受新冠疫情影響，依靠傳統(tǒng)勞動力進行生產(chǎn)作業(yè)的印染企業(yè)陷入復工難的困境，而印染智能化能夠很好地解決該問題，實現(xiàn)印染智能化的關鍵技術之一就是數(shù)字化監(jiān)控技術，本文針對印染行業(yè)數(shù)字化監(jiān)控技術展開調研，通過印染、數(shù)字化監(jiān)控技術相關的關鍵詞和分類號圍繞國內(nèi)專利數(shù)據(jù)檢索分析，旨在探尋我國印染行業(yè)智能化的發(fā)展情況。

新型冠狀病毒肺炎疫情期間，大多數(shù)傳統(tǒng)的印染企業(yè)無法復工，究其原因，是因為傳統(tǒng)的印染企業(yè)需要大量的人力對印染流程進行監(jiān)控，而那些掌握數(shù)字化監(jiān)控技術、實現(xiàn)印染智能化的企業(yè)則能沉著應對。例如，早在2月19日，康平納智能染色有限公司智能印染共享工廠項目已經(jīng)開工，為新一期的紡織行業(yè)新舊動能轉換卯力加速，在特殊時期貢獻自己的力量。

1 數(shù)字化監(jiān)控技術成為印染行業(yè)寵兒

眾所周知，印染是重污染行業(yè)，傳統(tǒng)印染過程中的資源消耗和污染物排放問題不容忽視，節(jié)能減排、低碳環(huán)保、提質增效成為印染行業(yè)發(fā)展的最新指向。再者，受到近年來國內(nèi)經(jīng)濟增長放緩和國際經(jīng)濟不景氣的影響，印染行業(yè)產(chǎn)量增速回落，整體呈現(xiàn)逐年下降的趨勢，行業(yè)提質增效需求迫切?！都徔椆I(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》、《紡織工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》中都將印染智能化作為重點發(fā)展方向，而數(shù)字化監(jiān)控技術則是智能印染的前期基礎和重要支撐，是智能印染行業(yè)發(fā)展的排頭兵。

圖1 2010-2019中國印染布產(chǎn)量增長情況（來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院）

在“十二五”、“十三五”政策扶持下，國內(nèi)數(shù)字化監(jiān)控技術發(fā)展喜人，為印染行業(yè)開辟了一個全新的發(fā)展空間。根據(jù)中國紡機協(xié)會統(tǒng)計，“十二五”期間，印染機械市場需求發(fā)生很大變化，數(shù)字化監(jiān)控新技術產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，促進了數(shù)控裝備與數(shù)控系統(tǒng)的銷售，數(shù)控的圓網(wǎng)和平網(wǎng)印花機、數(shù)碼噴墨印花機、在線監(jiān)控裝置等銷量增加。“十三五”規(guī)劃提出，要繼續(xù)發(fā)展印染流程數(shù)字化監(jiān)控技術，用新技術改變傳統(tǒng)印染工業(yè)的生產(chǎn)、管理模式，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約資源，降低面料產(chǎn)品的返修率，減少人為因素的干擾。此外，數(shù)字化監(jiān)控技術的實現(xiàn)會大大減少印染過程中的人工操作和人員接觸，勢必在疫情大考中表現(xiàn)出眾。

本文針對印染行業(yè)數(shù)字化監(jiān)控技術展開調研，通過印染、數(shù)字化監(jiān)控技術相關的關鍵詞和分類號圍繞國內(nèi)專利數(shù)據(jù)展開檢索，旨在探尋我國印染行業(yè)智能化的發(fā)展情況。

2 國內(nèi)印染數(shù)字化監(jiān)控技術已實現(xiàn)工藝流程全覆蓋

數(shù)字化監(jiān)控技術是印染工廠實現(xiàn)智能化的關鍵所在，建立印染全流程設備數(shù)字化監(jiān)控系統(tǒng)已成為新建項目的方向。該種系統(tǒng)通過各種傳感器對生產(chǎn)現(xiàn)場的工藝參數(shù)如：水、電、汽、溫度、濕度、化學品含量、織物幅寬、單位面積質量、速度等進行實時監(jiān)控，實現(xiàn)節(jié)能減排、質量追蹤、產(chǎn)品品質提升、提高生產(chǎn)效率等目的，提高了工藝技術水平和管理水平，改變以往依賴人工經(jīng)驗造成操作誤差的弊端。

通常來說，印染生產(chǎn)主要包括前處理、染色、印花、后整理4個階段，染色和印花是整個印染過程的關鍵所在，前處理階段包括燒毛、冷堆、退漿、煮煉漂、絲光等程序，后整理包括定型、預縮、特種整理等步驟。

筆者調研的專利數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)數(shù)字化監(jiān)控技術已貫穿印染生產(chǎn)全過程，實現(xiàn)了印染工藝流程的全面覆蓋。如圖2所示，國內(nèi)專利技術已涵蓋了前處理、染色、印花、后整理環(huán)節(jié)，染色是印染過程中最為關鍵的環(huán)節(jié)，工藝復雜，技術含量最高，因此，染色過程的數(shù)字化監(jiān)控技術運用程度最高，涉及專利技術最多，也是當前該細分領域專利布局的熱點。經(jīng)筆者統(tǒng)計，染色過程數(shù)字化監(jiān)控涉及專利量為349項，占比59%，其次是印花過程，占比19%，前、后處理過程監(jiān)控及印染全過程監(jiān)控占比相對較少，合計為22%。

進一步解讀染色專利數(shù)據(jù)，筆者發(fā)現(xiàn)染色過程的數(shù)字化監(jiān)控以溫度監(jiān)控為主，其次關注于印染機的張力、染液濃度（pH）、染液水位、染色色差、環(huán)境濕度等等。染色涉及到的染化料品種及助劑非常多，智能化生產(chǎn)將對產(chǎn)品質量的穩(wěn)定和提升起到根本性的作用。染色時對各種參數(shù)指標實現(xiàn)智能控制是染色質量好壞的關鍵所在，實現(xiàn)染色關鍵指標的自主監(jiān)控，能夠擺脫人為因素，提高產(chǎn)品的正品率、重演性，這也是染色數(shù)字化監(jiān)控技術相關專利較多的原因。

圖2 各流程專利占比及染色過程相關專利技術標引情況

印花和染色有相似之處，印花過程相對染色過程更為復雜，染料助劑品種繁多，還涉及花型制網(wǎng)、蒸化、焙固、水洗、洗網(wǎng)等工序。通過研讀印花過程相關專利，發(fā)現(xiàn)印花專利技術中除了對相關參數(shù)指標進行監(jiān)控之外，還涉及其他智能技術：矩陣相機、線性光源、中央處理器的組合使用實現(xiàn)印花過程的“機器視覺”；張力控制、精確圖像提取、花彎花斜偏差量算法、堵網(wǎng)疵點檢測等技術的綜合運用使得成本下降。這些新技術的使用給印花智能化生產(chǎn)帶來了根本性的突破，同時改善了工作環(huán)境、節(jié)能降耗、減少排放。

3 國內(nèi)企業(yè)是印染數(shù)字化監(jiān)控技術創(chuàng)新主力

從申請人國別來看，國內(nèi)數(shù)字化監(jiān)控技術絕大部分專利為中國主體申請，外國主體申請較少，外國主體人中，主要有意大利、英國、日本、韓國和瑞典，數(shù)量只占到1%。從申請人類型來看，印染數(shù)字化監(jiān)控技術申請主體以企業(yè)為主，高?？蒲性核皞€人申請量占比不大。從申請人地域分布來看，我國印染企業(yè)主要分布在東南沿海省份，產(chǎn)能優(yōu)勢集中，印染數(shù)字化監(jiān)控技術專利申請量排名前十的企業(yè)中，有6家位于江蘇省，3家位于廣東省，1家位于山東省。從上述企業(yè)的專利規(guī)模來看，我國紡織企業(yè)數(shù)字化監(jiān)控處于起步階段，相關技術研發(fā)和專利布局空間巨大。

專利申請量排名前十的企業(yè)對于印染數(shù)字化監(jiān)控技術專利布局多元化，各有特點。例如，江蘇海大關注于印花過程中的拉幅定型，其定型在線檢測與控制系統(tǒng)有效控制能耗并保證織物質量；泰安康平納聚焦于印染全過程的智能控制，其筒子紗染色智能化車間所有操作全部由傳感器和中央系統(tǒng)來控制；常州宏大在智能整花整緯技術上發(fā)力，采用先進光源技術、機器視覺技術、檢測控制技術，解決“整緯不整花”問題；立信染整機械著重發(fā)展高溫溢流染色機、氣流染色機、冷軋染機，全方位加強染整處理的多樣性及便捷性等等。

圖3 專利申請人類別及企業(yè)排名

4 印染數(shù)字化監(jiān)控技術未來可期

圖4 印染數(shù)字化監(jiān)控技術專利申請總趨勢及各流程專利申請趨勢

國內(nèi)印染數(shù)字化監(jiān)控技術的發(fā)展整體上處于上升階段，各工藝環(huán)節(jié)發(fā)展速度略有差異。從專利申請趨勢來看，國內(nèi)印染數(shù)字化監(jiān)控技術專利申請始于21世紀初，呈現(xiàn)逐年遞增的趨勢，近5年的發(fā)展尤為快速，40%的失效專利占比一定程度上反映了印染行業(yè)數(shù)字化監(jiān)控技術的發(fā)展更新迭代較快。與前處理、染色、印花、后整理四大流程相關的數(shù)字化監(jiān)控技術專利均申請于2010年以前，而針對應用于印染全過程的數(shù)字化監(jiān)控技術專利申請則開始于2012年，從技術層面考慮，印染全過程的智能化相較于分過程的智能化更加復雜，造成了全過程的數(shù)字化監(jiān)控技術專利申請起步較晚。毫無疑問，隨著大數(shù)據(jù)、云平臺等技術的逐漸成熟，印染全過程的智能化承載的技術內(nèi)容必將更加豐富，實現(xiàn)方式將更加多樣。印染技術與人工智能技術的不斷融合，將持續(xù)推動單一印染裝備的智能化朝著印染工廠的智能化轉變，印染行業(yè)整體智能化值得期待。