轉變觀念和技術跨越是實現紡機強國必由之路

加快發展自動化紡機，高產、高效、用人少、減排，不僅是今后的技術趨勢，更是當下經濟結構轉型的必然結果！

　　2010年，我國紡機行業獲得空前快速增長，實現產品銷售收入850億元，占全球銷量的1/3。國產紡機產品市場份額由“十五”末期的59.87%增長到“十一五”末期的78.78%。中國已成為國際紡機制造業中規模最大、產量最高、產品種類最多的國家。紡機行業高速增長也帶動了配套產品的增長，以自動化產品為例，2010年紡機配套的自動化產品占自動化市場份額達12%，增長率達65%，位居機床、風電行業之后的第三位。

　　2011年伊始，中國紡機市場出現了更強勁的增長勢頭，同時《紡織工業“十二五”科技進步綱要》又吹響了“中國紡機要在2020年實現世界紡機強國”的進軍號角。按照綱要規劃，到2015年，紡機行業產品銷售收入將達1200億，年均增長7.0%，國產紡機份額達到85%，主要紡機產品30%以上達到同期國際先進水平（其中紡紗機械、化纖機械主要產品達50%以上）。綱要提到要重點加強50項新型紡機產品的技術研發和產業化，重點推廣38項先進適用的紡機產品，即加快新纖維成套技術工藝裝備、產業用紡織品裝備、節能減排和綠色環保技術裝備、高性能紡機專用基礎件和新型紡機檢驗儀器的研發和產業化，加大毛、麻、絲等天然纖維紡織機械的研發和產業化投入。

　　然而，越是形勢喜人、目標宏偉，越應保持頭腦清醒。雖然我們利用低價的差別化優勢，經過30年的奮斗成為當之無愧的世界制造中心，但處于全球生產鏈當中低附加值、低技術含量、高能耗、高污染的下游，這種發展模式已經無法再繼續下去了，必須轉變發展思路！

　　跟蹤和仿造決不能變成世界強國

　　中國紡機長期以來在技術上實行跟蹤路線，以引進、仿造為主，消化、創新嚴重不足。目前主要產品在技術水平上落后發達國家1～1.5代，時間上落后10～20年。下面的幾個實例可以說明：

　　先說細紗機，國外在80年代后期轉速已達到25000rpm（從18000rpm達到25000rpm經歷了80年），近期突破了30000rpm，我國細紗機的水平長期徘徊在22000rpm。Rieter、Zinser、Toyota的高檔細紗機（1008錠）售價高達250萬～300萬元/臺，而我們的售價僅為50萬～60萬/臺。每錠功耗（22000rpm時），國外已小于34W，我國達45W，差距十分明顯。Rieter公司強制規定每年節能降耗指標，從而帶動細紗機整機的技術進步，連續多年已累計取得30%的節能效果。

　　再談自動絡筒機，2007年，Schlafhorst推出第4代產品Autoconer 5（Murata、Savio第4代推出在即）。按正常更新周期，2015年，Schlafhorst有望推出第5代產品，而我國仿制產品剛接近第3代水平（1997年，Schlafhorst即推出第3代）。

　　織機就更不用提了，在速度、能耗和機種上，差距更為明顯，中高端產品主要依賴進口。

　　最近有報道說我們仿造的地毯簇絨機達到“國際領先水平”，而國外的新一代地毯簇絨機，自動化、柔性化程度較十年前的第一代大大提高，伺服電機用量2200個，每臺售價達380萬美金。這種輕率和不實事求是的態度對發展紡機是十分有害的。

　　作為自動絡筒機關鍵部件的電子清紗器至今仍完全依靠國外產品，國內廠家長期停留在為普通絡筒機生產配套的清紗器上，國產高檔在線檢測傳感器幾乎空白。隨著紡機智能化、自動化程度的提高，傳感器占整機成本的比例越來越高，完全依賴進口傳感器必定制約國產紡機自動化和附加值的提高，國產紡機在高端領域很難取勝。

　　觀念革命破除僵化教條，紡機才能進步

　　印度紡織專家S.Y.Nanal用7年的時間，在4個棉紡廠的細紗機上進行25000rpm紡紗生產實踐，出版了一本著作《High Speed Spinning of Polyester and its Blends with Viscose》，從理論上論述高速紡紗不但可行而且十分必要：既提高生產率又保證紗線質量優異，有效克服原料、能源、人力成本上升帶來的壓力，較低速紡紗具有明顯優勢。高速紡紗的經驗目前已在印度推廣。Rieter公司紡紗技術專家在與中國棉紡總工程師進行交流時，也提到中印兩國在紡紗觀念上的差異：印度追求高速、高質，盡量采用先進設備，從2009年開始進口高端紡紗設備已超過50%。而中國長期以來追求低速低定量，這種傳統觀念影響紡機自動化水平的發展，無法建立持久的競爭優勢。

　　事實上，自2010年以來，棉紡市場出現了不曾有過的火爆，極大刺激了棉紡企業進行擴大再生產，但沿海企業出現嚴重“用工荒”，企業開工產量不足（50%～75%的開工率），用工成本也節節攀升。通過提高紡紗裝備的自動化水平，提高勞動生產率，萬錠紗廠用工可減少1/3以上（如采用自動絡筒機可減少21人，細紗機具備自動落紗可減少9人等），可有效解決棉紡企業用工短缺的問題，這是引起近期先進紡機需求突然增加的直接原因。萬錠紡紗車間的用工方面，國外早在20年前已降為7人，并實現夜間無人值守，中國則為100人。隨著經濟方式的轉變，中國低勞動力成本的差別優勢正在減弱，紡機自動化對減少人力成本的作用日益凸顯，而幾年前很多人對紡機自動化的認識還只停留在解決質量問題上。加快發展自動化紡機，高產、高效、用人少、減排，不僅是今后的技術趨勢，更是當下經濟結構轉型的必然結果！要看到目前紡機企業訂單一時“飽滿”，很大原因是國外先進紡機企業供貨能力滿足不了需求的突然增加，這并不是我們的競爭優勢提高的標志。　

　　中國紡機必須要找到高效的、顛覆性的技術創新道路

　　實踐證明：中國紡機與世界先進水平的差距不僅表現在二維上（即時間、水平），實際上還有更加重要的第三維——可靠性。可靠性是最重要的基礎性能，離開可靠性，高產、高效、低耗、少人都無從談起，越自動化越是要求可靠性高。三維差距根本無法采用跟蹤、引進、消化再創新的模式來縮小，只有改變傳統觀念，另辟蹊徑，采用技術跨越戰略，才有可能實現。

　　根據世界著名的Triz創新理論，工程創新分成五個級別：第1～2等級是依賴本人和本行業內的知識，也是我們紡機行業目前的方法，沒有實質性的創新；第3等級是利用其他行業的知識進行實質性改進，實現效能的顯著提升；第4等級是通過應用其他學科領域知識對核心原理進行創新，實現系統重大突破。很明顯從這個理論出發，我們必須在第3～4等級層面上從概念設計上進行創新才能實現技術跨越。

　　國外自動絡筒機的技術演化是第3等級工程創新的典型實例。上世紀80年代開發的AC238，采用變頻驅動和8位單片機控制；90年代開發的AC338，采用直流無刷電機分部驅動和16位單片機；2000年開發的Autoconer5采用無鐵芯軸向磁場電機直接驅動和嵌入式系統構成智能化模塊。三代產品的價格基本不變，但功能性能顯著增長。

　　粗紗機采用空氣加捻取代錠翼紡紗，紡紗速度突破600米/分，比后者提高了十倍，則是紡紗學和空氣動力學知識融合產生第4等級創新的實例。

　　提高中國紡織機械的競爭力，需要長遠的眼光和規劃。而做到這一點，必須戰勝“急功近利”的企業文化，耐得住寂寞。

著名品牌企業一般都有十年以上的技術和產品發展規劃，紡機產品的更新換代周期一般也在十年左右。我們在制定規劃時不能僅僅盯著國外現有產品，更要學會用技術預見的理論和方法研究發達國家現有的標準、下一步規劃和發展模式，用科學的方法預見5~10年后的“同期先進水平”，才能準確地選定我們的突破方向。

　　由于多年來的引進仿造，我們習慣于跟蹤和逆向反求工程，搞產品開發只會從詳細設計開始，沒有完整的產品開發經歷，沒有概念設計的思路。長期以來，中國紡機在可靠性方面為何始終未有進步？其根本原因就在于可靠性要從概念設計做起，而我們沒有經歷這個最關鍵的階段。

　　概念設計是產品開發的第一步，也是最重要的階段。建議“十二五”規劃項目都應從概念設計開始，應用知識創新工具進行完整的技術和市場現狀和趨勢分析，確定核心問題，形成最優的解決方案（包括可行性），保證方向的正確性和開發的高效性，爭取從源頭上取得競爭優勢。

　　把握機電一體化的發展脈絡是紡機自動化技術進步的關鍵

　　紡機是典型的機電一體化系統，隨著電子信息技術的飛速發展, 機電一體化系統的概念有了較大的延伸，也應引起我們的高度重視。機電一體化系統由兩大子系統組成：知識系統——集成知識、管理和激發系統的智能；結構系統——物理的硬件和裝置組成，實現系統目標。結構系統需要知識系統來幫助其實現自身功能。

　　知識系統通過網絡向外部大系統延伸，在價值鏈上從生產過程擴大到整個產業鏈，在時間軸上進一步擴大到產品的整個生命周期。從虛擬設計到虛擬制造，在產品還沒有開始制造和使用以前，我們已經能進行充分的分析、改進和體驗。知識系統再進一步通過網絡向上延伸，與超系統集成，形成智能泛在融合。知識系統逐漸成為機器的核心，主導產品的進化和改進，直至出現新的技術突破，引起產品的升級。

　　結構系統則向模塊化和智能化發展，對外部環境變化進行感知和響應，同時簡化結構，提高可靠性，增加柔性和靈巧性。機電一體化產品的智能化水平越來越高，智能向單元層、模塊層深度嵌入，通過嵌入式控制技術將知識嵌入到模塊中（即機電、技術、功能、知識的集成）實現智能化模塊，實現高度靈活和高度可靠的統一。

　　機電一體化技術的兩大趨勢是：通過網絡和集成技術形成自動化體系架構，知識共享實現全過程和全流程的集成，最大限度利用資源，提高生產力，創造競爭優勢；通過云—端架構，進行知識融合，實現全球性服務和全球性保證，最大限度利用知識來制造價值。

　　按照上述路線，紡機自動化的趨勢也是從智能化模塊到自動化體系，再到云—端架構。當前發展智能化模塊是個重點，但必須了解集成化和全球化服務的趨勢。

　　借鑒中國制造業先進企業的成功之路

　　廣州數控20人起家，經過20年的不懈努力，2010年年產數控系統達到近10萬套，產值10億，占據國產系統的大半江山。廣州數控董事長何敏佳坦言，做低端數控設備需5年，做中端數控設備需15年，做高端數控設備則需20年。其重要經驗就是始終把主要精力和資源集中在最重要的事情上——建立一支長期穩定的開發團隊。目前中低端產品已經比國外產品有明顯競爭優勢，廣州數控正在組織600人的開發團隊，用20年時間向高端數控市場進軍。技術創新是建立在技術的積累之上的，一個企業需要一個穩定、學習型的團隊，有了這種人力資源的競爭力才能實現技術的沉淀和傳承。反觀中國紡機企業的現狀，極度缺乏富有活力的機制和強大的創新開發隊伍，缺乏長期專注奮斗的精神。

　　今后5～10年是中國制造業在競爭中大有作為和大放異彩的重要戰略期，也是中國紡機開始從大國走向強國的第二次“長征”之時。所有紡機人需要在心態上務實、觀念上突破、理論上創新、方法上提升，善于融合其他行業的知識成果，聯合其他行業的有識之士，共同為中國紡機的跨越式發展奮斗！（上海二紡機股份有限公司技術顧問/周錦碚）