倪 遠(yuǎn)

(紡之遠(yuǎn)(上海)紡織工作室，上海 200063)

1 環(huán)錠細(xì)紗機自動接頭機研發(fā)歷史

環(huán)錠細(xì)紗機自動接頭技術(shù)是紡紗領(lǐng)域中尚未突破的裝備難題，伴隨時代進步和技術(shù)發(fā)展，及紡紗技術(shù)應(yīng)用的信息化、自動化和智能化進程，自動接頭機項目的研發(fā)應(yīng)用被提到日程上來。

早在上世紀(jì)80年代，國外就出現(xiàn)了自動接頭機概念機，德國、意大利、瑞士和日本等國的紡機制造商曾在國際紡機展覽會上展示過自動接頭機。歐洲紡機制造商研發(fā)的接頭機也曾有少量投入應(yīng)用，例如意大利康尼特克斯公司共出廠接頭機約70臺、德國青澤公司共出廠接頭機約50臺，此后至今，便再沒有接頭機研發(fā)、生產(chǎn)方面的信息。進入21世紀(jì)以來也無該項目進一步發(fā)展的信息，說明40年前自動接頭機的研發(fā)應(yīng)用以不成熟而告終[1]。

由于經(jīng)歷了上世紀(jì)自動接頭機研發(fā)應(yīng)用的挫敗，曾經(jīng)研發(fā)和使用接頭機的廠商反饋信息，認(rèn)為紡紗行業(yè)應(yīng)該把研究重點放在進一步降低紡紗斷頭上，這樣生產(chǎn)中就不再需要接頭機了。這聽起來就是一個比較悲觀的觀點，但是他們確實是這樣想的，也是這樣做的。

2 歐洲制造商早期研發(fā)應(yīng)用挫折案例分析

從目前獲得的信息分析，歐洲紡機制造商早期投入應(yīng)用的100多臺自動接頭機，較大可能是在技術(shù)方面不夠成熟、在實際應(yīng)用的效率上不適應(yīng)需求。雖然我們不能完全知曉40年前歐洲紡機制造商研發(fā)接頭機的具體架構(gòu)及遇到了哪些障礙，但有以下幾點應(yīng)該是可以判斷的。

一是兩家制造商將研發(fā)的百余臺產(chǎn)品投放到市場，一定是可以使用的機型，是否可以持續(xù)應(yīng)用，以及使用中的改進升級空間，是另一個角度的問題。

二是即使采用當(dāng)時最先進的工業(yè)技術(shù)，但受制于那時的條件和理念、紡紗工藝技術(shù)路線優(yōu)化的程度以及工控驅(qū)動信息等技術(shù)水平，總體還是處于40年前的水平。

三是即使在歐洲，上世紀(jì)80年代的工費也不會太貴，接頭機對值車人工的替代效應(yīng)，也許不能抵補投資成本，或者說基本上難以計算投資回報率。

歸納這3方面的判斷，可以得到以下結(jié)論：當(dāng)時接頭機的機型研發(fā)是可以使用的，但應(yīng)用性價比很低，幾乎無法體現(xiàn)使用價值；或者說當(dāng)時接頭機研發(fā)應(yīng)用的天時地利人和都沒有到位，該項目以失敗而告終是必然的。

3 環(huán)錠細(xì)紗機接頭機研發(fā)新時機

目前，細(xì)紗機自動接頭機處在新研發(fā)周期，上世紀(jì)80年代歐洲紡機制造商研發(fā)應(yīng)用挫敗的案例，已時過境遷，研發(fā)條件、工業(yè)技術(shù)狀態(tài)和工藝?yán)砟畹纫呀?jīng)與當(dāng)時大相徑庭。目前，產(chǎn)業(yè)需求提升，工業(yè)技術(shù)成熟，工藝?yán)砟钸M步，國情、業(yè)態(tài)、政府規(guī)劃力促技術(shù)創(chuàng)新，多方面要素有利于接頭機再研發(fā)[2]。

當(dāng)然我們還是要接受40年前歐洲制造商接頭機研發(fā)應(yīng)用失敗留下的教訓(xùn)，以與時俱進的姿態(tài)，厘清與該技術(shù)項目相關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟背景，在新時代突破研發(fā)技術(shù)瓶頸，致力于該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，助推紡織強國前行，重新定義新時代接頭機行業(yè)地位和發(fā)展方向。

3.1 紡織行業(yè)“十三五”與“十四五”規(guī)劃

在紡織行業(yè)向著自動化、信息化和智能化發(fā)展的進程中，中國紡織工業(yè)聯(lián)合會在《紡織工業(yè)“十三五”科技進步綱要》[3]中，就把“開發(fā)智能化紡紗成套設(shè)備，實現(xiàn)紡紗成套設(shè)備的連續(xù)化運行、夜間無人值守、數(shù)字化控制和網(wǎng)絡(luò)化管理”作為紡紗機械研發(fā)重點，把“探索工業(yè)機器人在紡織企業(yè)的應(yīng)用，全方位提升紡織行業(yè)智能化生產(chǎn)和管理水平”作為紡織信息化技術(shù)研發(fā)重點，并明確將細(xì)紗機自動接頭列入“(六)紡織信息化技術(shù)/(28)智能化生產(chǎn)及管理技術(shù)/(3)智能化紡紗生產(chǎn)線”項目中。

在中國紡織機械協(xié)會《“十四五”紡織機械發(fā)展指導(dǎo)性意見(征求意見稿)》[4]的第五節(jié)：重點工程/ 2．紡織智能加工裝備重點工程中提出：重點發(fā)展紡織短流程和自動化裝備、紡織專用機器人、紡織智能檢測、紡織智能系統(tǒng)、紡織機械智能制造等，提高智能紡織裝備相關(guān)基礎(chǔ)理論研究和跨領(lǐng)域交叉研究能力，推動紡織行業(yè)轉(zhuǎn)型升級，進一步提質(zhì)增效，提高產(chǎn)品生產(chǎn)附加值。/(2)攻關(guān)。攻關(guān)紡織接頭和擋車機器人……

在附件二：紡紗機械/二．“十四五”發(fā)展趨勢與目標(biāo)/1．發(fā)展趨勢/環(huán)錠紡設(shè)備小節(jié)中提出：隨著行業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和發(fā)展的需要,短流程、連續(xù)化、智能化仍將是“十四五”期間棉紡成套設(shè)備的發(fā)展趨勢。一些關(guān)鍵裝備如超大牽伸細(xì)紗機、清梳并聯(lián)、細(xì)紗接頭機器人等的研發(fā)，環(huán)錠紡工藝設(shè)備的研究，有望在“十四五”期間取得重大突破。存量環(huán)錠紡設(shè)備，將繼續(xù)加強智能化升級，滿足市場對自動化及減少用工的需求。

在附件二：紡紗機械/二．“十四五”發(fā)展趨勢與目標(biāo)/2．發(fā)展目標(biāo)/(4)2025年目標(biāo)/①中明確：研究攻關(guān)棉紡環(huán)錠紡超大牽伸細(xì)紗機、清梳并聯(lián)、細(xì)紗接頭、關(guān)鍵專件器材、智能物流等技術(shù)，完善各單機設(shè)備的質(zhì)量在線監(jiān)控、質(zhì)量追蹤等，建成新型環(huán)錠紡短流程示范工廠，實現(xiàn)萬錠用工10人以下。

在附件二：紡紗機械/三．“十四五”重點任務(wù)/1．開發(fā)新一代智能成套棉紡設(shè)備小節(jié)中明確：研發(fā)超大牽伸細(xì)紗機、清梳并聯(lián)、細(xì)紗接頭機器人等智能化、連續(xù)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備……

3.2 工業(yè)技術(shù)背景

40年來隨著工業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展，新技術(shù)多方突破，與該項目直接相關(guān)的新技術(shù)、新材料和新工藝甚多，特別在機械加工工藝、表面處理工藝、金屬和合成新材料、機械機構(gòu)、工控驅(qū)動、信息與通信及電力儲能等方面，性能提升，成本降低，特別是機械手技術(shù)在各領(lǐng)域的成熟應(yīng)用，性價比得到極大提升，均可為接頭機新機型的研發(fā)提供高性價比的新結(jié)構(gòu)和零部件。

3.3 人口紅利

當(dāng)前的工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，不僅對于發(fā)達(dá)國家，即使是對于人口大國的中國來說，人口紅利也基本耗盡，機器換人是不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢。用工難、用工貴、用工降低體力消耗、用工符合人類作息規(guī)律及用工提高技能含量，是作為勞動密集型紡織產(chǎn)業(yè)必然面臨的重大現(xiàn)實問題。自動化、信息化和智能化技術(shù)應(yīng)用在紡紗領(lǐng)域的功能，首要就是人工替換，即使現(xiàn)今尚不能通過機器換人而產(chǎn)生經(jīng)濟效益的崗位，未來也必然需要。

3.4 產(chǎn)業(yè)體量

近1.1億枚存量環(huán)錠細(xì)紗機紡紗規(guī)模，內(nèi)需市場巨大，持續(xù)發(fā)展的增量市場也很可觀。與“一帶一路”相關(guān)的外需市場增量也日益發(fā)展，持續(xù)壯大。紡織產(chǎn)業(yè)的體量決定行業(yè)市場容量，行業(yè)市場的容量直接影響產(chǎn)品成本。有多大的市場容量，就有多大的創(chuàng)新空間，同時也具有足夠多的研發(fā)糾錯時間。

3.5 工藝技術(shù)路線相關(guān)

紡機研發(fā)中，紡紗工藝技術(shù)路線的選擇至關(guān)重要，直接影響紡機的工作效能，影響研發(fā)成本和研發(fā)周期。顯然40年前的接頭機研發(fā)，限于條件和理念，不可能對接頭操作過程進行優(yōu)化。新時代是創(chuàng)新的時代，我國紡紗和紡機人才濟濟，創(chuàng)新理念不斷進步，紡紗工藝與裝備研發(fā)結(jié)合日益緊密，產(chǎn)學(xué)研與跨專業(yè)跨學(xué)科研發(fā)案例很多。

4 ITMA2019展示的細(xì)紗接頭機

2019年6月，在西班牙巴塞羅那成功舉辦的ITMA2019展會上，細(xì)紗機自動接頭機就是展出新產(chǎn)品的亮點之一。在上世紀(jì)停止研發(fā)應(yīng)用數(shù)十年后，新世紀(jì)首次亮相，可以認(rèn)為細(xì)紗機自動接頭機迎來一個新研發(fā)周期的起點。這次展會上瑞士立達(dá)公司與印度朗維公司同時展示，受到行業(yè)熱烈關(guān)注。這可能預(yù)示著細(xì)紗機接頭機產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，向著具備天時、地利與人和的條件發(fā)展[5]。環(huán)錠紡紗的自動化技術(shù)應(yīng)用，即將實現(xiàn)細(xì)紗機接頭與值車工作的人工替換，從而助推環(huán)錠紡紗生產(chǎn)的技術(shù)進步。

4.1 瑞士立達(dá)公司

立達(dá)公司的環(huán)錠細(xì)紗機值車接頭機械手ROBOspin，是ITMA2019上紡紗技術(shù)領(lǐng)域的一個重要亮點。立達(dá)公司設(shè)計的接頭機，為細(xì)紗機每側(cè)面配置1臺往復(fù)巡回式接頭機械手ROBOspin，見圖1。

圖1 立達(dá)細(xì)紗機接頭機械手ROBOspin

ROBOspin從立達(dá)單錠監(jiān)測系統(tǒng)ISM接收關(guān)于目標(biāo)斷頭錠位的信息，從目標(biāo)斷頭錠位的定位、停止紗錠、拔起紗管、找尋紗頭、將紗頭穿過鋼絲圈、氣圈環(huán)與導(dǎo)紗鉤，最后完成紗線在羅拉鉗口的接頭，實現(xiàn)一序列的操作動作。

立達(dá)公司的ROBOspin接頭機械手，具有以下應(yīng)用特征[6]。

a) 品質(zhì)穩(wěn)定。自動化的接頭操作程序，確保接頭機械手的穩(wěn)定運行，接頭操作周期中盡可能避免與紗線發(fā)生接觸，消除了人工拔紗時對外層紗線的接觸污染，確保卓越的紗線質(zhì)量。

b) 用工少，效率高。接頭機械手可24 h持續(xù)工作，大幅減少接頭操作用工和工費成本，同時減輕人力資源的配置規(guī)劃與紡紗生產(chǎn)管理難度。

展臺現(xiàn)場演示的接頭操作顯示，每次接頭發(fā)生后，接頭機械手從到達(dá)錠位開始接頭工作起，直到完成接頭操作，整個接頭工作的操作時間約為1 min，也存在著一定接頭操作不成功的概率。

立達(dá)公司明確，ROBOspin是專門為立達(dá)公司細(xì)紗機設(shè)計的裝備，1臺環(huán)錠細(xì)紗機的兩側(cè)面分別需要配置各1臺ROBOspin，因而計算萬錠投資成本不低。由于尚未公布該機的應(yīng)用參數(shù)和市場報價，所以難以評估產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)指標(biāo)、市場效應(yīng)及投資回報率。

4.2 印度朗維公司

朗維公司在ITMA2019上有限度地展示了細(xì)紗接頭機，配置接頭機的細(xì)紗機型號為LRJ9-SXL，帶集落、細(xì)絡(luò)聯(lián)和四羅拉緊密紡Spinpact。由于是嚴(yán)格控制參觀對象的封閉式展示，影響了相關(guān)技術(shù)信息的獲取。朗維公司細(xì)紗接頭機與ROBOspin比，初步觀察在配置和操作程序方面存在若干不同之處，特別是在接頭操作工藝技術(shù)路線方面，朗維公司采用了不拔下紗管，在錠位上在線找頭的方法。在斷紗檢測裝置形式、斷頭檢測點位置設(shè)置、接頭機運行軌道、接頭機體積等方面，都不同于立達(dá)公司ROBOspin。

5 接頭機相關(guān)可應(yīng)用技術(shù)

5.1 單錠實時斷頭檢測系統(tǒng)

目前，行業(yè)中斷頭檢測技術(shù)已經(jīng)成熟應(yīng)用，只是作為紡紗信息化管理輔助工具的斷頭檢測系統(tǒng)應(yīng)用投入門檻較高，因而尚未得到普及應(yīng)用。

有多種檢測傳感方式不同的非電量電測法斷頭檢測方案被提出來，較為主流的應(yīng)用是檢測鋼絲圈轉(zhuǎn)速來表征錠速信號。以帶有單錠實時錠速監(jiān)測功能的斷頭檢測系統(tǒng)為例，其基礎(chǔ)傳感信息是鋼絲圈回轉(zhuǎn)速度的監(jiān)測，通過信息傳輸和處理，可以獲得錠速信號，從而判斷錠位運行狀態(tài)，實現(xiàn)引導(dǎo)值車、壞錠警示和統(tǒng)計產(chǎn)量、斷頭持續(xù)時間、壞錠持續(xù)時間等，用于錠位、操作和維護等管理。

由于具有實時斷頭錠位信號，可以為接頭機提供值車目標(biāo)錠位引導(dǎo)信號，同時對值車區(qū)域斷頭錠位信號進行集中運算，對跨機臺值車模式來說，可以設(shè)置優(yōu)先條件進行值車車弄次序規(guī)劃，從而通過管理策略調(diào)度來提高接頭機的值車效率。

采用單錠實時斷頭檢測系統(tǒng)，及聯(lián)合使用粗紗停喂裝置，也是接頭機工作系統(tǒng)的一種配置，不足之處是總體投資成本較高，合并計算的投資回報周期較長。

5.2 非單錠實時斷頭檢測系統(tǒng)

非單錠實時的斷頭檢測方法也可以用于引導(dǎo)接頭機進行工作。

一個更為經(jīng)濟的方法，是接頭機自帶移動式斷頭檢測系統(tǒng)，隨接頭機邊行走邊檢測，有斷頭即開始接頭工作，這種斷頭檢測與接頭操作共享行走系統(tǒng)的工作模式，與獨立的單錠實時斷頭檢測系統(tǒng)加接頭機的工作模式相比各具利弊。從投資成本來看，接頭機自帶斷頭檢測模式可以減少單錠實時斷頭檢測系統(tǒng)和粗紗停喂裝置的一次投入成本。接頭機巡回過程中檢測到各個錠位的錠速信號也可以上傳到上位機，用于監(jiān)測統(tǒng)計管理各個紡紗錠子。不過，兩者相比，接頭機自帶斷頭檢測模式不足之處在于：① 斷頭和錠速信號為非實時信息，檢測周期等于接頭機巡回周期；② 邊行走邊檢測獲得的斷頭信號，無法進行策略規(guī)劃調(diào)度；③ 無法應(yīng)用粗紗停喂技術(shù)，來減少斷頭錠位中帶須條運行容易引起的上下羅拉纏繞；④ 接頭機不能提前獲得行走方向的斷頭錠位信號，接頭機的行走速度受到制約，影響接頭機的工作效率。

5.3 粗紗停喂裝置

在使用單錠斷頭檢測系統(tǒng)時，可以配套選用粗紗停喂裝置，但這會增大整個系統(tǒng)的投資成本，增加系統(tǒng)應(yīng)用的投資回報周期。

現(xiàn)有技術(shù)的粗紗停喂裝置，并沒有考慮到與接頭機的聯(lián)合應(yīng)用，由于停喂后的復(fù)喂需要人工拉動復(fù)位機構(gòu)，粗紗才會繼續(xù)喂入，如在接頭機上增加這個輔助復(fù)位操作，將對接頭操作效能產(chǎn)生較大的不利影響，且增加接頭機制造成本，兩者都影響接頭機性價比。

如果需要在使用單錠斷頭檢測系統(tǒng)時配置粗紗停喂裝置，則必須改進停喂裝置結(jié)構(gòu)，使其具有自動復(fù)喂的功能，這樣才有利于與接頭機聯(lián)合應(yīng)用，并提高兩者的工作效能。具有自動停喂和復(fù)喂功能的粗紗自動停喂復(fù)喂裝置的設(shè)計，需要應(yīng)用創(chuàng)新結(jié)構(gòu)，在方便使用的同時提高應(yīng)用性價比。

5.4 剎錠器

在行業(yè)中大部分使用光桿錠子的細(xì)紗機上，接頭機的應(yīng)用，不需要另外配置剎錠器。

在高速鋁套管錠子的機臺上，也可以不帶剎錠器。接頭機自帶的錠速控制機構(gòu)，配合接頭程序的需要，控制錠子慢速回轉(zhuǎn)、停轉(zhuǎn)、倒轉(zhuǎn)和正常錠速。

不帶剎錠器的鋁套管錠子，在人工輔助接頭操作時，拔管較為困難且不安全，也不符合鋁套管錠子使用要求。

5.5 電錠驅(qū)動

有行業(yè)人士認(rèn)為，電錠驅(qū)動是接頭機應(yīng)用的必要配置。實際上電錠驅(qū)動與接頭機應(yīng)用，僅在兩個方面有交叉：一是如果電錠驅(qū)動系統(tǒng)自帶了斷頭檢測信號，那么接頭機可以采用電錠驅(qū)動系統(tǒng)的斷頭信號來定位接頭工作的目標(biāo)錠位；二是在檢測到本錠位發(fā)生了斷頭，在發(fā)出斷頭信號的同時，電錠自動停止回轉(zhuǎn)，接頭機定位到該錠位開始接頭操作時，接頭機需要與電錠系統(tǒng)進行通訊發(fā)出指令，或者接頭機直接按動錠速恢復(fù)按鈕，使錠子恢復(fù)回轉(zhuǎn)。如果需要慢速回轉(zhuǎn)甚至倒轉(zhuǎn)，則必須對電錠系統(tǒng)設(shè)計提出要求，以實現(xiàn)兩者配合。

所以，細(xì)紗機沒有電錠驅(qū)動，對接頭機的技術(shù)應(yīng)用沒有影響。如果兩者聯(lián)合應(yīng)用，電錠驅(qū)動系統(tǒng)必須配合接頭機，包括每個電錠倒轉(zhuǎn)和慢速回轉(zhuǎn)的獨立控制等等，使電錠驅(qū)動控制系統(tǒng)復(fù)雜化。

從目前的情況判斷，雖然電錠應(yīng)用的技術(shù)結(jié)構(gòu)相對簡單，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用較為方便，但是由于電錠技術(shù)具有投資回報率低和電能轉(zhuǎn)換效率低兩大技術(shù)經(jīng)濟問題，目前還未見突破信息；同時接頭機與電錠兩個項目聯(lián)合應(yīng)用，投資回報期可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出行業(yè)預(yù)期。

5.6 自動落紗

細(xì)紗機配置有移動式自動落紗機時，落紗機的行走軌道可以作為接頭機的行走軌道。

細(xì)紗機配置有集體落紗系統(tǒng)時，接頭機上的行走系統(tǒng)，需要避開集體落紗裝置的底部結(jié)構(gòu)。

5.7 斷頭吸棉管

如果接頭機工作的值車巡回周期較長，偏離了紡紗工藝技術(shù)的要求，錠位在斷頭狀態(tài)下的運行將導(dǎo)致羅拉纏繞的可能性增大。接頭機應(yīng)用中應(yīng)該盡可能降低上下羅拉纏繞的發(fā)生概率，以減少人工干預(yù)，提升接頭機工作效能。因此對于斷頭吸棉管的配置，應(yīng)當(dāng)盡可能提高吸棉效能，減少羅拉纏繞，相對而言指管比笛管更有利于減少纏繞。

6 對接頭機研發(fā)應(yīng)用的再思考

6.1 關(guān)于斷頭率

自動接頭技術(shù)近年引起行業(yè)較大關(guān)注，除了上述國際紡機廠商推出概念機外，國內(nèi)也有多家企業(yè)進入或準(zhǔn)備進入研發(fā)階段的信息，包括國企和民企、紡機企業(yè)和紡紗企業(yè)，等；也已經(jīng)有多家國內(nèi)專利申請人提出接頭機相關(guān)的中國專利申請。

分析“把技術(shù)進步重點放在降低紡紗斷頭上，如千錠時斷頭降低到5根及以下，則不必配置接頭機”的觀點，從某些角度看是有一定道理的，特別是在當(dāng)前行業(yè)競爭壓力較大、對接頭機研發(fā)方向不太明朗、接頭機應(yīng)用投入產(chǎn)出目標(biāo)不夠清晰的情況下，對接頭機系統(tǒng)裝備的投入與運行應(yīng)用信心不足是可以理解的。但有一個很重要的問題是：對于“降低千錠時斷頭到5根及以下”的技術(shù)措施是什么？對應(yīng)的技術(shù)進步方向在哪里？

在兼顧紡紗錠速的前提下，降低紡紗斷頭其實是行業(yè)一直都在追求的目標(biāo)，在現(xiàn)有環(huán)錠紡加捻卷繞技術(shù)條件下，加捻卷繞專件器材的技術(shù)進步也在艱難進行中，目前尚無顯著性進展。在ITMA2019上，確實有錠速超過30 kr/min的環(huán)錠紡紗機演示，但由于紡紗條件限制，尚無法真正找到進入實際應(yīng)用的途徑。

從紡紗技術(shù)的角度看，調(diào)整生產(chǎn)條件是可以在一定程度上控制斷頭率，使值車用工減少到每萬錠用工為1人及以下，如此當(dāng)然難以體現(xiàn)接頭機機器換人的優(yōu)勢，從而可以否定接頭機的應(yīng)用價值。但是，分析紡紗生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)狀可以明確：首先在目前的環(huán)錠紡紗生產(chǎn)工藝技術(shù)條件下，在維持產(chǎn)能和不增加額外投入的情況下，對大多數(shù)紡紗企業(yè)來說，降低斷頭率是一件非常困難的事；其次，也許是更重要的問題，由于斷頭率與細(xì)紗機錠速的正向相關(guān)性，以及細(xì)紗機錠速與紡紗效益正向相關(guān)性的關(guān)系，減少斷頭是提升紡紗效益的重要制約因素，而追求紡紗效益則是一項永無止境的工作。

一味地降低斷頭就意味著降低效益，正常紡紗情況下，較低的斷頭率意味著存在錠速和效益的提升空間。因而規(guī)?；募徏喩a(chǎn)保持適度的斷頭率是合理的；這個合理的斷頭率，則依據(jù)紡紗企業(yè)各自狀況不同而有差異，這是工藝技術(shù)和經(jīng)濟效益的一個平衡點，在這個平衡點下，既然存在著斷頭，便產(chǎn)生了自動接頭機的用武之地與發(fā)展空間，這是一個對紡紗斷頭與效益的再認(rèn)識，也是對接頭機研發(fā)應(yīng)用的再思考。

可以認(rèn)為降低斷頭的技術(shù)進步與接頭機裝備配置應(yīng)用并不矛盾，兩者都是紡紗技術(shù)進步的方向，行業(yè)發(fā)展的最好結(jié)果是解決斷頭難題、節(jié)省用工、解放值車工與提升機臺生產(chǎn)率同步發(fā)展。

6.2 關(guān)于資源

紡紗生產(chǎn)除了面臨用工難和用工貴的問題外，前文已經(jīng)提出了：用工需要降低體力消耗，用工需要符合人類作息規(guī)律，用工需要提高技能含量這3個現(xiàn)實性問題，應(yīng)該也是行業(yè)后續(xù)發(fā)展進步的方向。減少值車工步行里程、降低夜間作業(yè)人數(shù)和時長，以及改良人力資源配置水平是紡紗生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展不可忽視的方向。

40年前歐洲制造商悲觀地停止了對自動接頭機的研發(fā)和應(yīng)用，筆者估計是遇到了當(dāng)時難以逾越的技術(shù)和(或)經(jīng)濟方面的障礙。除了這個原因外，從另一個角度看，是因為后續(xù)的全球紡紗市場不在歐洲了，中國開始向紡織大國發(fā)展，并正朝著紡織強國邁進。

當(dāng)然，要研發(fā)可以產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的自動接頭機，也必須要通過選擇合理適用的工作模式、優(yōu)化工藝技術(shù)路線和精良設(shè)計與制造，吸取前人經(jīng)驗教訓(xùn)，來逾越歐洲制造商曾經(jīng)碰到的技術(shù)和(或)經(jīng)濟障礙，而不是簡單地用機器人代替人工操作，如果結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)定位不適當(dāng)，即便賦予機器以智能也難以實質(zhì)性提升操作效能。

結(jié)合近階段國內(nèi)外接頭機相關(guān)專利技術(shù)申請人提出的中國專利申請技術(shù)結(jié)構(gòu)分析，在接頭機的工作模式和工藝技術(shù)路線方面的研究，對比前人公開的技術(shù)信息，似乎未見突破性進展。對接頭效能和工作效率的研究，依然主要處于模仿人工操作的表面化邏輯中，而難以得到深度優(yōu)化。據(jù)此研發(fā)出來的接頭機即使能完成接頭工作，仍然難以產(chǎn)生應(yīng)用效益。如果工作模式未能得到行業(yè)認(rèn)同、接頭工作的工藝技術(shù)路線不夠優(yōu)化，導(dǎo)致一個接頭的時間周期或巡回周期遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件，那么這樣的接頭機就只能停留在實驗室階段，而走不進生產(chǎn)現(xiàn)場。與歐洲接頭機研發(fā)廠商的經(jīng)歷類似，不能進入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，并且可能會用研發(fā)失敗的經(jīng)歷來反向證明，接頭機的應(yīng)用沒有價值，或者接頭機不值得研發(fā)，應(yīng)該說這是非常糟糕的局面。

7 應(yīng)用效果與投資回報

細(xì)紗機自動接頭機的應(yīng)用價值主要是人工替代和管理提升。如果要直接計算投資回報率，那么目前只能計算人工替代率。以下列出并討論與應(yīng)用效應(yīng)和投資成本直接相關(guān)的若干參數(shù)，為便于估算，忽略接頭機系統(tǒng)的運行維護成本。歸納以下兩個“周期”數(shù)值，是關(guān)乎運行效應(yīng)和投資成本的主要參數(shù)。

7.1 值車巡回周期

值車巡回周期=值車區(qū)域接頭機行走時間+接頭總時間(min)；

接頭機行走時間=值車區(qū)域巡回行走距離/平均行走速度(min)；

值車區(qū)域巡回行走距離=值車區(qū)域錠數(shù)×0.07+值車臺數(shù)×10(m)；

接頭總時間=值車錠時斷頭數(shù)×平均一個頭接頭時間(min)。

值車巡回周期與接頭機平均行走速度和平均一個頭接頭時間直接相關(guān)。

除了接頭機成本外，接頭機工作參數(shù)中平均行走速度和平均一個頭接頭時間，是接頭機最重要的指標(biāo)。

值車巡回周期從投資的角度看，與接頭機配置數(shù)量成反比；從接頭機工作性能技術(shù)參數(shù)角度看，與接頭機平均行走速度和平均一個頭接頭時間成正比。而從生產(chǎn)管理的角度看，預(yù)設(shè)值車巡回周期取決于紡紗生產(chǎn)條件，主要是千錠時斷頭率，以及由斷頭帶來的羅拉纏繞概率。

7.2 投資回收周期

接頭機投資回收周期=萬錠接頭機配置成本/萬錠值車用工年費用(a)；

萬錠值車用工年費用=萬錠24 h值車人數(shù)×值車工年工費(萬元)；

萬錠接頭機配置成本=接頭機每臺成本×萬錠接頭機配置臺數(shù)(萬元)。

其中，萬錠接頭機配置臺數(shù)，與接頭機平均行走速度和一個頭接頭時間直接相關(guān)。

7.3 值車巡回周期與投資回收周期相關(guān)性探討

可以應(yīng)用現(xiàn)實條件下的上述參數(shù)，包括紡紗條件和接頭機參數(shù)，通過上述關(guān)系式來計算投資回收周期，如預(yù)設(shè)一個生產(chǎn)管理可以接受的值車巡回周期，估算出投資回收周期；或者預(yù)設(shè)一個行業(yè)可以接受的投資回報周期，估算出接頭機巡回周期。

不管如何，投資回收周期與值車巡回周期兩個參數(shù)，都必須得到行業(yè)認(rèn)可，這是研發(fā)過程中必須重視的。

當(dāng)然，投資回報只是以人工替代為效益計算的，自動化接頭機的應(yīng)用會帶來管理效益，及難以用經(jīng)濟來衡量的行業(yè)價值。

同時上述估算沒有計算接頭機工作條件需要的斷頭檢測系統(tǒng)和粗紗停喂裝置等相關(guān)投入，也未計入接頭機用電成本、維護保養(yǎng)人工與耗材成本、鋰電池折舊成本以及備用機臺投資成本等。

由于單錠斷頭檢測系統(tǒng)具有紡紗信息管理功能，可以提升和擴展生產(chǎn)管理能力，并帶來管理效益，所以單錠斷頭檢測系統(tǒng)是細(xì)紗機基礎(chǔ)錠位信息化管理不可缺少的工具。從這個角度考量，接頭機需要配置的單錠斷頭檢測和粗紗自動停復(fù)喂裝置，可以不納入接頭機投資回報期的計算成本。

8 結(jié)語

在產(chǎn)業(yè)需求提升、行業(yè)政策支撐和研發(fā)條件成熟的境況下，接頭機一個新研發(fā)周期已經(jīng)到來，但仍需行業(yè)有足夠認(rèn)識和深入思考，研發(fā)成熟和普及應(yīng)用并非一蹴而就，需要研發(fā)與應(yīng)用的上下游及供需方充分溝通，使行業(yè)達(dá)成有條件或有限度的共識。在接頭機值車工作模式和接頭操作工藝技術(shù)路線等方面進行優(yōu)化。

實踐告訴我們，對于處在紡紗條件不太確定的環(huán)境下工作的移動式裝備，要想獲得近乎完美的應(yīng)用效果是困難的，除了不斷改進裝備、改善生產(chǎn)條件和環(huán)境，還需提升管理人員素質(zhì)和管理水平。

環(huán)錠細(xì)紗機接頭機項目的研發(fā)應(yīng)用，是行業(yè)針對紡紗最關(guān)鍵的細(xì)紗工序，向著解決斷頭難題、減少值車用工與提升細(xì)紗機生產(chǎn)能力等多方面技術(shù)進步的同步推進。

細(xì)紗機自動接頭機的研發(fā)應(yīng)用任重道遠(yuǎn)，需合力前行、思行不止，則終達(dá)至善。