經編裝備的“兩化融合”發展

蔣高明+高哲

摘要：本文闡述了“兩化融合”的發展趨勢和發展要求，介紹了近年來我國經編設備的發展情況，并從經編織物設計電腦化、經編裝備的數字化、經編生產和管理的智能化等方面說明了我國經編裝備制造、經編生產和經編管理領域中的信息化與工業化相互促進、相互提升的現狀，最后對未來我國經編裝備產業領域的“兩化融合”發展進行了展望。

關鍵詞：經編裝備；兩化融合；數字化；智能化

中圖分類號：TS183.92 文獻標志碼：A

Integration of Information Technology and Industrialization in Warp Knitting Equipment Industry

Abstract： Based on introducing the development trend and requirements of integration of information technology and industrialization， the status-quo of domestic warp knitting equipment was stated in this paper. The mutual promotion of information technology and industrialization in the field of warp knitting equipment manufacturing， product design and production， as well as business management was introduced. Besides， the future development of domestic warp knitting equipment industry was proposed.

Key words： warp knitting equipment； integration of information technology and industrialization； digitization； intelle-ctualization

經編產業作為我國紡織工業中發展最快的產業之一，具有生產高效、產品花式多樣、產品結構靈活和應用領域廣泛等特點。近年來，隨著計算機輔助設計（CAD）、計算機輔助制造（CAM）和數控等信息化技術的引入，現代經編裝備正朝著控制數字化、生產智能化以及管理網絡化等方向發展。隨著信息化程度的提高，現代經編裝備正逐步實現信息化和工業化的相互帶動與促進，進而實現全面技術升級，這極大地推動了新產品的開發，產品的附加值也大幅提升。信息技術與傳統技術的融合，引領經編設備、經編生產以及經編企業的經營管理進入新的發展階段，形成了經編行業新的經濟增長點。

1 中國經編裝備的發展概況

進入21世紀以來，經編織造設備開始大規模采用數字化裝備來武裝，我國經編裝備沿著高速化、精密化、數字化和智能化的方向得到了快速發展，取得了質的飛躍。伺服驅動技術、Piezo賈卡技術、集成控制技術、經編針織物CAD系統、智能化織物疵點檢測技術以及MES、ERP等信息化企業管理系統在經編裝備上的應用，使得經編織物的設計與織造、經編機械產品、經編產品檢測和經編生產管理等諸多環節在科技含量、自動化程度、精密程度和系統化程度上都有了大幅提高。

經過40多年的發展，我國經編機械生產企業已有30余家，為行業累計提供了 3 萬多臺經編裝備。這些企業所生產的高速經編機、多梳櫛經編機、雙針床經編機、整經機等設備及其電子控制裝置較好地適應和推動了行業發展，其中部分產品出口東南亞國家，有的已出口到歐美等發達國家和地區。經編裝備制造業信息化技術的開發與應用，有力推動了我國經編行業的發展。

2 中國經編裝備的“兩化融合”

經編裝備的“兩化融合”即實現信息化與工業化的相互帶動與促進，進行技術革新，增加產品的技術含量并且提升設計研發、生產制造及經營管理的水平。隨著“信息化與工業化融合”的不斷加深、國民經濟發展模式的改變以及我國人力資源成本上升等經濟發展環境的變化，國內科研院所及生產企業正在進一步推廣應用電腦化、數字化控制技術，積極開發經編針織物CAD系統，集成創新一批數控裝備，實現織物設計織造方式、裝備性能和功能的升級換代，同時實現經編裝備的高效率和低能耗。提高產業核心競爭力，切實推進裝備制造業轉型升級，實現參數精確控制、多電機傳動控制等功能。

2.1 經編針織物設計電腦化

經編CAD技術是利用計算機強大的計算功能和高效率的圖形、圖像處理能力進行經編針織物設計和數碼打樣的技術。該技術為經編產業的快速設計和開發創造了條件，使經編產品的種類和花色以及開發效率得到極大的提高。經編CAD具有對市場變化的快速反應能力，能夠適應多品種、小批量、短周期、高質量的生產要求，已成為經編企業應對市場競爭的有效工具。

江南大學多年來一直致力于經編工藝與生產技術前沿方面的研究，堅持理論研究與實踐相結合，經過10多年攻關，開發了具有自主知識產權的經編針織物輔助設計系統WKCAD4.3。該系統經過長時間的完善，具有良好的使用性能，人機界面友好，操作方便，可以直觀、快速、準確地設計各類經編織物，已經充分實現了產業化。該系統已遠銷歐洲、亞洲等地區，在國內外300多家企業推廣使用，是國際市場上占有率最高的一款經編針織物輔助設計軟件之一。

2.2 經編裝備的數字化

經編裝備的數字化可省去復雜的傳動結構，而且具備適應性強、柔性高、加工精度高、質量穩定、自動化程度高、生產效率高、節約人工與資源以及改善環境等特點，因此非常符合當前對工業化領域高速、高效、低耗的要求。在當今的經編裝備發展中，隨著高性能嵌入式計算、現場總線高速網絡、分布式多軸伺服驅動等先進技術的應用，誕生出以信息化、智能化和網絡化為特征的現代經編裝備技術，并逐步形成與經編行業特征密切相關的系統化數字控制技術，實現了信息技術、自動化技術與制造技術的成功結合，將其應用于經編裝備的電子送經、電子橫移、電子鋪緯、電子賈卡和電子牽拉卷取等系統，已成為現代經編裝備的標準配置。這些成果不但提高了經編機的工藝性能，也大大簡化了操作。

江南大學和國內經編機械制造企業合作，長期從事經編裝備與產品設計的數字化開發及產業化應用的研究，成功研制了具有國際先進水平的經編電子送經、電子牽拉、電子橫移和電子賈卡提花系統。先后承擔了“紡織行業（苧麻、針織、滌布）裝備數控化應用示范（研究方向：數控化針織加工設備）”、“數字化經編裝備的關鍵技術研究及系統集成”、“經編提花毛巾生產關鍵技術研究及產業化”、“經編毛絨數字提花關鍵技術及產業化”等省部級項目及橫向項目20多項，其經編裝備數字化技術研究成果先后榮獲2010年國家科學技術進步二等獎、2009年江蘇省科學技術進步二等獎、2009年中國紡織工業協會科學技術進步一等獎、2008年中國紡織工業協會科學技術進步三等獎等。研究成果的實施打破了國外公司的長期壟斷，增強了我國經編機械制造領域的科技創新能力，推動了國內經編裝備的信息化升級，實現了經編產品的快速設計和開發，有力地促進了我國經編行業的科技進步。

2.3 經編生產和管理的智能化

在經編生產和管理方面，智能化、系統化地掌控產品的質量和生產情況是經編行業發展的重要方向。

在經編生產中，通過對經編機械加裝油溫控制系統以及織物疵點在線檢測系統，已經初步實現了經編生產的智能化和優質化。為提升織物疵點識別的種類、速度和精度，采用高速攝影和圖像處理技術，分析織物疵點特征，建立織物疵點圖像庫，實現織物疵點在線檢測，提高疵點識別速度和精度，自動統計并分析疵點分布規律，優化生產工藝數據，減少疵點產生。

在企業生產管理方面，很多經編企業正在推廣采用經編生產管理系統（MES）。基于在線實時數據采集技術，將經編機作為網絡終端，在經編生產過程中實時掌握機臺、訂單及工作人員的生產狀況，實現業務數據與資源共享，同時建立快速反應機制，掌控生產異常情況，及時進行調整、調配，提高接單能力，對生產人員的產量及效率進行統計分析，更大限度地調動員工的生產積極性。另外，還可建立企業生產數據庫，累積公司的生產管理經驗數據，避免人員異動流失。該系統可以實現遠程聯網操作查詢，方便異地管理，不受地區限制。MES系統的推廣，可有效提高生產效率、加強管理效能，并且降低生產成本。

此外，經編企業ERP系統的應用是未來經編工廠發展的必然趨勢。針對智能化經編裝備展開系統研究和集成創新，將控制、計算機和網絡技術等交叉融合，開發智能化經編裝備整機、花型設計與仿真系統、實時生產管理系統并實施產業化，實現經編生產的智能化和連續化，推動經編行業的科技進步。通過ERP系統，可以根據互聯網實時查詢工廠的加工過程，甚至知道用哪個紗批，通過何種織造、染色以及后整理工藝加工出來成品面料，參考樣品加工時有何注意事項，從而便于決策人員和技術人員遠程指導制定新的加工工藝。目前該系統已經在少數經編企業中得到應用，并發揮了積極的作用。

3 我國經編裝備領域“兩化融合”存在的問題

3.1 與國外仍存在較大的技術差距

國外對經編裝備的研究起步較早，特別是在裝備信息化、智能化的設計與研究方面，德國Karl Mayer（卡爾邁耶）公司等一直在該領域處于世界領先地位，基本處于壟斷地位。我國國產的經編裝備在整體技術水平上較之還有一定的差距，主要體現在以下幾個方面：第一，機械設計與加工的水平較低，缺乏高速運轉下的動平衡設計研究，曲軸機構的制造和裝配精度不高，與經編裝備高速運轉的技術要求相差較大；第二，國際先進的經編機已廣泛使用輕質高強、溫度變形小的碳纖維復合材料作為針床、針芯床、沉降片床和梳櫛等長向件材料，而國內設備則仍普遍采用空心鎂合金型材，不利于經編機高速度、高精度地平穩運行；第三，送經紗線張力和牽拉織物張力的控制不平穩，停機橫條明顯，產品品質不佳；第四，國內還缺乏對經編生產的織物疵點在線監測技術研究，影響了經編裝備智能化控制技術的發展。

以上問題嚴重制約了我國經編裝備水平的提高和經編產業的持續健康發展，再加上近年來國內勞動力成本的持續上漲，都促使企業應利用“兩化融合”的發展契機，積極研究以高速、高效、智能化為核心的現代新型經編裝備生產技術。

3.2 投入力度不足，缺乏自主創新

經編設備及其生產領域的信息化技術推廣雖成為一種必然的發展趨勢，但很多企業仍未能與時俱進，缺乏長遠的發展規劃。在新技術、新設備的研發中，不論是專業人才培養還是資金投入力度都比較欠缺，并且急功近利，產品以仿制為主，缺乏創新意識與獨立的知識產權，企業長遠發展的根基薄弱。相關企業應看清信息化與工業化相融合的發展需要，積極擴大研發的軟硬件投入，打造開放式數控技術開發與推廣服務平臺，提升售后服務能力，持續不斷地加大人才培養力度，提高自主創新能力，掌握核心技術，這樣才能有效地使企業在激烈的競爭中立于不敗之地。

3.3 系統化、集成化研發有待加強

我國的經編裝備雖在某些方面實現了數字化控制，但大多是對某個機構、裝置或者單臺機器進行的數字化控制，缺乏真正的網絡化和系統化控制，并且其控制精度、響應頻率及穩定性均有待提高。針對這一問題，數字化經編裝備技術的研究需在以下幾個方面加以提升：研究并實現集成控制的快速響應性，突破電子橫移系統對高速經編機機速限制的技術瓶頸；運用神經網絡智能控制技術，開發快速響應的自適應型經編機電子送經和牽拉控制系統，實現電子送經、織物牽拉的恒張力控制；通過智能式張力補償，并結合經編機主軸轉速控制技術，實現可控制式的停車定位和紗線張力恒定；利用高動態響應的交流伺服技術開發快速響應的經編機集成控制系統；持續開發網絡化的集成控制技術，改善單臺控制的“孤島”現狀。

4 結語

近年來，國產經編裝備取得了快速發展，雖然國內外的差距依然存在，但只要充分響應和踐行“兩化融合”的發展趨勢，堅持數字化和智能化的大方向，積極發展科技含量高、自動化程度高的中高檔經編裝備，加強經編應用領域的拓展，以自主創新推動經編裝備制造業的科技進步與產業升級，提升經編裝備的國際競爭力，必然能實現我國經編工業向高品質、品牌化發展的目標，而我國也必將成為世界上重要的經編裝備研發、制造和供應基地。

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