1小时纤维成纱——数字化小样纺织快速反应系统的开发与推广

图为天津工业大学纺织学院学生在操作数字化小样纺织快速反应系统中的并条机等设备

        日前，天津工业大学与天津市嘉诚机电设备有限公司合作完成的“数字化小样纺织快速反应系统的开发与推广”项目获得2013年度“纺织之光”科学技术二等奖。该系统一经上市就以价格优势和数值化程度高的特点吸引了国内外企业和院校的眼球。该系统的推广，也大大推动了我国纺织企业产品创新和工艺创新能力的提高，加速了我国纺织企业由“来样加工”型向“自主创新”型的转变。同时，该系统也为纺织高等院校、科研院所提供了高效、方便、快捷的纺织研究试验平台，为高等院校提供了理想的实践教学平台，使以往的演示实验变成了单人独立的上机操作，通过课程实验和产品上机，培养学生的工程实践能力和创新能力。

　　用最少原料实现快速反应

　　随着经济全球化和高新技术改造传统产业进程的不断加快，纺织行业竞争日益激烈，纺织服装产品流行周期越来越短，已进入个性化、小批量、短周期、快交货、零库存的敏捷定制时期。现代纺织产业的发展趋势是广泛使用清梳联、粗细联、细络联设备，这些设备的应用大大提高了生产过程的自动化程度，节约了用工，也提高了生产效率，但是这样的生产设备与“小批量、多品种”的市场需求存在一定的矛盾，这一矛盾突出表现为工厂无法打样，无法进行新材料、新工艺、新产品的上机试验。

　　对企业来讲，“数字化小样纺纱快速反应系统”主要针对产品开发过程中的工艺试验与打样问题。使用这套系统，从纱线设计、工艺设计到纺纱过程，采用全面数字化手段，15克纤维按照普梳工艺纺14tex细纱，纺纱长度可以达到1000米，完成纺纱大约需要1小时(梳棉10分钟，并条2道10分钟，粗纱10分钟，细纱30分钟)。这些纱线足以用于条干、强力、毛羽等物理机械性能指标的测试，也足以织出一块小样。但是，如果使用大生产设备进行试纺，开清棉原料投入量最少也要50公斤以上，若考虑成卷均匀则需要200公斤以上，完成纺纱大约需要2个班的时间，不仅原料消耗大，而且影响正常生产。数字化小样纺纱系统很好地破解了这一难题，实现了工艺试验与打样的快速反应。数字化小样纺织快速反应系统很好地满足了纺织产品开发过程中对于新产品打样和上机工艺试验的需求，同时也为纺织高校提供了较为理想的教学和科学试验设备平台。

　　校企联合完成自主创新

　　在该系统的研究过程中，天津工业大学与天津市嘉诚机电设备有限公司的校企合作紧密，天津工业大学的研究人员以学术和理论为主，着重于总体方案的提出与设计，而天津市嘉诚机电设备有限公司的研发人员在机械设计、机加工、机械装配方面有着丰富的实际生产经验，因此以具体设备的设计、生产、装配调试及改进升级为主。

　　据该项目负责人天津工业大学教授马崇启介绍，该系统在开发研究阶段遇到的最大瓶颈就是要将计算机辅助设计、机电一体化技术、自动化技术等应用到传统的纺织工程中，需要有纺织专业、计算机及自动化专业、机电一体化专业的人才，通过整个团队紧密合作完成了纺织计算机集成制造系统（TCIMS）的集成创新及机电一体化、数字化、信息化技术在纺织生产中的全过程集成应用两方面的创新举措。

　　纺织计算机集成制造系统由三大部分组成，具体为纱线和织物计算机辅助设计（CAD）系统、纺织生产工艺管理系统（PMS）及纺织计算机辅助制造（CAM）系统。其中纱线和织物CAD系统能完成纱线和织物的设计，可以生成纱线和织物的模拟效果图电子文档，经互联网传送给客户，也可打印成纸质模拟效果图传送给客户，从收到客户的需求信息到做出反应的时间不超过30分钟。

　　对比价格市场优势明显

　　据了解，目前国内外尚无开发完整的从纺到织、从纤维到布样设备的厂家。国外开发小样纺织设备的厂商主要是英国SDL公司，开发小样织造设备的厂商主要是台湾的硕奇公司。英国SDL公司小样纺纱设备包括小型梳理机、并条机和细纱机3台设备，其价格约为人民币200万元，且为纯机械式，所有纺纱工艺参数修改均需要更换或调整机械部件；数字化小样纺纱系统包括梳理机、并条机、精梳机、粗纱机、细纱机和并捻机六台设备，均为数字式，一般工艺参数变换只需要通过触摸屏输入，整套设备市场价格约为人民币100万元，市场竞争优势明显。

　　台湾硕奇公司是一家老牌的织样机生产商，2003年进入中国市场，一度占据中国织样机市场的90%以上，自从天津工业大学开发了自动织样机并产业化生产后，台湾硕奇逐渐退出了大陆市场。因为台湾硕奇公司一套打样设备（单纱上浆机、单纱整经机、织样机各一台）总价人民币150万元左右，天津工业大学开发的自动织样系统价格仅需人民币50万元左右。

　　推广10年备受市场青睐

　　该系统从2003年开始陆续进行了织造系统的产业化生产，通过产业化应用的实践检验，根据用户反馈的改进意见，项目组不断完善系统功能，数字化小样纺纱快速反应系统的设计理念和综合技术达到国际先进水平。经过近几年的发展完善，在环锭细纱机上增配了包芯纺纱装置、赛络纺纱装置、紧密纺纱装置，开发了毛纺系统、转杯纺纱设备、喷气涡流纺纱设备等新型纺纱设备。

　　从单一的织造系统到全套纺织集成制造系统，经历了近十年完善和发展，形成了一个完整的基于打样的纺织计算机集成制造系统，具有配套完整、软硬件功能齐全、自动化程度高、设备运行稳定、产品适应性强、工艺变更操作简便、打样效率高等特点。自投入市场以来，累计实现销售额5000余万元，取得了较好的经济效益。

　　到目前为止，该系统已经在东华大学、西安工程大学、苏州大学、浙江理工大学、青岛大学、大连工业大学、新疆大学和中国纺织科学研究院等约40余家纺织高等院校知名纺织高校和科研机构，以及山东魏桥纺织集团、浙江华孚色纺有限公司、山东如意集团等知名企业得到应用，市场反馈良好。