,积极推广生产工序连接、半制品自动运输以及纺织机器人等先进技术。棉纺织生产工艺智能化的基础是数字化、信息化,建议积极采用各种在线检测和故障诊断智能系统,探索应用“系统工程棉纺工艺学”等先进生产工艺,持续提升企业信息化管理水平。纺织产品智能化的基础是功能化,建议重视智能化纺织纤维材料和功能复合型纺织产品的研究开发,拓展智能化纺织品的应用领域,加大纺织复合型技术人才的培养力度。

经济林是以生产木料或其他林产品直接获得经济效益为主要目的的森林。作为特有的土地资源类型,怀洪新河河道管理范围内有大量的堆土区和冲填区。目前怀洪新河仍以种植意大利杨为主;也有部分用于粮食作物种植、农业经济开发或中草药种植,无规模效应,经济效益不明显,且易引起新的水土流失。

参考文献:

在目前棉纺织企业生产装备配套水平的基础上实现智能化,还需要解决一系列关键技术问题,其中包括关键部件和关键装置的自动化问题。棉纺织行业属传统的劳动密集型行业,多工序、多机台,实际生产操作中随机事件很多,很难实现严格意义上的程序化和标准化操作。例如:环锭细纱机纺纱至今仍然需要人工接头,其根本原因是动作过多,需要经过拔纱管、找头、引纱、穿钢丝圈、过导纱钩等动作后才能完成接头操作,程序繁杂,实现自动接头难度很大。对于这些技术难题,需要组织力量,协同攻关,重点突破。另外,纺织机器人的开发和应用,为减少企业用工,改善劳动条件,提高自动化水平发挥了积极作用。已经投入实际应用的粗纱自动落纱机器人、细纱自动落纱机器人和筒纱自动包装机器人还大有功能提升空间,进一步提高其可靠性、稳定性和智能化水平,加快推广应用步伐,还有相当一段路程。

[1] 李晓慧,欧阳潇,徐长杰.拥抱纺织机械智能化时代《纺织机械行业“十三五”发展指导性意见》正式发布[J].纺织服装周刊,2016(13):14-15.

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[3] 赵阳,李光海,肖琴,等.USTER QUANTUM EXPERT 3型专家系统的应用[J].棉纺织技术,2016,44(12):46-50.

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[5] 王春娥,肖琴.自动化智能化新技术在纺织企业的应用[J].棉纺织技术,2016,44(7):81-84.

[6] 金隽.新型智能纺织品的研究趋势及应用[J].辽东学院学报(自然科学版),2015,22(1):69-72.

[7] 郭飞泉,刘茜,翟志刚,等.智能纺织品的发展现状及趋势[J].黑龙江纺织,2015(3):23-26.

类黑精是一类结构复杂、聚合度不等的混合大分子物质,亲水性极强,有易溶于水不溶于有机溶剂的特性。基于此,目前主要的提取方法包括水浸提法、沉淀法、大孔树脂吸附法、乙醇水溶液浸提法、酶解法等。由于类黑精是一种大分子物质,因此在提取食品中的类黑精之后,一般先用2 mol/L NaCl对其进行解离去除绿原酸等物质,再结合超滤技术、分子排阻色谱法等方法分离纯化,以水提法为例,如图2所示。

 
阎迪,李小兰
《棉纺织技术》 2018年第04期
《棉纺织技术》2018年第04期文献

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