数字化染色促进印染行业节能减排:青少年**预防教育数字化平台

　　以数字化染色加工过程中的提高一次对色、染色成功率（RFT），提高染色加工产能和生产效率为例，分析应用先进的数字化染色相关技术和自动化设备整合，帮助企业在节能减排的同时，降低染色加工成本。
　　In this discussion, advanced digital dyeing technologies and system integration practices have been introduced to a dyehouse, which result in Right at First Time improvement, capacity/efficiency enhancement, as well as energy conservation and emmission reduction benefit.
　　
　　根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 ― 2020）》的要求，为了达到节能减排的目标，预计到2012年，染整加工主要单位产品综合能耗，其中：染色平均约为 42 kg标准煤/100 m；印染行业降低消耗 204 万t标煤/a；新鲜水消耗量下降到 2.5 t/100 m，总量减到 12.75 亿t/a；废水排放量下降到 2 t/100m，总量减到 10.2 亿t/a，减排 2.55 亿t/a。
　　在企业面对节能减排的压力的同时，也面临着巨大的国内外市场竞争压力，原料的价格上涨、人工成本的提高、汇率的变化等等，印染企业必须改变传统的管理和生产加工模式，才能在激烈的竞争中抢得先机。单纯对染色加工而言，一次对色和染色成功率（RFT）和快速及时的生产过程就成为印染企业应对危机和保证可持续发展的重要指标。
　　
　　1数字化染色控制技术
　　
　　产业升级是产业由低技术水平、低附加值状态向高技术、高附加值状态演变，但简单地将高技术、高附加值、资金密集型产业作为产业升级的目的，从而违背产业发展的规律。就纺织印染行业来说，过去的 10 年，中国纺织印染行业飞速发展，国内印染企业先后投入大量的资金购买先进设备与软件，从化验室电脑测色配色、自动滴料称量和小样染色机，到车间现场自动称量、排缸、染色机自动控制和中央控制，乃至印染企业ERP系统。总体来看，大多数印染设备和系统提供商的在各自的领域内都很成功，每一生产加工阶段都有优秀的系统并发挥出其各自的功能。但遗憾的是，这些系统组合在一起，却无法组成有机高效的整体，进而导致效用大打折扣，在拥有大量高技术含量的设备的同时，高能耗、高成本、低效率、低质量成为多年来纺织印染行业的整体诟病。如何平衡效益和能耗、局部和整体、投入和产出、产量与质量，在提高染色质量的同时降低消耗，发挥出各个系统的组合整体优势，成为纺织印染行业亟待解决的问题。
　　数字化染色加工技术是集成了数字化颜色技术、数字化自动检测和染色控制技术、智能染色调度技术和染色工艺优化技术的整体，并结合信息化网络技术和系统集成，从单个染色加工单元的高效，到整个染厂自动化单元的整体协调配合，从而实现染色加工过程的管理和控制一体化。能够降低染色加工的成本的同时，提高染色的质量，缩短与买家的交货期和争议。节能减排不仅仅是投入，更重要的是降低成本、提高效益和产能的有效途径。通过采用先进染色加工技术和装备，提高印染企业管理水平，提高染整工艺技术水平，从而达到提高纺织品颜色的质量和稳定性，最终提高产品的档次和附加值，而且同时能够达到节能减排的诉求，兼有经济效益和社会效益双重优势。
　　下面以染色加工过程中化验室测配色和现场自动染色控制、染色工艺优化为例，分析数字化染色对降低成本和节能减排的绩效。一个具有 4 条生产线连续染色的印染厂，该厂有练漂、染色、印花、整装 4 个主要生产车间，其中练漂车间有 2 条生产线；染色车间有 4 条连续染色生产线，一条活性染料染色专用、一条还原染料染色专用，还有 2 条混合线（活性、还原均可），后整理车间有 8 台拉幅定形机。年产超过 2 000 万m。每年染料成本约 2 000 万元人民币，助剂成本在 350 万元左右。用在环保方面的投入约每年 200 万元。每年仅染色试车成本约 1 800 万元，每米布成本约 0.4 ～ 2.5 元。企业投入约 500 万元进行数字化染色技术改造，在现有的染色设备的基础上，引进染色设备自动控制、电脑测配色、染料助剂自动称量和生产现场染色工艺优化系统，并在各个自动化系统之间实现整合连线。
　　在印染厂的化验室，采用电脑测配色和自动打样系统连线，这里仅仅以提高化验室打样成功率为例，一个颜色的打样从平均 4 次减少为平均 2 次，一次配色成功率提高一倍，化验室每年的打样效率提高 20% 的同时，成本节省约 34%（表 1）。
　　
　　对于染色现场，采用数字化染色的优化控制染色过程，进行不同自动化系统之间的整合连线，实现染色信息的数字化存储、传输和共享。整个系统运行 5 个月的统计数据表明，染色生产现场更少的染色追加；更少的染色失误（包括重染、改染）；染料和助剂的节省；优化的染色加工时间；在不增加新的染机的情况下，带来更高的染色能力。采用更加准确的染色机控制系统减少了生产失误或出错，更合理和高效的生产计划调度，更加准确的控制染料助剂称重、溶解和加料，并且能够根据染色所涉及的工艺和参数，进行染色工艺优化。
　　
　　从图 1 可以看出，采用数字化染色技术，以技术改造前染色加工生产能力为 100% 计算，染厂的生产能力提高约 30%，重新染色和追加染色分别降低 3.9% 和 33%，一次对色成功率由 70% 提高到 85%。技术改造后，实际生产效率提高 27%，从而获得每年接近 400 万m的额外染色能力。
　　
　　表 2 中的数据显示了在不同阶段引进不同程度自动化系统后，该印染企业在每一步节省的资金。需要说明的是，由于项目是分阶段进行的，而每一阶段之间并没有清晰的时间界限，这些数据并未明确界定每一阶段系统引进后的效果。例如，前两阶段的一些效果有可能在第 2 或第 3 阶段实施的过程中得以体现，并影响其数据的分析和统计。但是，从整体来看，尽管不同自动化系统之间相互依存性无法准确统计，表中的数据是按照不同阶段完成后分段实际统计出，因此还是具有其实际意义和代表性。
　　由于引进颜色质量管理、染色现场工艺管理和现场整合，提高现场一次对色成功率等手段，每年能节省带来 86 万元的成本，超过 160 万元的染料和助剂消耗，以及减少后续造成的污染。而且，由于颜色质量的数字化管控、染色工艺配方的数字化管控和现场整合系统的应用，提高染色品质的同时，减少了大量的化学品和能源的消耗和染色废水的排放。理想状况下，采用普通的计算方法（1 万m/批次，带液率 80%，染料浓度 5 g/L），成本的节约和生产能力的提高，每年带来 395 万元的收益。
　　
　　2展望
　　
　　在染整加工中使用先进的数字化染色技术，有助于实现产业升级，并实现节能减排的目标。考虑到这些技术的投资，通常低于给印染厂两年内所带来的成本的降低，因此是切实可行的。展望未来，数字化印染生产加工过程中所涉及的自动检测和控制技术、节能降耗优化生产技术、不同自动化系统（包括ERP）之间的整合和调度技术等，都是未来染色技术发展目标，是实现印染行业节能降耗和染色管理和控制一体化的必由之路。
　　
　　参考文献
　　[1] 中华人民共和国国务院. 国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006 ― 2020）[Z]. 北京：2006.
　　[2] 中华人民共和国工业和信息化部. 纺织染整行业清洁生产技术推行方案[Z]. 北京：2010.