■ 王利民

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南 鄭州 450004〕

大容量快速軋花應(yīng)對高人力成本

■ 王利民

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計研究所，河南 鄭州 450004〕

紡織品出口持續(xù)低迷和生產(chǎn)資料價格的快速上漲使棉花加工企業(yè)舉步維艱。自2008年起，中國勞動力成本開始大幅攀升，新疆的大部分棉區(qū)幾乎招不到拾花工，加工企業(yè)也留不住人才。軋花產(chǎn)業(yè)該如何應(yīng)對人力成本的快速上漲，找到一條可持續(xù)發(fā)展的出路？

回顧近十年來軋花產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路，我們能發(fā)現(xiàn)背后隱藏的一條主線——盡可能地加快處理速度、處理規(guī)模，盡量減少人力資源投入，節(jié)省中間處理環(huán)節(jié)、節(jié)約加工時間。為此，棉花加工產(chǎn)業(yè)將會在未來高人力成本的情況下，出現(xiàn)大型化、加工快速化的設(shè)備，這樣極大降低了人力勞動的強度，大容量快速軋花系統(tǒng)會成為未來的發(fā)展趨勢。

大容量快速軋花系統(tǒng)有較好的應(yīng)用基礎(chǔ)，國家棉花質(zhì)量檢驗體制改革促使加工企業(yè)的規(guī)模得以壯大。這些企業(yè)的加工規(guī)模一般都是按照每年加工5 000 t皮棉來設(shè)計的，采用400型打包機，生產(chǎn)效率在20 BPH（標(biāo)準(zhǔn)包/h）左右，加工時間為100～120 d。因人工喂花效率低，為了與400型打包機產(chǎn)能匹配，軋花生產(chǎn)線一般會配置2條外吸花管道，對應(yīng)2套籽棉烘干、清理設(shè)備，以及3～4套軋花、皮棉清理等設(shè)備。這樣的配置不僅設(shè)備數(shù)量多、控制系統(tǒng)連接復(fù)雜、連續(xù)運轉(zhuǎn)率不高，而且占地面積大，即使安裝在跨度達(dá)22 m、長度接近100 m的車間內(nèi)也顯得擁擠。

一、籽棉喂入系統(tǒng)

由于我國植棉受到土地所有制制約，地塊面積比較小，主要以人工采摘為主，不但機械化程度低，而且籽棉也作為商品參加市場交易，因此，棉花加工企業(yè)貨場組織幾乎都以散籽棉為主，打垛存放，人工開松喂入。生產(chǎn)效率為20 BPH的加工生產(chǎn)線要求籽棉喂入量達(dá)到15 t/h，按照籽棉密度90 kg/m3估算，每小時需要喂入170 m3籽棉，也就是平均1 s要揮動一次耙子，人工喂花勞動強度極大。為了保證軋花的連續(xù)性，加工企業(yè)一般會配置2個外吸棉管道，每個管道口每班要安排3～4人。正因為人工喂花勞動強度大、效率低，幾乎無法達(dá)到12 t/h的生產(chǎn)要求，加工產(chǎn)量也無法保證，所以喂花成了加工企業(yè)里最艱苦的崗位，沒有人愿意干。

1.籽棉貨場機械扒垛機。

2008年，籽棉貨場機械扒垛機的出現(xiàn)，為解決籽棉貨場人工喂花的難題提供了一絲希望。這種機械扒垛機模擬人工喂花過程，采用開松輥和液壓升降機構(gòu)，可以直接對籽棉垛進(jìn)行開松喂花。測試結(jié)果顯示，雖然籽棉貨場機械扒垛機大大降低了工人的勞動強度，但是因為該裝置是模擬人工喂花過程，無法實現(xiàn)大容量連續(xù)喂入的要求且需要考慮移動連接管道，仍需人工照看，所以推廣的難度較大，市場認(rèn)可度不高。

2.籽棉貨場小棉模喂花系統(tǒng)。

大容量快速軋花系統(tǒng)推廣瓶頸的突破首先出現(xiàn)在籽棉喂入環(huán)節(jié)。2009年，一種能實現(xiàn)大容量、連續(xù)喂入的成套設(shè)備——籽棉貨場小棉模喂花系統(tǒng)在市場上出現(xiàn)。該系統(tǒng)可分為貨場打模和移動開松兩個步驟。首先是在軋花廠的籽棉貨場上安裝雙箱小棉模打模機，采用人工或鏟車、裝載機等機械將散籽棉喂入小棉模打模機，打成3 t左右的小棉模，用叉車或轉(zhuǎn)運設(shè)備堆放保存。其次，在籽棉貨場上安裝棉模開松喂入機，用叉車轉(zhuǎn)運小棉模到棉模開松喂入設(shè)備的軌道或者傳送帶上，由棉模開松喂入機完成籽棉喂入。棉模開松喂入機可以是固定式或者移動式。這套設(shè)備克服了機械扒垛機需要人工照看，無法實現(xiàn)大容量連續(xù)喂入的缺陷，不但在籽棉喂入過程的主要環(huán)節(jié)都實現(xiàn)了機械化操作，而且具有手摘棉和機采棉都能處理的特點，在新疆市場得到了一定的認(rèn)可。然而，由于是在籽棉貨場打棉模，與人工喂花、扒垛機相比，它主要存在是采用的設(shè)備多、中間過程步驟長、用人工多、能耗高、占用大量籽棉貨場場地、投資大、經(jīng)濟(jì)性不高的缺陷，因此，也沒有得到大面積推廣。

3.地坑式籽棉貨場喂花裝置。

2010年，地坑式籽棉貨場喂花裝置的出現(xiàn)，克服了現(xiàn)有籽棉貨場喂花系統(tǒng)存在的缺陷，基本解決了籽棉散料喂入瓶頸的問題。該方案由與地面齊平的地坑和籽棉開松喂花裝置組成。地坑尺寸大約在18×4.8×5.4（m），能存放10 t散狀籽棉。地坑的下部是一條傳送帶，負(fù)責(zé)將地坑中的籽棉送入安裝在地坑側(cè)面的開松喂花裝置中，只需要用鏟車或者裝載機將籽棉推入地坑即可完成主要工作?？梢灾v，它首次實現(xiàn)了一條生產(chǎn)線連續(xù)15 t以上散料喂花，真正將人從高強度喂花勞動中解放出來。不僅每班用工從4～6人降到1～2人，勞動強度也從連續(xù)人工喂花降低到每30 min開鏟車裝卸1次。和小棉模喂花系統(tǒng)相比，省略了大量的中間打模、搬運等環(huán)節(jié)，經(jīng)濟(jì)性十分突出。另外，因為喂入均勻、連續(xù)，能縮短加工時間10 d左右，對加工質(zhì)量也有一定的改善作用。僅短短2年，地坑式籽棉喂花系統(tǒng)在新疆得到了快速普及，在內(nèi)地也得到了用戶的認(rèn)可。

4.棉模系統(tǒng)。

機采棉是應(yīng)對高人力成本的方法之一，棉模系統(tǒng)的應(yīng)用會進(jìn)一步促進(jìn)大容量快速軋花系統(tǒng)的推廣。近幾年，機采棉在新疆棉區(qū)得到了快速發(fā)展。由于機采棉的雜質(zhì)和水分含量都比較高，散狀運輸成本高昂，因此，除非距離非常短可以從田間直接運送到加工廠，機采棉一般最常見的轉(zhuǎn)運處理方式就是打棉模運輸。目前，限于棉花采摘機的原因，新疆棉區(qū)幾乎都采用方形棉模儲運。這需要利用采棉機、專用籽棉轉(zhuǎn)運車、籽棉打模車、專用棉模運輸車等多種設(shè)備和一系列復(fù)雜環(huán)節(jié)才能將籽棉最終送入棉花加工線，整個過程耗時耗力，至少需要3～4人。采用圓形棉模的采棉機只需要2個步驟：采棉機在采摘的同時完成打圓形棉模，打模或采摘結(jié)束后使用普通叉車和拖車轉(zhuǎn)運棉模，整個過程最多需2人即可完成?？梢灶A(yù)計，圓形棉模能有效地解決棉花采摘轉(zhuǎn)運的瓶頸問題，提高了機采棉的性價比，符合機采棉的發(fā)展趨勢。目前，圓形棉模的采摘機還比較昂貴，在解決好設(shè)備定價問題后，會在未來幾年大面積推廣，能處理圓形棉模的開松喂入設(shè)備也會在生產(chǎn)線得到普及。

如果內(nèi)地土地流轉(zhuǎn)等措施落實到位，很有可能就會采用機采棉種植模式，將人從高強度棉花種植勞動中解放出來。地坑式喂棉、圓形棉模的出現(xiàn)和結(jié)合完成了軋花過程全程機械化中的快速輸入環(huán)節(jié)，為加工設(shè)備大型化和自動化、實現(xiàn)大容量快速軋花奠定了良好的基礎(chǔ)。

二、打包系統(tǒng)

在加工車間，打包工序現(xiàn)在仍然是棉花加工全程機械化中的最薄弱環(huán)節(jié)，也是用工最多的環(huán)節(jié)。軋花工序一般有2～3人操作，而打包工序就要4～6人。目前，20 BPH的400型打包機機動時間約是130 s，人工操作時間為35～50 s。采用塑鋼帶捆扎裸包時，按要求焊接一根塑鋼帶需要7 s，包括焊接和冷卻成型時間，否則難以保證焊接質(zhì)量。而1個棉包需要焊接8根塑鋼帶，顯然只能分為兩組工人，每組4根進(jìn)行焊接，稍一疏忽就會超過時間，影響產(chǎn)量。為此，人工操作除了限制生產(chǎn)線產(chǎn)能不能超過30 BPH外，還關(guān)系到捆扎焊接、封包的質(zhì)量。打包的操作技術(shù)要求較高，工人的勞動強度和心理壓力也很大。

在美國等高人力成本國家，普遍采用了自動捆扎設(shè)備來解決打包的速度和質(zhì)量問題。目前，由于國際上有能力做打包自動捆扎設(shè)備的廠家只有2家，價格也比較昂貴，因此，打包自動捆扎設(shè)備也分為一次捆扎和兩次捆扎2種，即一次完成或分兩次完成一個棉包的6或8道捆扎。打包自動捆扎設(shè)備在參數(shù)調(diào)整合適后，能夠保證焊接質(zhì)量一致。

在高速打包線上，解決了打包自動捆扎限制產(chǎn)能的問題后，就剩下封包環(huán)節(jié)?？紤]到人的生理和心理需要，套包工作比較繁重，至少需要3個人才能完成。為此在美國，最近自動封包系統(tǒng)比較流行，該系統(tǒng)能自動完成棉包高速塑料套袋、封包工作，大大減少了操作人員的數(shù)量，降低了勞動強度。如果打包自動捆扎、封包設(shè)備得到推廣和普及，整個打包工序只需1～2人，不僅能保證捆扎質(zhì)量，而且能將生產(chǎn)線的產(chǎn)能提升到80～85 BPH。

目前，美國的棉花加工企業(yè)加工規(guī)模和生產(chǎn)線產(chǎn)能都比較大，總量10萬包、產(chǎn)能60～80 BPH的加工企業(yè)比較常見。美國Cherokee的Magnum 244軋花機片時產(chǎn)量達(dá)到了驚人的37.2 kg，單臺設(shè)備產(chǎn)能達(dá)39～42 BPH，幾乎相當(dāng)于4臺國內(nèi)171片軋花機，而長度僅為0.9 m。

三、大容量快速軋花系統(tǒng)的優(yōu)勢

大容量快速軋花系統(tǒng)需要棉花加工設(shè)備大型化、自動化，比現(xiàn)在的軋花設(shè)備有明顯的優(yōu)勢。

1.大大縮短加工時間。

1臺型40 BPH的生產(chǎn)線30多天即可加工5 000 t皮棉，相較于目前20 BPH的生產(chǎn)線，節(jié)省1/2的人工、電費和時間，能降低加工費用，具有更好的競爭力。

2.減少使用人工。

喂花和打包環(huán)節(jié)只需要4人，比起現(xiàn)有的勞動方式至少能減少4～6人。

3.提高土地資源利用率。

因為處理量增大能及時加工，幾乎不需要存放籽棉，所以籽棉場地面積可以減少到傳統(tǒng)的1/4甚至更少。

4.降低維護(hù)成本。

采用大型單臺清理、軋花設(shè)備，可明顯減少設(shè)備臺數(shù)，車間更寬松清潔；有利于降低管道連接和自動控制的復(fù)雜程度，更容易維護(hù)；從投資回報來算，單臺大型設(shè)備并不比多臺小型設(shè)備造價高。

可以看到，在解決好喂花和打包這兩個機械化程度較低的環(huán)節(jié)后，生產(chǎn)線的高度自動化必然使管理者和操作人員從技術(shù)難度上得到解脫，更好地專注于棉花加工的本質(zhì)——減少棉纖維損傷，為客戶帶來更多價值。

總之，高人力成本時代，減少人力投入是軋花產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化的直接誘因，注重創(chuàng)新與效益，滿足客戶對棉花加工的個性化需求，是軋花產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化的內(nèi)在動力，采用大型自動化設(shè)備是軋花產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化的方向。大容量快速軋花系統(tǒng)會將棉花加工帶到一個新的高度，甚至?xí)崿F(xiàn)一條按棉花品質(zhì)、客戶要求的柔性加工工藝路線，達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線下的個性軋花的嶄新境界。