新一代纺织设备产业技术创新联盟2012年工作总结

   新一代纺织设备技术创新产业联盟自2009年9月成立已经三年多了。新一代纺织设备产业技术创新联盟是在国家科技支撑计划“新一代纺织设备”专项的基础上,更广泛地吸收了相关产、学、研、用单位的参与,以传统纺织机械技术进步和可靠性提升、产业用纺织机械规模扩张的需求和节能减排设备推广为导向,以提升纺织机械行业核心竞争力为目标,以企业为主体,按照平等自愿、风险共担、利益共享的原则,建立多形式、多层次的组织模式,共同开展新一代纺织设备关键共性技术和前瞻性技术与装备的研发,突破新一代纺织设备发展障碍,实现产、学、研、用及产业链上下游的有机结合。2009年9月9日“新一代纺织设备产业技术创新联盟”正式成立,联盟秘书处设在中国纺织机械器材工业协会,并接受国家科学技术部等政府主管部门的业务指导。

  为了满足成员单位提高企业技术水平,提升产品竞争力的需求,联合了行业内外优势资源,在提升企业管理水平、降低生产成本、培养专业人才等方面开展技术交流与技术培训,并根据行业需求,组织44个单位合作研发产业共性技术,共同形成3个纺织工艺产业链,突破本单位发展中的技术瓶颈,申请并承担了3个国家科技计划项目,获得政府经费支持9618万元,研制成果已形成了新的经济增长点,为企业增加收入和扩大市场占有率发挥了重要作用。

  一、2012年度开展的主要工作

  1. 进一步完善联盟组织机构建设

  联盟目前法律地位和经济地位不明确,作为一个正常运作机构最基本的财务和人事管理不具备独立运作的条件,影响许多工作的正常开展。本联盟目前各项工作完全依赖牵头单位扶持,法律、经济、人事地位均无法独立运作,财务管理和人员管理主要依附于中国纺织机械器材工业协会,以联盟名义承担的国家科技项目虽得到国家科技部的批准,但财务运作却存在很多障碍。为了解决这一问题,联盟决定开始着手在国家纺织机械质量监督检验中心的基础上,建设联盟服务平台,成为实体运行机构。将联盟秘书处设置于此,以保证联盟秘书处工作的相对独立性。目前由联盟牵头单位出资在无锡市惠山经济技术开发区内建设的质量监督检验中心新办公楼建筑主体已经完工,进入室内装修、搬迁阶段。在完成搬迁后,将联合联盟内相关单位共同出资建设,形成联盟依托实体,以利顺利开展工作。

  2.深入调研、加强沟通、明确工作目标,调整联盟成员,增加凝聚力

  2012年联盟秘书处多次前往上海、山西、浙江、山东、江苏、重庆等省市,走访联盟相关单位,认真听取企业意见,研究联盟工作的重点内容,并按联盟章程调整联盟成员,使其更具有行业代表性、技术前瞻力。

  2012年按照联盟协议章程,对联盟成员进行了调整,联盟成员由2011年的41家发展到2012年末的44家单位,其中企业34个,大学5个,研究机构3个,其他类别单位2家。联盟成员联合了行业内外优质资源,在提升企业管理水平、降低生产成本、培养专业人才等方面开展技术交流与技术培训,共同研发初产业共性技术,形成3个纺织工艺链。成员单位具备行业技术水平代表性,更有利于提高行业整体技术水平、突破行业技术发展瓶颈。

  3.推进承担国家科技支撑计划各项目

  2012年,以联盟形式实际运作了四年的“十一五” 国家科技支撑计划《新一代纺织设备》重点项目通过了国家科技部的验收;以联盟名义承担的国家科技支撑计划《数控一代机械产品创新应用示范工程一期项目》“纺织行业(苎麻、针织、涂布)装备数控化应用示范”课题正式启动;同时,由新一代纺织设备产业技术创新联盟承担,已经启动了一年的国家科技支撑计划《碳纤维多层织造装备及技术研发》项目正在按计划执行过程中。

  4.针对纺织机械行业重点共性技术开展联合攻关,并组织开展前瞻性研究

  联盟选择钢丝圈表面处理共性技术作为切入点,组织了行业内大专院校、研究单位及生产企业12个单位联合攻关,解决了企业个体研发力量不足,技术突破力度不大的难题,及重复投入问题。

  在前瞻性研究方面,选择碳纤维多层立体织造作为研究目标。碳纤维多层立体织物是纤维织物的高级形式。它是一种由连续纤维在三维空间按照一定规律相互交织而形成的纤维增强骨架,受到航空、航天等领域的广泛关注,成为高性能复合材料制备的技术关键和产业用纺织品的前沿发展方向。为突破国外封锁,开发我国自主知识产权的碳纤维复合材料关键装备,我联盟组织行业内外优质资源,联合开发 的“碳纤维多轴向经编机”、“碳纤维三维多层角联机织设备”和“碳纤维立体管状织造设备 ” 均已取得阶段性成果。

  5.组织学术交流、探讨技术发展方向,研究产业发展趋势

  “智能化纺织成套设备”是国家工信部、发改委、财政部以工信部联规(2012)145号文发布的《高端装备制造业“十二五”发展规划》中的八大类标志性的重大智能制造成套设备之一;国家科技部、工信部、中国工程院以国科发高(2012)131号文发布的《数控一代机械产品创新应用示范工程十二五规划》,提出在纺织机械等五大重点行业“开展数控技术在重点行业的应用示范”;国家工信部、中国工程院以工信部联装(2012)251号文发布的《“数控一代”装备创新工程行动计划》则要求重点围绕包括纺织机械在内的产品等实现数控化集成。2012年10月,联盟编写完成了高端新型纺织机械产业和纺织机械专用基础件发展对策研究报告。

  发展高端纺织技术装备包括培育有自主知识产权的主导产品和核心技术,提高产品的科技含量;加快新材料、新技术、新工艺和新设备的研发和应用。加快高性能纤维成套技术工艺装备、产业用纺织品装备、高效节能绿色环保技术装备、高性能纺织机械专用基础件等高端纺织技术装备的研发和产业化。

  二、2012年度取得的重要成绩及新的技术突破

  1.国家支撑计划项目执行情况及取得成果

  在国务院发布的《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》中,将以“10项新型成套关键装备技术攻关和产业化”项目为主的“发展新型纺织机械”列为振兴装备制造业要实现重大突破的16个关键领域之一以后,一方面,纺织机械行业通过自主研发和推进产业化促进纺织机械装备制造业的振兴,另一方面,国家对纺织机械工业也给与了大量支持。2007年以来由中国纺织机械器材工业协会组织承担的十一五国家科技支撑计划“新一代纺织设备”重点项目开始实施,共有20家集团、企业、大学参加此项目,项目总投资2.85亿元。2011年与2012年纺机协会又分别组织承担了国家科技支撑计划《碳纤维多层织造装备及技术研发》项目和《数控一代机械产品创新应用示范工程”一期项目》“纺织行业(苎麻、针织、涂布)装备数控化应用示范课题,共有21个单位参与课题研究,研发总投入1.6亿元。

  (1)《国家科技支撑计划“新一代纺织设备”重点项目》2012年末完成验收

  根据国家科技部国科发计(2008)74号《关于十一五国家科技支撑计划重点节能低耗机电产品与装置关键技术研究等项目的批复》文件要求,十一五国家科技支撑计划“新一代纺织设备”重点项目(2007BAF24B00)由中国纺织机械器材工业协会组织承担, 该项目设有9个课题,21项任务,经费预算28500万元,其中科技支撑计划专项经费4825万元。2012年该项目通过了国家科技部验收。

  项目完成情况

  该项目自2007年1月1日启动以来,研制完成了数字化单眼自调匀整高速并条机、数字化多轴伺服驱动精梳机、智能型机电一体化无梭织机、智能化针织机械控制系统与装备、全自动转杯纺纱机和现代自动连续化棉纺万锭生产示范线等,实现了纺纱生产过程连续化,主要工艺参数在线检测和控制,提升了重点纺织设备的智能化水平;研制完成了数码喷射印花设备、自动化印染检测与生产系统、涤纶超细纤维高速纺丝卷绕和加弹成套设备、聚乳酸纤维工业化装备设计软件包及非织造布设备,对提高纺织工业技术进步与节能减排发挥了重要作用。

  该项目执行期内,研制新产品、新工艺、新装置等71项,研究成果涵盖了纺织工业整个加工工艺流程。共申请各种专利161项,其中申请发明专利48项,国外专利4项;已获得专利授权103项,其中获得发明专利授权12项;成果转化应用数144项,制定国家及行业标准12项,企业标准15项;登记计算机软件著作权6项,发表科技论文10篇。项目研制的新产品大多数已进入市场销售,受到用户好评。2012年8月10日,国家科技部在北京组织召开了国家科技支撑计划“新一代纺织设备”重点项目验收会。验收专家组听取了项目组织单位——中国纺织机械器材工业协会所做的项目执行情况及财务执行情况汇报,审查了相关验收材料,并进行了质询。经认真讨论,专家组认为项目目标、任务完成情况良好,主要考核指标达到项目任务书要求,同意通过项目验收。

  2012年12月10日,国家科技部批准“新一代纺织设备”重点项目通过验收。

  项目取得的成果及其发挥的作用

  国家科技支撑计划项目的研制成果对传统的纺织产业技术升级发挥了极大带动作用,同时对于高度开放的竞争性行业,“新一代纺织设备”项目也较快带动了纺织机械行业市场的发展,形成了新的经济增长点。随着国内经济形势的发展,在传统纺织机械领域,成功开发自动化、连续化、数字化、柔性化的生产线,试点研发“无人化、少人化”成套流程工艺装备,在提高纺织行业劳动生产率,解决劳动密集型产业招工难的问题上贡献突出。

  (1) 项目的成功研制对传统产业技术升级有极大带动作用。

  围绕项目总体目标,在本项目执行期内,通过对项目中普遍存在的共性技术,依据具体的课题不同特点,利用集团优势、产业集群的优势,发挥纺机协会在组织攻关工作方面所具有的丰富资源和经验的优势,组织主机企业与关键零部件、专用基础件、控制系统研发单位和使用单位之间结成企业联盟,共同攻关、成果共享,成功研究了量大面广的智能化和网络化的纺纱关键设备、棉纺万锭示范生产线、智能型织造设备、具有节能、环保、减排、绿色生产新技术的印染设备,环保型差别化纤维及其非织造布成套生产设备。使我国纺织装备制造业技术创新水平得到了全面提升。

  (2) 对纺织工业生产降低劳动强度、减少用工等方面贡献突出

  利用现代信息技术开发的新一代棉纺织设备,自动化程度高、可靠性高、产品适应性强,具有高速、高产、高效的性能。目前国内纺织行业万锭用工大多在80~130人左右,采用高效现代化棉纺成套设备将使万锭用工降低到30人以下,每万锭每年可节约用工成本50%~70%。在织造挡车工的看台数量上,挡车工对机械式剑杆织机的看台数为2-6台,而对高速机电一体化剑杆织机的看台数为6-8台,对于提高纺织行业劳动生产率,解决劳动工密集型行业招工难的问题作用巨大。

  (3) 在提高纺织工业节能减排水平方面成效显著

  与上世纪末相比,本项目研制的高效现代化棉纺成套设备万锭能耗降低10%以上,以每万锭年耗电600万千瓦时(加工J50S品种)计算,则每万锭每年可节约用电60万千瓦时以上,极大地降低了纺织企业的生产成本。项目研制的数字化自动筒子纱染色成套设备可实现节水27.8吨/吨纱、节电250千瓦时/吨纱、减排27.8吨/吨纱、节约蒸汽2.8吨/吨纱、染1吨干纱的节能数据为7吨软化水。

  采用项目中的数码印花系统,与同等产值的数码印花技术和传统印花工艺相比,在耗电量上下降了50%,在耗水量、染料使用量、水处理成本下降了30%,污水处理以后,达到一级的排放标准,总体工艺污染度下降90%。项目研究成果在节能降耗方面成效显著。

  经过四年的努力,利用现代信息技术开发的新一代纺织设备,自动化程度高、可靠性高、产品适应性强,具有高速、高产、高效的性能,能够极大的提高产品品质,提高产品的附加值,必将成为我国纺织设备的主流产品。开发的新产品具有国际先进、国内领先的技术水平,新产品产业化以后,能够大量替代进口产品,使国内纺织企业能够以较低的成本进行技术改造,对纺织企业节能减排、调整产品结构、转变增长方式起到了很好的促进作用。

  (2)国家科技支撑计划《碳纤维多层织造装备及技术研发》项目顺利推进

  《碳纤维多层织造装备及技术研发》项目由中国纺机协会牵头,以新一代纺织设备产业技术创新联盟为项目组织单位,项目设置3个课题,由产学研结合的6家单位合作承担,总投资9383万元,其中科技支撑计划专项经费3293万元,项目执行期为2011年至2013年。

  项目总体目标

  《碳纤维多层织造装备及技术研发》项目以《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中大型飞机、探月工程、载人航天等航空航天重大科技专项需求为背景,以风力发电、船舶制造、自行车、汽车等高技术产业需求为牵引,立足我国资源,加强自主创新,突破制约我国碳纤维复合材料产业领域的关键技术瓶颈,发展具有自主知识产权的军民两用复合材料骨架编织技术,重点研究开发碳纤维多轴向经编机及技术、多层角联机织装备及技术和立体管状织造装备及技术,填补国内碳纤维复合材料产业领域多层织造装备的空白,实现碳纤维多轴向织物、多层厚重织物、立体仿形织物、管状多层织物等新型复合材料骨架的机械化、自动化、批量化生产,提高碳纤维复合材料产品质量、降低生产成本,提升我国产业用纺织品和复合材料的自主创新能力,推动我国高性能碳纤维加工技术进入国际先进行列,带动国民经济相关产业的技术进步,形成新的经济增长点。

  围绕项目总体目标,主要研究内容为碳纤维复合材料制造流程中关键的碳纤维纺织加工机械设备和碳纤维多层织造示范生产线建设。根据项目的开发需求和总体研究内容,项目分解为3个课题:碳纤维多轴向经编机及技术研发、碳纤维多层角联机织装备及技术研发和碳纤维立体管状织造装备及技术研发。

  项目的运行机制

  加强产学研用合作,探索联盟机制,实现技术创新。课题研究在中国纺织机械器材工业协会牵头下,由高等院校、科研院所、纺织机械企业、航空航天复合材料制品制造企业等组成专项“产学研用”技术创新联盟,以高等院校的基础研究和科研为主线,纺织机械企业为主体实施装备研发,碳纤维飞机复合材料配套件制造企业、碳纤维自行车制造企业和汽车轻量化零部件制造与整车企业为应用对象,进行碳纤维制品的编织、预制成型复合材料制造,实现产业上下游的技术衔接、实验、试验、测试、分析。

  通过碳纤维制品装备与技术的研发,形成以科研院所、大专院校进行基础研究、纺织机械制造企业提供装备研制、纺织企业进行碳纤维制品织造、复合材料生产企业加工碳纤维增强复合材料零部件和飞机、汽车、自行车等相关产业对新工艺进行应用验证,形成完整产业链,建立项目研发公共实验室、碳纤维制品装备研发中心、碳纤维制品生产试验基地,提高碳纤维制品装备的持续创新能力。

  项目执行情况

  目前本项目在实施过程中。2012年该项目主要开展了课题产品试制、整机装配、控制系统的研发及调试,玻璃纤维产品的试制加工以及对整机各项指标进行测量等试验。现已基本完成整机空车调试,开始挂纱、试织,同时进行设计、工艺完善。目前该项目已形成部分自主知识产权。截止到2012年底,已获授权专利21项,其中授权发明专利3项,授权实用新型专利18项;申请受理专利37项,其中发明专利17项。发表学术论文7篇,其中国外论文2篇。培养的硕士研究生2名。

  本项目的成功研发,将填补国内碳纤维多层织造设备的空白,对碳纤维复合材料领域产生重大影响,为以碳纤维为代表的新型纤维材料工业提供基础,带动碳纤维在航天航空、国防、汽车工业等多领域应用,提高高新技术产业和高端装备制造业的核心竞争力。项目实施成功后,将能形成该项目产品的示范基地、中试线,为企业技术能力的提升起到关键作用。

  (3)国家科技支撑计划《数控一代机械产品创新应用示范工程一期项目》 “纺织行业(苎麻、针织、涂布)装备数控化应用示范”课题开始实施

  《数控一代机械产品创新应用示范工程一期项目》“纺织行业(苎麻、针织、涂布)装备数控化应用示范”课题由中国纺机协会组织,以新一代纺织设备产业技术创新联盟牵头,由产学研结合的15家单位合作承担。课题总投资6670万元,其中国家科技支撑计划专项经费1500万元,项目项目执行期为2012年至2014年。

  项目总体目标

  数控技术是一个国家制造业核心竞争力和整体制造技术水平的重要标志。2011年11月国家科技部发布了《数控一代机械产品创新应用示范工程科技发展十二五专项规划》,其总体目标是以数控技术和产品的应用推广为牵引,提高机械设备行业企业的自主创新能力,增加机械设备产品附加值,实现产品转型升级,大力促进我国机械工程领域的科技进步,提高市场竞争力。根据该《规划》精神要求,2012年科技部组织启动了《数控一代机械产品创新应用示范工程”一期项目》,由中国纺机协会组织,以新一代纺织设备产业技术创新联盟牵头承担了该项目中“纺织行业(苎麻、针织、涂布)装备数控化应用示范”课题,该课题涉及数控化苎麻工艺技术装备、数控化针织加工设备、高精密涂布装备关键技术研究及产业化3个研究方向。

  在数控化苎麻工艺技术装备方面,通过对苎麻脱胶后水理、牵切、梳理、成纱、晶变加工等工序的联合研究和开发,研制具有生物技术或高效煮练助剂的苎麻脱胶新技术设备、苎麻带状精干麻工艺技术设备、苎麻牵切纺纱技术与装备、苎麻高速精梳机及梳并工艺设备、高速苎麻粗纱机、苎麻纤维纱线晶变改性加工成套装备。形成数控化的苎麻生产线。

  在数控化针织加工设备方面,突破国外技术垄断,将最新的信息技术和控制技术用于传统纺织机械,实现高端针织设备的全数字化和智能化控制,替代国外进口。研究针织装备各部件的控制原理,研发立体提花贾卡经编机、五针道电脑全自动横机、双面移圈电脑控制圆纬机,并开发相应的集成控制系统、花型设计系统、实时监测和管理系统,实现高档针织装备的智能化生产。

  在高精密涂布装备方面,设计开发并制造完成高精密涂布生产实验生产线;研究开发高精密涂布头结构及其制造精度实现的关键技术、高洁净度的涂布材料干燥的关键技术、高精密涂布的自动检测及自动控制技术、高精密涂布的超洁净度工艺流程实现的关键技术、涂布基材送料系统同步行走及基材涂层表面保护技术;建立高精密涂布在适应多种材料及产品的工艺参数及精度等级要求数据库。开展高精密涂布装备系统集成应用及产业化示范,突破国外对该产业的技术垄断性, 带动相关上下游产业快速发展。

  项目的运行机制

  项目采用“产学研”合作的运作模式,走院校与企业联合攻关的道路。由协会负责组织协调,产业、学校、科研机构相互配合、发挥各自优势,项目各方分工明确,又密切联系、互相借鉴帮助,形成强大的研究、开发、生产一体化的先进系统,并在运行过程中体现出综合优势。

  由于项目研究内容较多,在项目执行过程中根据研究内容技术难点分为独立的研究单元,分别由不同的课题参与单位组织力量集中攻关,将各自取得的成果逐步分级投入生产,并进行检验和改善。项目成果的管理与权益分配本着独立完成的项目成果各自所有,合作完成的项目成果双方共有的原则实施,有关知识产权权益分配件合作单位联合协商。

  项目执行情况

  2012年课题启动以来,研究了可提高苎麻品质,改善其纺织染性能的苎麻纤维纱线晶变改性技术、苎麻前处理生物脱胶技术;完成了数控化针织加工设备整机机械及电气结构设计、核心装置等关键部件的设计;多辊精密涂布技术成果已经在多功能涂布复合设备以及无溶剂涂布中进行初步应用并形成新产品,封闭式微网辊涂布技术已经在涂布生产线中进行应用并形成产品。该课题现已申请专利20项,发表论文9篇,培养研究生8人。

  2.针对纺织机械行业重点共性技术开展联合攻关

  在纺织机械行业中,钢丝圈是环锭纺细纱机、捻线机的关键器材之一,它直接影响纱线的捻度、断头、毛羽等,通常钢丝圈在使用过程中与钢领之间是一个摩擦副,运行中存在比较严重的磨损现象,其对国产设备产品寿命和质量影响极大。

  因此,我联盟选择钢丝圈表面处理共性技术作为切入点,组织了行业内大专院校、研究单位及生产企业12个单位联合攻关,解决了企业个体研发力量不足,技术突破力度不大的难题,及重复投入问题。

  项目中试是在重庆金猫纺织器材有限公司进行,尝试了不同条件(油浴、水浴、两种粒径的PTFE、不同的温控条件、不同的搅拌速度、镀液的二次使用、热处理等)下对样品的复合镀,实验中对于T9钢的Ni-P-PTFE复合镀小型试验结果较好,经过反复实验,得到了放大实验时适合钢丝圈复合镀的工艺条件。

  中试实验样品的表面质量、硬度、耐磨性分别采用金猫公司500倍光学显微镜、维氏硬度仪、自制磨损实验机上进行观察和检测。

  复合膜厚度、粒子粒径、PTFE与NiP的共沉积状态、复合膜成分分析采用清华大学摩擦学国家重点实验室的场发射环境扫描电镜进行观察和检测。

  现已完成项目中试,效果良好。

  三、发展运行中存在的问题

  1.联盟的法律、经济地位不明确

  联盟目前法律地位和经济地位不明确,财务和人事管理不具备独立运作的条件。本联盟曾试图通过北京市科技局登记注册,但由于联盟属于全国性质,成员单位来自全国各地,不符合北京市科委关于北京地区成员单位大于50%的要求。2012年起,联盟成员试图落实联盟实体,建立新的联盟服务平台,目前还在运作中。

  2.联盟内成员单位的协调性

  有部分内部成员对联盟作用存在不同意见,应进一步建立信任机制,责任机制和利益保障机制,并及时进行调整,进一步加强产学研用以及产业链上下游的有机结合,有利于项目的协调管理和运作。

  3.联盟知识产权和资源共享机制有待进一步探索

  4.创新成果的产业化推进也需要创新

  创新的设计和研究是否能达到更好的产业化效果?联盟在市场开拓及商业模式创新方面有待加强;解决思路是提高市场敏感度,顺应产业升级,进行有效的设计和研究,进而开发出推动生产力较大进步的技术与产品。

  四、2013年度的工作设想

  1.发展高端纺织技术装备,加强纺织机械行业重点共性技术研究

  在继续执行、完成所承担国家支撑计划项目的同时,加快、加深高端纺织技术装备的研究与开发,培育有自主知识产权的主导产品和核心技术,提高产品的科技含量。

  进入“十二五”以来,我国“数控一代”、“智能制造”等高端装备的发展和研究得到了国家各方面的高度重视。为进一步了解企业、研究院所、高校在高端纺机装备、专业基础件、制造工艺、基础研究等方面已经和即将开展的研究项目,我们将在联盟成员内征集数控化、智能化和涉及节能降耗、新材料、新工艺等方面研究的纺织机械产品、联合机(生产线)、制造加工生产线,以及纺机专用基础件、制造技术和基础研究等项目,并合集编写《高端纺织机械产品与专用基础件研究与推广名录》,作为纺机行业2013—2015年重点发展研究项目。

  2.进一步发挥新一代纺织设备产业技术创新联盟的作用,研究探索技术创新模式

  加快纺织机械行业技术创新服务平台建设,包括完善和扩大纺织机械质量监督检验中心的服务内容,建设联盟公共研发体系,提升服务水平。利用联盟依托实体,发挥国家检测中心的引领和监督作用,以纺织行业的需求和科技进步为引导,结合行业振兴和战略性发展构架,创新产学研用结合模式,推动科研院所、高校和企业建立长期稳定的新的合作关系,使新一代纺织装备技术产业创新联盟更有生命力。

  3.推进知识产权和资源共享力度

  在国家纺织机械质量监督检验中心的基础上建立开放的联盟服务平台,鼓励大专院校、科研院所,检测中心等与企业签订仪器设备资源共享协议,提升企业科研开发能力。

  同时,随着产业结构的进一步升级,技术标准及标准化与科技研发对社会经济发展的推动作用进一步上升。以标准为纽带,聚拢产业资源,共同制定国际、国内、行业技术标准,可以带动联盟知识产权工作,增强对产业的引领、市场准入能力和新市场打造。