摘要： 總結第十九屆上海國際紡織工業展覽會上國內外紡紗流程智能化發展的現狀及其技術進步。分 別從前紡和后紡兩個方面，對國內外相關設備及其智能化改造等方面進行了對比分析。指出：從整機智能化改 造的整體來看，國內產品近年來有了長足的進步，但與國外先進整機相比尚有一定差距;而在許多智能化改造的 細節方面，國內創新水平不斷提升。認為：我國紡紗產業規模巨大，對現存紡紗設備和工序連接的智能化改造將 長期伴隨行業發展。

　　關鍵詞： 紡紗流程;智能化;機器人;單錠檢測;粗紗自停;智能投紗;自動包裝

　　國家提出《中國制造 2025》，從工業 4. 0、工業 信息化到人工智能時代，實現人工智能，基礎是 實現工業自動化，然后需要實現設備的信息化， 而信息化是實現智能化的必要條件。中國紡織 工業現在還沒有完全自動化，從總體看，在技術 裝備、能源、原材料消耗和產品質量等方面與紡 織強國相比仍有較大差距，尤其是裝備的差距最 為突出。

　　在傳統設備存量巨大的前提下，設備無 法實現大范圍更新;維持現狀，則競爭力不足，只 有對現有設備完成自動化技術改造，才能有效地提高我國紡織行業競爭力。這就是在中國經濟 增速整體下滑的情況下，中國紡織制造業領域對 工業自動化技術需求持續增長的原因[1⁃3] 。

　　目前，紡織企業生產成本增加，特別是用工 成本增加等問題日益凸顯，企業往往基于成本壓 力，主要從“機器換人推動產業升級”的角度去看 待紡織工業的自動化、信息化和智能化。同時， 紡織企業中部分工序簡單重復的重體力勞動以 “機器換人”成為必然的選擇[4⁃6] 。紡紗企業的自 動化主要集中在各工序設備的自動化，以及各工 序半制品銜接的自動化，進而實現數據的信息 化。利用信息技術對設備運轉情況、生產效率、 產品質量指標、倉儲數據、用戶采購信息和市場 需求等數據進行分析，依據產能自主安排生產時 間和進度，實現智能化排班。

　　第十九屆上海國際紡織工業展覽會以“智匯紡織，跨出更好生活”為主題，匯集了大量全球紡 織業頂尖設備、配件及其領先技術。但紡紗主機 設備較少，主要展出了紡紗流程自動化、信息化 和智能化升級的相關技術與設備。本文將從前 紡和后紡兩個方面進行詳細的闡述。

　　1 前紡工序的智能化發展現狀

　　前紡工序包含從開清棉到粗紗的全部過程， 是紡紗流程的前端。前紡工序中物料的傳輸是 智能化改造的一個重要方向，同時由于后紡細紗 工序對粗紗質量要求的提升，使得粗紗工序的智 能監控也成為前紡工序智能化的體現方式。因 此，此次展會中展出的前紡工序智能化主要體現 在以下兩個方面。

　　1. 1 紡紗物料轉運機器人

　　由于紡紗流程長，各工序受機臺速度和產能 不匹配的制約無法直接銜接，存在大量半制品容 器的轉運環節，以往這些工作都需要人工完成。 自動導引車 AGV(Automatic Guided Vehicle)是 指依靠電磁或光學等自動導引裝置，能夠按照預 先設定的導引路線自動行駛的多功能運輸小車。 條筒轉運過程無需人工參與，可以輸送不同直徑 的條筒。小車裝有自動避障、故障報警等功能， 保證工作過程安全可靠。AGV 物料轉運系統主 要包括車載驅動系統、車體結構、導航系統、安全 輔助系統。

　　1. 1. 1 車載驅動系統

　　車載驅動系統是 AGV 的核心部分，保證小 車在同一路徑上穩定、高效地運行，有利于節省 空間，提高效率。

　　1. 1. 2 車體結構

　　車體結構是 AGV 小車的基礎，用于安裝輪 子、各種傳感器、驅動電機、各種控制和通訊設 備，以及操作機構。

　　1. 1. 3 導航系統

　　導航系統的功能是保證 AGV 小車沿正確路 徑運行，對精度有較高要求。根據導航形式可以 分為以下類型：磁條導航、電磁導航、光學導航、 慣性導航及圖像視覺導航。

　　1. 1. 4 安全與輔助系統

　　為了避免 AGV 小車在系統故障或有障礙物 出現時發生碰撞，AGV 小車通過主動探測實現避撞，并設置有警音、警視、緊急停止等裝置。 主要生產企業有經緯智能紡織機械有限公 司、杭州銳冠科技有限公司等。

　　1. 2 全數控粗紗機

　　全數控粗紗機具有多軸聯動智能控制、牽伸 和捻度參數任意設定、張力參數設定、自動調節 (CCD 張力感應和智能控制)等功能。 可以實現紡紗恒張力、紡紗成形、滿管自動 落紗、空滿交換、自動生頭紡紗等全過程自動化 控制，紡紗的同時粗細聯交換機向細紗工序自動 輸送粗紗滿紗紗管。全自動落紗粗紗機可以降 低紡紗工人勞動強度，減少用工數量，同時進一 步提高了紡紗質量、紡紗效率、紡紗速度，降低了 運轉噪聲。 主要生產企業有青島環球集團股份有限公 司、常州同和紡織機械制造有限公司、無錫宏源 機電科技股份有限公司等。

　　2 后紡工序智能化發展現狀

　　后紡工序包含細紗和絡筒兩個環節，而紡紗 機可以分為環錠紡細紗機、轉杯紡紗機以及噴氣 渦流紡紗機等。對于環錠紡細紗機而言，數控驅 動以及全自動落紗、單錠檢測等技術成為其智能 化發展的重要趨勢;轉杯紡及噴氣渦流紡等新型 紡紗機，由于其較為突出的生產效率優勢，其智 能化發展方向主要為進一步提升整機的生產效 率[7] ;而絡筒工序則突出表現為智能投紗以及后 續的全自動包裝等。

　　2. 1 環錠紡細紗機的智能化發展

　　2. 1. 1 全數控驅動

　　全數控細紗機主要包括電子牽伸系統、電子 卷捻系統以及單電機驅動錠子。電子牽伸系統 將前、中、后羅拉分別由伺服電機單獨傳動，實現 了各牽伸區牽伸倍數的數字化設置。電子卷捻 系統是采用伺服電機和電子模擬凸輪運行軌跡， 實現了鋼領板規律升降，確保精確的管紗成形。 單電機驅動錠子對降低能耗、減少管紗捻度差異 以及弱捻紗方面有明顯優勢。 提供全數控細紗機主機的生產企業包括：經 緯紡機股份有限公司、常州同和紡織機械制造有 限公司等。具備細紗機全數控化改造的企業包 括江陰市華方新技術科研有限公司、南通金馳機電有限公司、無錫市和展機械技術有限公司等。

　　2. 1. 2 細紗自動落紗

　　細紗自動落紗方式包括智能落紗小車和集 體落紗系統。由于環錠紡細紗管紗容量較小，落 紗周期較短，落紗工作量巨大，需要配置大量的 落紗工。智能落紗小車可以實現落紗工作的半 自動化，有利于減少用工、降低工人勞動強度，并 提高生產效率。

　　細紗集體落紗是伴隨著細紗機 長車的出現而興起的，為解決用工難的問題，企 業對細紗機短車進行集體落紗改造的需求也越 來越迫切。集體落紗的優勢比較明顯，可以替代 細紗落紗工，避免了手拔紗造成的紗線沾污和損 壞，同時還為管紗質量追蹤提供條件。 具備集體落紗技術的企業主要有經緯紡機 股份有限公司、常州同和紡織機械制造有限公 司、江陰市華方新技術科研有限公司、南通金馳 機電有限公司、江蘇海馬紡織機械有限公司等。

　　2. 1. 3 細紗單錠檢測與粗紗自停

　　細紗單錠檢測技術有電磁式和光電式，具有 實時探測細紗斷頭和紗線弱捻等功能，可以直接 提高擋車工巡回的目的性，提升看臺能力。在檢 測到細紗斷頭的同時，粗紗自停裝置控制粗紗停 喂，減少吸風花，提高制成率。粗紗自停還可以 消除因細紗斷頭而產生的纖維繞膠輥繞羅拉現 象，也能避免斷頭錠位前羅拉輸出纖維影響臨近 錠子的成紗質量。

　　因此，細紗單錠檢測與粗紗自 停配合能夠起到改善成紗質量的作用。 細紗單錠檢測系統與企業的 ERP 系統聯網， 可提供細紗產量、設備運轉效率等統計數據，且 保證統計數據的準確性和真實性，便于企業管理 人員實時了解車間的運行狀態。 目前能夠提供細紗單錠檢測系統的企業主 要包括烏斯特技術有限公司、普瑞美(江蘇)紡織 電子儀器有限公司、日照品特裕華紡織科技有限 公司、浙江浩銘機械科技有限公司、無錫萬寶紡 織機電有限公司、杭州凱悅電子有限公司等。

　　2. 2 新型紡紗設備的發展現狀

　　在 此 次 展 會 上 ，新 型 紡 紗 設 備 整 機 展 出 較 少，轉杯紡主要展示了意大利 Savio 公司的 He⁃ lioS 型轉杯紡紗機，而噴氣渦流紡只展示了村田 公司的 VORTEX 870 EX 型噴氣渦流紡紗機。 HelioS 型轉杯紡紗機運用多種高科技優化 了生產效率，減少了停機時間，品種更換靈活，能耗也有所減少。采用新型 Savio 紡紗箱的轉杯速 度可達125 000 r/min，而卷繞速度可達250 m/min。

　　此外，筒紗形狀采用電子調控;兩側獨立傳動，可 生產不同品種;整車可多達 520 錠。 VORTEX 870 EX型噴氣渦流紡紗機比VOR⁃ TEX Ⅲ 870型速度更快，設計速度從500 m/min 提 高到 550 m/min，使單機生產效率提高近 30%。 展會上 VORTEX 870 EX 型噴氣渦流紡紗機紡 粘膠 14. 8 tex 紗的演示速度達到 550 m/min，生 產效率仍在 95% 以上。該機型具有較高自動化 水平，使生產一線用工大幅度減少。國內已使用 這種新型紡紗設備企業的生產數據表明，每噸紗 的加工成本可比環錠紡減少 1 000 元以上。以年 產 5 000 t 紗計算，每年可為企業降低加工成本 500 萬元以上。這是國內近幾年噴氣渦流紡新型 紡紗技術快速發展的重要原因。

　　2. 3 絡筒設備智能化發展現狀

　　2. 3. 1 絡筒機智能投紗系統

　　絡筒機智能投紗系統適用于紗庫式絡筒機 的改造升級，可代替人工找頭和投紗，實現管紗 入庫后自動提升、自動識別并整理大小頭、自動 找頭、識別多品種、自動輸送、自動投紗入庫，可 有效降低勞動強度。人機交互系統可實現各部 件速度參數可調，實現人工值車與自動化系統的 兼容，系統具有容錯性，對各類品牌絡筒機具有 良好的適應性。

　　2. 3. 2 筒紗自動包裝系統

　　筒紗包裝作為紡紗企業生產的最后一個環 節，是單調重復而又繁重的工作。因此，采用全 自動筒紗包裝系統來降低紡紗企業的用工成本 和減輕工人的勞動強度，具有較大經濟價值和社 會效益。包裝流程主要包括絡筒存紗、取紗轉 運、筒紗分類、整垛包裝、取筒喂入、稱重配包、包 膜倒頭、筒紗裝袋、收包縫紉、捆包輸送、自動碼 垛、掃描驗碼、智能運紗、紗庫管理等功能。 采取模塊化技術的筒紗自動包裝線，可自由 配套組合，品種、空間適應性好，有效提高了紡紗 生產線后道工序的自動化水平。

　　3 展望

　　綜上所述，從整機智能化改造的整體來看， 國內產品近年來有了長足的進步，但與國外先進整機相比尚有一定差距;而在許多智能化改造的 細節方面，國內創新水平不斷提升。目前，紡紗 流程智能化改造已經成為政府和企業的廣泛共 識，即以機器換人推動產業創新升級以及自動化 進程，通過整合資源，在系統層次上尋求創新突 破。

　　紡紗流程的智能化主要是通過實現紡紗設 備的自動化、各工序銜接的自動化、紡紗流程數 據信息化和智能化，進而實現紡紗全流程的智 能化。 面向紡紗行業智能制造的產業升級不是某 項單一技術，而是以新的技術、系統、運行方式重 塑整個紡紗工業體系。不久的將來，紡紗全流程 將會是具有高度自動化的紡紗設備，各工序自動 聯接技術，以及數據采集、傳輸、處理一體化的現 代智能化流程。

　　4 結語

　　隨著用工成本的快速增長，對于勞動密集型 的紡紗行業而言，實現生產的自動化、智能化迫 在眉睫。由于我國紡紗產業規模巨大，存量設備 數量龐大，所以紡紗流程智能化主要從兩方面發 展：一是存量設備的智能化改造和工序連接的智能化改造;二是采用新型智能化設備替換舊設 備。筆者認為，對于紡紗行業這種產業規模巨 大，且新舊產能替換周期較長的行業，對現存紡 紗設備和工序連接的智能化改造將長期伴隨行 業發展。

　　紡織技術論文投稿刊物：棉紡織技術(月刊)創刊于1973年，是由陜西省紡織科學研究所和中國紡織信息中心主辦、全國棉紡織科技信息中心和《棉紡織技術》期刊社編輯出版的科技期刊，國內外公開發行。

　　參考文獻：

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　　[2] 李增潤，管幼平 . 淺談智能紡的發展現狀和未來趨 勢[J].棉紡織技術，2019，47(5)：1-4.

　　[3] 唐維強，高小林，喬冠娣 . 紡織智能制造關鍵技術研 究[J].輕紡工業與技術，2019，48(10)：76-77.

　　[4] 高衛東，孫豐鑫 .棉紡織科技發展現狀及展望[J].棉 紡織技術，2019，47(9)：1-6.

　　作者：郭明瑞 韓晨晨 盧雨正 高衛東