大容量快速軋花應(yīng)對(duì)高人力成本

■ 王利民

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

大容量快速軋花應(yīng)對(duì)高人力成本

■ 王利民

〔鄭州棉麻工程技術(shù)設(shè)計(jì)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(jià)格的快速上漲使棉花加工企業(yè)舉步維艱。自2008年起，中國(guó)勞動(dòng)力成本開(kāi)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(duì)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(lái)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(shí)間。為此，棉花加工產(chǎn)業(yè)將會(huì)在未來(lái)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(dòng)的強(qiáng)度，大容量快速軋花系統(tǒng)會(huì)成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

大容量快速軋花系統(tǒng)有較好的應(yīng)用基礎(chǔ)，國(guó)家棉花質(zhì)量檢驗(yàn)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(lái)設(shè)計(jì)的，采用400型打包機(jī)，生產(chǎn)效率在20 BPH（標(biāo)準(zhǔn)包/h）左右，加工時(shí)間為100～120 d。因人工喂花效率低，為了與400型打包機(jī)產(chǎn)能匹配，軋花生產(chǎn)線一般會(huì)配置2條外吸花管道，對(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)率不高，而且占地面積大，即使安裝在跨度達(dá)22 m、長(zhǎng)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(guó)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(jī)械化程度低，而且籽棉也作為商品參加市場(chǎng)交易，因此，棉花加工企業(yè)貨場(chǎng)組織幾乎都以散籽棉為主，打垛存放，人工開(kāi)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(shí)需要喂入170 m3籽棉，也就是平均1 s要揮動(dòng)一次耙子，人工喂花勞動(dòng)強(qiáng)度極大。為了保證軋花的連續(xù)性，加工企業(yè)一般會(huì)配置2個(gè)外吸棉管道，每個(gè)管道口每班要安排3～4人。正因?yàn)槿斯の够▌趧?dòng)強(qiáng)度大、效率低，幾乎無(wú)法達(dá)到12 t/h的生產(chǎn)要求，加工產(chǎn)量也無(wú)法保證，所以喂花成了加工企業(yè)里最艱苦的崗位，沒(méi)有人愿意干。

1.籽棉貨場(chǎng)機(jī)械扒垛機(jī)。

2008年，籽棉貨場(chǎng)機(jī)械扒垛機(jī)的出現(xiàn)，為解決籽棉貨場(chǎng)人工喂花的難題提供了一絲希望。這種機(jī)械扒垛機(jī)模擬人工喂花過(guò)程，采用開(kāi)松輥和液壓升降機(jī)構(gòu)，可以直接對(duì)籽棉垛進(jìn)行開(kāi)松喂花。測(cè)試結(jié)果顯示，雖然籽棉貨場(chǎng)機(jī)械扒垛機(jī)大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，但是因?yàn)樵撗b置是模擬人工喂花過(guò)程，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大容量連續(xù)喂入的要求且需要考慮移動(dòng)連接管道，仍需人工照看，所以推廣的難度較大，市場(chǎng)認(rèn)可度不高。

2.籽棉貨場(chǎng)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(shí)現(xiàn)大容量、連續(xù)喂入的成套設(shè)備——籽棉貨場(chǎng)小棉模喂花系統(tǒng)在市場(chǎng)上出現(xiàn)。該系統(tǒng)可分為貨場(chǎng)打模和移動(dòng)開(kāi)松兩個(gè)步驟。首先是在軋花廠的籽棉貨場(chǎng)上安裝雙箱小棉模打模機(jī)，采用人工或鏟車、裝載機(jī)等機(jī)械將散籽棉喂入小棉模打模機(jī)，打成3 t左右的小棉模，用叉車或轉(zhuǎn)運(yùn)設(shè)備堆放保存。其次，在籽棉貨場(chǎng)上安裝棉模開(kāi)松喂入機(jī)，用叉車轉(zhuǎn)運(yùn)小棉模到棉模開(kāi)松喂入設(shè)備的軌道或者傳送帶上，由棉模開(kāi)松喂入機(jī)完成籽棉喂入。棉模開(kāi)松喂入機(jī)可以是固定式或者移動(dòng)式。這套設(shè)備克服了機(jī)械扒垛機(jī)需要人工照看，無(wú)法實(shí)現(xiàn)大容量連續(xù)喂入的缺陷，不但在籽棉喂入過(guò)程的主要環(huán)節(jié)都實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化操作，而且具有手摘棉和機(jī)采棉都能處理的特點(diǎn)，在新疆市場(chǎng)得到了一定的認(rèn)可。然而，由于是在籽棉貨場(chǎng)打棉模，與人工喂花、扒垛機(jī)相比，它主要存在是采用的設(shè)備多、中間過(guò)程步驟長(zhǎng)、用人工多、能耗高、占用大量籽棉貨場(chǎng)場(chǎng)地、投資大、經(jīng)濟(jì)性不高的缺陷，因此，也沒(méi)有得到大面積推廣。

3.地坑式籽棉貨場(chǎng)喂花裝置。

2010年，地坑式籽棉貨場(chǎng)喂花裝置的出現(xiàn)，克服了現(xiàn)有籽棉貨場(chǎng)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(wèn)題。該方案由與地面齊平的地坑和籽棉開(kāi)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(kāi)松喂花裝置中，只需要用鏟車或者裝載機(jī)將籽棉推入地坑即可完成主要工作?？梢灾v，它首次實(shí)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(qiáng)度喂花勞動(dòng)中解放出來(lái)。不僅每班用工從4～6人降到1～2人，勞動(dòng)強(qiáng)度也從連續(xù)人工喂花降低到每30 min開(kāi)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(yùn)等環(huán)節(jié)，經(jīng)濟(jì)性十分突出。另外，因?yàn)槲谷刖鶆颉⑦B續(xù)，能縮短加工時(shí)間10 d左右，對(duì)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(jī)采棉是應(yīng)對(duì)高人力成本的方法之一，棉模系統(tǒng)的應(yīng)用會(huì)進(jìn)一步促進(jìn)大容量快速軋花系統(tǒng)的推廣。近幾年，機(jī)采棉在新疆棉區(qū)得到了快速發(fā)展。由于機(jī)采棉的雜質(zhì)和水分含量都比較高，散狀運(yùn)輸成本高昂，因此，除非距離非常短可以從田間直接運(yùn)送到加工廠，機(jī)采棉一般最常見(jiàn)的轉(zhuǎn)運(yùn)處理方式就是打棉模運(yùn)輸。目前，限于棉花采摘機(jī)的原因，新疆棉區(qū)幾乎都采用方形棉模儲(chǔ)運(yùn)。這需要利用采棉機(jī)、專用籽棉轉(zhuǎn)運(yùn)車、籽棉打模車、專用棉模運(yùn)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(gè)過(guò)程耗時(shí)耗力，至少需要3～4人。采用圓形棉模的采棉機(jī)只需要2個(gè)步驟：采棉機(jī)在采摘的同時(shí)完成打圓形棉模，打?；虿烧Y(jié)束后使用普通叉車和拖車轉(zhuǎn)運(yùn)棉模，整個(gè)過(guò)程最多需2人即可完成。可以預(yù)計(jì)，圓形棉模能有效地解決棉花采摘轉(zhuǎn)運(yùn)的瓶頸問(wèn)題，提高了機(jī)采棉的性價(jià)比，符合機(jī)采棉的發(fā)展趨勢(shì)。目前，圓形棉模的采摘機(jī)還比較昂貴，在解決好設(shè)備定價(jià)問(wèn)題后，會(huì)在未來(lái)幾年大面積推廣，能處理圓形棉模的開(kāi)松喂入設(shè)備也會(huì)在生產(chǎn)線得到普及。

如果內(nèi)地土地流轉(zhuǎn)等措施落實(shí)到位，很有可能就會(huì)采用機(jī)采棉種植模式，將人從高強(qiáng)度棉花種植勞動(dòng)中解放出來(lái)。地坑式喂棉、圓形棉模的出現(xiàn)和結(jié)合完成了軋花過(guò)程全程機(jī)械化中的快速輸入環(huán)節(jié)，為加工設(shè)備大型化和自動(dòng)化、實(shí)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(jī)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(jī)機(jī)動(dòng)時(shí)間約是130 s，人工操作時(shí)間為35～50 s。采用塑鋼帶捆扎裸包時(shí)，按要求焊接一根塑鋼帶需要7 s，包括焊接和冷卻成型時(shí)間，否則難以保證焊接質(zhì)量。而1個(gè)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(huì)超過(guò)時(shí)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(guò)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(dòng)強(qiáng)度和心理壓力也很大。

在美國(guó)等高人力成本國(guó)家，普遍采用了自動(dòng)捆扎設(shè)備來(lái)解決打包的速度和質(zhì)量問(wèn)題。目前，由于國(guó)際上有能力做打包自動(dòng)捆扎設(shè)備的廠家只有2家，價(jià)格也比較昂貴，因此，打包自動(dòng)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(gè)棉包的6或8道捆扎。打包自動(dòng)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(dòng)捆扎限制產(chǎn)能的問(wèn)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(gè)人才能完成。為此在美國(guó)，最近自動(dòng)封包系統(tǒng)比較流行，該系統(tǒng)能自動(dòng)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(dòng)強(qiáng)度。如果打包自動(dòng)捆扎、封包設(shè)備得到推廣和普及，整個(gè)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(guó)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(wàn)包、產(chǎn)能60～80 BPH的加工企業(yè)比較常見(jiàn)。美國(guó)Cherokee的Magnum 244軋花機(jī)片時(shí)產(chǎn)量達(dá)到了驚人的37.2 kg，單臺(tái)設(shè)備產(chǎn)能達(dá)39～42 BPH，幾乎相當(dāng)于4臺(tái)國(guó)內(nèi)171片軋花機(jī)，而長(zhǎng)度僅為0.9 m。

三、大容量快速軋花系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)

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

1.大大縮短加工時(shí)間。

1臺(tái)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(fèi)和時(shí)間，能降低加工費(fèi)用，具有更好的競(jìng)爭(zhēng)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(dòng)方式至少能減少4～6人。

3.提高土地資源利用率。

因?yàn)樘幚砹吭龃竽芗皶r(shí)加工，幾乎不需要存放籽棉，所以籽棉場(chǎng)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(tái)清理、軋花設(shè)備，可明顯減少設(shè)備臺(tái)數(shù)，車間更寬松清潔；有利于降低管道連接和自動(dòng)控制的復(fù)雜程度，更容易維護(hù)；從投資回報(bào)來(lái)算，單臺(tái)大型設(shè)備并不比多臺(tái)小型設(shè)備造價(jià)高。

可以看到，在解決好喂花和打包這兩個(gè)機(jī)械化程度較低的環(huán)節(jié)后，生產(chǎn)線的高度自動(dòng)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(lái)更多價(jià)值。

總之，高人力成本時(shí)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(duì)棉花加工的個(gè)性化需求，是軋花產(chǎn)業(yè)發(fā)展變化的內(nèi)在動(dòng)力，采用大型自動(dòng)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(huì)將棉花加工帶到一個(gè)新的高度，甚至?xí)?shí)現(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(gè)性軋花的嶄新境界。