观念改革和技术跨越是实现纺机强国必由之路

  　　加快发展自动化纺机，高产、高效、用人少、减排，不仅是今后的技术趋势，更是当下经济结构转型的必然结果！
　　2010年，我国纺机行业获得空前快速增长，实现产品销售收入850亿元，占全球销量的1/3。国产纺机产品市场份额由“十五”末期的59.87%增长到“十一五”末期的78.78%。中国已成为国际纺机制造业中规模最大、产量最高、产品种类最多的国家。纺机行业高速增长也带动了配套产品的增长，以自动化产品为例，2010年纺机配套的自动化产品占自动化市场份额达12%，增长率达65%，位居机床、风电行业之后的第三位。
　　2011年伊始，中国纺机市场出现了更强劲的增长势头，同时《纺织工业“十二五”科技进步纲要》又吹响了“中国纺机要在2020年实现世界纺机强国”的进军号角。按照纲要规划，到2015年，纺机行业产品销售收入将达1200亿，年均增长7.0%，国产纺机份额达到85%，主要纺机产品30%以上达到同期国际先进水平(其中纺纱机械、化纤机械主要产品达50%以上)。纲要提到要重点加强50项新型纺机产品的技术研发和产业化，重点推广38项先进适用的纺机产品，即加快新纤维成套技术工艺装备、产业用纺织品装备、节能减排和绿色环保技术装备、高性能纺机专用基础件和新型纺机检验仪器的研发和产业化，加大毛、麻、丝等天然纤维纺织机械的研发和产业化投入。
　　然而，越是形势喜人、目标宏伟，越应保持头脑清醒。虽然我们利用低价的差别化优势，经过30年的奋斗成为当之无愧的世界制造中心，但处于全球生产链当中低附加值、低技术含量、高能耗、高污染的下游，这种发展模式已经无法再继续下去了，必须转变发展思路！
　　跟踪和仿造决不能变成世界强国
　　中国纺机长期以来在技术上实行跟踪路线，以引进、仿造为主，消化、创新严重不足。目前主要产品在技术水平上落后发达国家1～1.5代，时间上落后10～20年。下面的几个实例可以说明：
　　先说细纱机，国外在80年代后期转速已达到25000rpm(从18000rpm达到25000rpm经历了80年)，近期突破了30000rpm，我国细纱机的水平长期徘徊在22000rpm。Rieter、Zinser、Toyota的高档细纱机(1008锭)售价高达250万～300万元/台，而我们的售价仅为50万～60万/台。每锭功耗(22000rpm时)，国外已小于34W，我国达45W，差距十分明显。Rieter公司强制规定每年节能降耗指标，从而带动细纱机整机的技术进步，连续多年已累计取得30%的节能效果。
　　再谈自动络筒机，2007年，Schlafhorst推出第4代产品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代产品，而我国仿制产品刚接近第3代水平(1997年，Schlafhorst即推出第3代)。
　　织机就更不用提了，在速度、能耗和机种上，差距更为明显，中高端产品主要依赖进口。
　　最近有报道说我们仿造的地毯簇绒机达到“国际领先水平”，而国外的新一代地毯簇绒机，自动化、柔性化程度较十年前的第一代大大提高，伺服电机用量2200个，每台售价达380万美金。这种轻率和不实事求是的态度对发展纺机是十分有害的。
　　作为自动络筒机关键部件的电子清纱器至今仍完全依靠国外产品，国内厂家长期停留在为普通络筒机生产配套的清纱器上，国产高档在线检测传感器几乎空白。随着纺机智能化、自动化程度的提高，传感器占整机成本的比例越来越高，完全依赖进口传感器必定制约国产纺机自动化和附加值的提高，国产纺机在高端领域很难取胜。
　　观念革命破除僵化教条，纺机才能进步
　　印度纺织专家S.Y.Nanal用7年的时间，在4个棉纺厂的细纱机上进行25000rpm纺纱生产实践，出版了一本著作《High Speed Spinning of Polyester and its Blends with Viscose》，从理论上论述高速纺纱不但可行而且十分必要：既提高生产率又保证纱线质量优异，有效克服原料、能源、人力成本上升带来的压力，较低速纺纱具有明显优势。高速纺纱的经验目前已在印度推广。Rieter公司纺纱技术专家在与中国棉纺总工程师进行交流时，也提到中印两国在纺纱观念上的差异：印度追求高速、高质，尽量采用先进设备，从2009年开始进口高端纺纱设备已超过50%。而中国长期以来追求低速低定量，这种传统观念影响纺机自动化水平的发展，无法建立持久的竞争优势。
　　事实上，自2010年以来，棉纺市场出现了不曾有过的火爆，极大刺激了棉纺企业进行扩大再生产，但沿海企业出现严重“用工荒”，企业开工产量不足(50%～75%的开工率)，用工成本也节节攀升。通过提高纺纱装备的自动化水平，提高劳动生产率，万锭纱厂用工可减少1/3以上(如采用自动络筒机可减少21人，细纱机具备自动落纱可减少9人等)，可有效解决棉纺企业用工短缺的问题，这是引起近期先进纺机需求突然增加的直接原因。万锭纺纱车间的用工方面，国外早在20年前已降为7人，并实现夜间无人值守，中国则为100人。随着经济方式的转变，中国低劳动力成本的差别优势正在减弱，纺机自动化对减少人力成本的作用日益凸显，而几年前很多人对纺机自动化的认识还只停留在解决质量问题上。加快发展自动化纺机，高产、高效、用人少、减排，不仅是今后的技术趋势，更是当下经济结构转型的必然结果！要看到目前纺机企业订单一时“饱满”，很大原因是国外先进纺机企业供货能力满足不了需求的突然增加，这并不是我们的竞争优势提高的标志。
　　中国纺机必须要找到高效的、颠覆性的技术创新道路
　　实践证明：中国纺机与世界先进水平的差距不仅表现在二维上(即时间、水平)，实际上还有更加重要的第三维——可靠性。可靠性是最重要的基础性能，离开可靠性，高产、高效、低耗、少人都无从谈起，越自动化越是要求可靠性高。三维差距根本无法采用跟踪、引进、消化再创新的模式来缩小，只有改变传统观念，另辟蹊径，采用技术跨越战略，才有可能实现。
　　根据世界著名的Triz创新理论，工程创新分成五个级别：第1～2等级是依赖本人和本行业内的知识，也是我们纺机行业目前的方法，没有实质性的创新；第3等级是利用其他行业的知识进行实质性改进，实现效能的显著提升；第4等级是通过应用其他学科领域知识对核心原理进行创新，实现系统重大突破。很明显从这个理论出发，我们必须在第3～4等级层面上从概念设计上进行创新才能实现技术跨越。
　　国外自动络筒机的技术演化是第3等级工程创新的典型实例。上世纪80年代开发的AC238，采用变频驱动和8位单片机控制；90年代开发的AC338，采用直流无刷电机分部驱动和16位单片机；2000年开发的Autoconer5采用无铁芯轴向磁场电机直接驱动和嵌入式系统构成智能化模块。三代产品的价格基本不变，但功能性能显著增长。
　　粗纱机采用空气加捻取代锭翼纺纱，纺纱速度突破600米/分，比后者提高了十倍，则是纺纱学和空气动力学知识融合产生第4等级创新的实例。
　　提高中国纺织机械的竞争力，需要长远的眼光和规划。而做到这一点，必须战胜“急功近利”的企业文化，耐得住寂寞。
　　著名品牌企业一般都有十年以上的技术和产品发展规划，纺机产品的更新换代周期一般也在十年左右。我们在制定规划时不能仅仅盯着国外现有产品，更要学会用技术预见的理论和方法研究发达国家现有的标准、下一步规划和发展模式，用科学的方法预见5~10年后的“同期先进水平”，才能准确地选定我们的突破方向。
　　由于多年来的引进仿造，我们习惯于跟踪和逆向反求工程，搞产品开发只会从详细设计开始，没有完整的产品开发经历，没有概念设计的思路。长期以来，中国纺机在可靠性方面为何始终未有进步？其根本原因就在于可靠性要从概念设计做起，而我们没有经历这个最关键的阶段。
　　概念设计是产品开发的第一步，也是最重要的阶段。建议“十二五”规划项目都应从概念设计开始，应用知识创新工具进行完整的技术和市场现状和趋势分析，确定核心问题，形成最优的解决方案(包括可行性)，保证方向的正确性和开发的高效性，争取从源头上取得竞争优势。
　　把握机电一体化的发展脉络是纺机自动化技术进步的关键
　　纺机是典型的机电一体化系统，随着电子信息技术的飞速发展,机电一体化系统的概念有了较大的延伸，也应引起我们的高度重视。机电一体化系统由两大子系统组成：知识系统——集成知识、管理和激发系统的智能；结构系统——物理的硬件和装置组成，实现系统目标。结构系统需要知识系统来帮助其实现自身功能。
　　知识系统通过网络向外部大系统延伸，在价值链上从生产过程扩大到整个产业链，在时间轴上进一步扩大到产品的整个生命周期。从虚拟设计到虚拟制造，在产品还没有开始制造和使用以前，我们已经能进行充分的分析、改进和体验。知识系统再进一步通过网络向上延伸，与超系统集成，形成智能泛在融合。知识系统逐渐成为机器的核心，主导产品的进化和改进，直至出现新的技术突破，引起产品的升级。
　　结构系统则向模块化和智能化发展，对外部环境变化进行感知和响应，同时简化结构，提高可靠性，增加柔性和灵巧性。机电一体化产品的智能化水平越来越高，智能向单元层、模块层深度嵌入，通过嵌入式控制技术将知识嵌入到模块中(即机电、技术、功能、知识的集成)实现智能化模块，实现高度灵活和高度可靠的统一。
　　机电一体化技术的两大趋势是：通过网络和集成技术形成自动化体系架构，知识共享实现全过程和全流程的集成，最大限度利用资源，提高生产力，创造竞争优势；通过云—端架构，进行知识融合，实现全球性服务和全球性保证，最大限度利用知识来制造价值。
　　按照上述路线，纺机自动化的趋势也是从智能化模块到自动化体系，再到云—端架构。当前发展智能化模块是个重点，但必须了解集成化和全球化服务的趋势。
　　借鉴中国制造业先进企业的成功之路
　　广州数控20人起家，经过20年的不懈努力，2010年年产数控系统达到近10万套，产值10亿，占据国产系统的大半江山。广州数控董事长何敏佳坦言，做低端数控设备需5年，做中端数控设备需15年，做高端数控设备则需20年。其重要经验就是始终把主要精力和资源集中在最重要的事情上——建立一支长期稳定的开发团队。目前中低端产品已经比国外产品有明显竞争优势，广州数控正在组织600人的开发团队，用20年时间向高端数控市场进军。技术创新是建立在技术的积累之上的，一个企业需要一个稳定、学习型的团队，有了这种人力资源的竞争力才能实现技术的沉淀和传承。反观中国纺机企业的现状，极度缺乏富有活力的机制和强大的创新开发队伍，缺乏长期专注奋斗的精神。
　　今后5～10年是中国制造业在竞争中大有作为和大放异彩的重要战略期，也是中国纺机开始从大国走向强国的第二次“长征”之时。所有纺机人需要在心态上务实、观念上突破、理论上创新、方法上提升，善于融合其他行业的知识成果，联合其他行业的有识之士，共同为中国纺机的跨越式发展奋斗！(上海二纺机股份有限公司技术顾问/周锦碚)