圖為天津工業大學紡織學院學生在操作數字化小樣紡織快速反應系統中的并條機等設備

        日前，天津工業大學與天津市嘉誠機電設備有限公司合作完成的“數字化小樣紡織快速反應系統的開發與推廣”項目獲得2013年度“紡織之光”科學技術二等獎。該系統一經上市就以價格優勢和數值化程度高的特點吸引了國內外企業和院校的眼球。該系統的推廣，也大大推動了我國紡織企業產品創新和工藝創新能力的提高，加速了我國紡織企業由“來樣加工”型向“自主創新”型的轉變。同時，該系統也為紡織高等院校、科研院所提供了高效、方便、快捷的紡織研究試驗平臺，為高等院校提供了理想的實踐教學平臺，使以往的演示實驗變成了單人獨立的上機操作，通過課程實驗和產品上機，培養學生的工程實踐能力和創新能力。

用最少原料實現快速反應

隨著經濟全球化和高新技術改造傳統產業進程的不斷加快，紡織行業競爭日益激烈，紡織服裝產品流行周期越來越短，已進入個性化、小批量、短周期、快交貨、零庫存的敏捷定制時期。現代紡織產業的發展趨勢是廣泛使用清梳聯、粗細聯、細絡聯設備，這些設備的應用大大提高了生產過程的自動化程度，節約了用工，也提高了生產效率，但是這樣的生產設備與“小批量、多品種”的市場需求存在一定的矛盾，這一矛盾突出表現為工廠無法打樣，無法進行新材料、新工藝、新產品的上機試驗。

對企業來講，“數字化小樣紡紗快速反應系統”主要針對產品開發過程中的工藝試驗與打樣問題。使用這套系統，從紗線設計、工藝設計到紡紗過程，采用全面數字化手段，15克纖維按照普梳工藝紡14tex細紗，紡紗長度可以達到1000米，完成紡紗大約需要1小時(梳棉10分鐘，并條2道10分鐘，粗紗10分鐘，細紗30分鐘)。這些紗線足以用于條干、強力、毛羽等物理機械性能指標的測試，也足以織出一塊小樣。但是，如果使用大生產設備進行試紡，開清棉原料投入量最少也要50公斤以上，若考慮成卷均勻則需要200公斤以上，完成紡紗大約需要2個班的時間，不僅原料消耗大，而且影響正常生產。數字化小樣紡紗系統很好地破解了這一難題，實現了工藝試驗與打樣的快速反應。數字化小樣紡織快速反應系統很好地滿足了紡織產品開發過程中對于新產品打樣和上機工藝試驗的需求，同時也為紡織高校提供了較為理想的教學和科學試驗設備平臺。

校企聯合完成自主創新

在該系統的研究過程中，天津工業大學與天津市嘉誠機電設備有限公司的校企合作緊密，天津工業大學的研究人員以學術和理論為主，著重于總體方案的提出與設計，而天津市嘉誠機電設備有限公司的研發人員在機械設計、機加工、機械裝配方面有著豐富的實際生產經驗，因此以具體設備的設計、生產、裝配調試及改進升級為主。

據該項目負責人天津工業大學教授馬崇啟介紹，該系統在開發研究階段遇到的最大瓶頸就是要將計算機輔助設計、機電一體化技術、自動化技術等應用到傳統的紡織工程中，需要有紡織專業、計算機及自動化專業、機電一體化專業的人才，通過整個團隊緊密合作完成了紡織計算機集成制造系統（TCIMS）的集成創新及機電一體化、數字化、信息化技術在紡織生產中的全過程集成應用兩方面的創新舉措。

紡織計算機集成制造系統由三大部分組成，具體為紗線和織物計算機輔助設計（CAD）系統、紡織生產工藝管理系統（PMS）及紡織計算機輔助制造（CAM）系統。其中紗線和織物CAD系統能完成紗線和織物的設計，可以生成紗線和織物的模擬效果圖電子文檔，經互聯網傳送給客戶，也可打印成紙質模擬效果圖傳送給客戶，從收到客戶的需求信息到做出反應的時間不超過30分鐘。

對比價格市場優勢明顯

據了解，目前國內外尚無開發完整的從紡到織、從纖維到布樣設備的廠家。國外開發小樣紡織設備的廠商主要是英國SDL公司，開發小樣織造設備的廠商主要是臺灣的碩奇公司。英國SDL公司小樣紡紗設備包括小型梳理機、并條機和細紗機3臺設備，其價格約為人民幣200萬元，且為純機械式，所有紡紗工藝參數修改均需要更換或調整機械部件；數字化小樣紡紗系統包括梳理機、并條機、精梳機、粗紗機、細紗機和并捻機六臺設備，均為數字式，一般工藝參數變換只需要通過觸摸屏輸入，整套設備市場價格約為人民幣100萬元，市場競爭優勢明顯。

臺灣碩奇公司是一家老牌的織樣機生產商，2003年進入中國市場，一度占據中國織樣機市場的90%以上，自從天津工業大學開發了自動織樣機并產業化生產后，臺灣碩奇逐漸退出了大陸市場。因為臺灣碩奇公司一套打樣設備（單紗上漿機、單紗整經機、織樣機各一臺）總價人民幣150萬元左右，天津工業大學開發的自動織樣系統價格僅需人民幣50萬元左右。

推廣10年備受市場青睞

該系統從2003年開始陸續進行了織造系統的產業化生產，通過產業化應用的實踐檢驗，根據用戶反饋的改進意見，項目組不斷完善系統功能，數字化小樣紡紗快速反應系統的設計理念和綜合技術達到國際先進水平。經過近幾年的發展完善，在環錠細紗機上增配了包芯紡紗裝置、賽絡紡紗裝置、緊密紡紗裝置，開發了毛紡系統、轉杯紡紗設備、噴氣渦流紡紗設備等新型紡紗設備。

從單一的織造系統到全套紡織集成制造系統，經歷了近十年完善和發展，形成了一個完整的基于打樣的紡織計算機集成制造系統，具有配套完整、軟硬件功能齊全、自動化程度高、設備運行穩定、產品適應性強、工藝變更操作簡便、打樣效率高等特點。自投入市場以來，累計實現銷售額5000余萬元，取得了較好的經濟效益。

到目前為止，該系統已經在東華大學、西安工程大學、蘇州大學、浙江理工大學、青島大學、大連工業大學、新疆大學和中國紡織科學研究院等約40余家紡織高等院校知名紡織高校和科研機構，以及山東魏橋紡織集團、浙江華孚色紡有限公司、山東如意集團等知名企業得到應用，市場反饋良好。