基于清潔智造趨勢培養(yǎng)紡織學(xué)科創(chuàng)新人才

郭臘梅,張瑞云

(東華大學(xué) 紡織學(xué)院，上海 201620)

紡織工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。進(jìn)入21世紀(jì)以來，科技的快速發(fā)展使得社會各領(lǐng)域日新月異，傳統(tǒng)的紡織工業(yè)也呈現(xiàn)出清潔生產(chǎn)和智能制造替換落后的污染性紡織生產(chǎn)系統(tǒng)的新氣象。在新時代大潮下，需要大量的新型技術(shù)人才，能夠變革傳統(tǒng)的耗能費(fèi)水工藝，將傳統(tǒng)低效生產(chǎn)流程升級為數(shù)字化智能控制的、清潔的制造流程。傳統(tǒng)教育模式不符合清潔智造型人才培養(yǎng)要求，與產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展相矛盾。因此，改善基于傳統(tǒng)的紡織品生產(chǎn)流程的專業(yè)知識體系培養(yǎng)模式，融合新技術(shù)發(fā)展趨勢及“中國制造2025”計劃，將人才的轉(zhuǎn)型和行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級相結(jié)合，探索新的教學(xué)模式，培養(yǎng)清潔智造型新技術(shù)人才，是擺在我們面前的重要課題。

一、 紡織品清潔智造概述

紡織品清潔智造是指生產(chǎn)過程清潔、智能度高的紡織品制造工藝技術(shù)體系。其包含清潔生產(chǎn)和智能制造兩部分，兩個部分相輔相成，共同孕育紡織品創(chuàng)新技術(shù)發(fā)展新趨勢。

1. 紡織品清潔生產(chǎn)

紡織品清潔生產(chǎn)符合人類可持續(xù)發(fā)展觀，其宗旨是將生產(chǎn)活動的物料和能耗降為最少，將廢物消滅于生產(chǎn)過程之中，或者減量化、資源化和無害化[1]。其特點是對產(chǎn)品的生產(chǎn)過程、產(chǎn)品及服務(wù)采取預(yù)防污染的策略來減少污染物的產(chǎn)生，重點在預(yù)防而不是先污染后治理。具體而言，清潔生產(chǎn)過程包括節(jié)約原材料與能源，不用或少用有毒原材料，降低對環(huán)境的不利影響。針對紡織品生產(chǎn)過程多工序環(huán)節(jié)使用化學(xué)加工助劑，導(dǎo)致產(chǎn)生污染特別是廢水污染問題，主動實行清潔生產(chǎn)過程，不用或少用化學(xué)加工助劑。紡織品種類多、加工系統(tǒng)復(fù)雜、工序多，其清潔生產(chǎn)有多種路線，不同的產(chǎn)品、不同的工序應(yīng)用效果不一樣。因此，對于紡織品加工系統(tǒng)，為了實現(xiàn)清潔生產(chǎn)，目前在整合生產(chǎn)鏈和各工序改革方面創(chuàng)立了許多新工藝技術(shù)，形成了從纖維材料、紡織成型、染整加工、成品循環(huán)的清潔生產(chǎn)和綠色紡織產(chǎn)品新體系。

2. 紡織品智能制造

紡織品智能制造即紡織品生產(chǎn)過程自動化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，是我國紡織產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、走向紡織強(qiáng)國的基礎(chǔ)，屬于“中國制造2025”計劃的一部分。根據(jù)“我國紡織產(chǎn)業(yè)智能制造發(fā)展戰(zhàn)略研究”項目成果[2]，紡織產(chǎn)業(yè)智能制造可分為三大技術(shù)領(lǐng)域：紡織產(chǎn)業(yè)智能制造新模式、智能紡織裝備及共性技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)、智能紡織材料；細(xì)化為八個重點方向，即紡織智能制造共性技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)、智能紡織裝備、化學(xué)纖維智能制造車間(工廠)、紡織加工智能車間(工廠)、染整加工智能車間(工廠)、服裝設(shè)計與加工智能化、紡織服務(wù)制造及網(wǎng)絡(luò)協(xié)同制造、智能紡織材料。目前紡織品智能制造已經(jīng)裝備于一些先進(jìn)工廠。中國紡織工業(yè)聯(lián)合會科技發(fā)展部2018年公布的紡織行業(yè)智能制造試點示范企業(yè)有23家，其智能化系統(tǒng)涵蓋范圍廣，從長絲智能車間、紡紗智能車間、印染智能車間到服裝智能工廠幾個產(chǎn)業(yè)鏈方向全面開花。通過ERP管理系統(tǒng)、智能機(jī)器設(shè)備，利用數(shù)字控制、互聯(lián)網(wǎng)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)等，實現(xiàn)從原料投入到成品全自動生產(chǎn)線、用戶定制的健康發(fā)展。

紡織品清潔生產(chǎn)和智能制造是紡織工業(yè)現(xiàn)代化的兩翼。清潔生產(chǎn)促使紡織品制造更加重視節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，采用相應(yīng)的新型專用加工技術(shù)和裝備，實現(xiàn)綠色化加工、節(jié)能降耗。紡織品智能制造可提升全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)水平，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高效率產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)配置，也是實現(xiàn)清潔生產(chǎn)的基本保證。

二、 傳統(tǒng)人才培養(yǎng)模式存在的問題

紡織行業(yè)人才培養(yǎng)屬于傳統(tǒng)學(xué)科專業(yè)的人才培養(yǎng)，原有的體系模式很成熟完備，課程結(jié)構(gòu)都是圍繞傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)鏈設(shè)置。雖然也及時將行業(yè)中的新技術(shù)和新設(shè)備等補(bǔ)充到教學(xué)內(nèi)容中，更新教學(xué)方法，但是難免著眼于技術(shù)局部。在新時代技術(shù)背景下，顯示存在課程體系封閉老化、課程形式單調(diào)、專業(yè)實驗與企業(yè)實際需要脫節(jié)等問題。

1. 課程體系封閉老化

紡織學(xué)科課程體系基于以往常規(guī)的紡、織、染等制造模式，其封閉老化基于兩方面原因：一是由于課程體系本身系統(tǒng)性強(qiáng)并且復(fù)雜，全部更改不是一朝一夕的事情；二是課程內(nèi)容過度細(xì)化，專業(yè)分隔，局限于專業(yè)而論專業(yè)，內(nèi)容明顯滯后于生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展需求，沒有及時將清潔、智能度高的紡織品制造工藝技術(shù)引入課程體系，不符合清潔生產(chǎn)工藝內(nèi)容的課時較多，缺乏產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)性設(shè)計，體現(xiàn)學(xué)科交叉的新技術(shù)內(nèi)容較少。

2. 課程形式單調(diào)

紡織學(xué)科課程形式基于以往常規(guī)的紡、織、染等制造模式教學(xué)，比較單調(diào)落后。常規(guī)工藝流程長、自動化程度低，教學(xué)方式以課堂講授為主，學(xué)生接受度不高，教學(xué)內(nèi)容涉及高新技術(shù)少，與紡織先進(jìn)材料實物接觸少，接觸工廠機(jī)會少，不利于提高學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。

3. 專業(yè)實驗與企業(yè)實際需要脫節(jié)

專業(yè)實驗和課程體系一樣，原來的實驗內(nèi)容偏重于傳統(tǒng)工藝，由于實驗需要場地、材料和設(shè)備，需要師生技能配合，其改進(jìn)難度大。所以目前的專業(yè)實驗仍然是一些用水多的工藝、簡單的操作實驗內(nèi)容，沒有加入與清潔生產(chǎn)工藝對比的實驗，沒有把智能技術(shù)引入到實驗中。

三、 紡織學(xué)科創(chuàng)新人才培養(yǎng)措施

當(dāng)今各種新技術(shù)交叉融合，特別是電子數(shù)碼技術(shù)、智能控制、清潔生產(chǎn)工藝等新技術(shù)不斷引入紡織行業(yè)，師生的思想、知識體系受到了挑戰(zhàn)，因此不能局限于過去的專業(yè)內(nèi)容而論專業(yè)。為培養(yǎng)新時代的創(chuàng)新型人才，我們采取了如下措施，取得了較好的效果。

1. 主動融合紡織產(chǎn)業(yè)，分析產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)的最新發(fā)展

紡織產(chǎn)業(yè)鏈長且復(fù)雜，目前處于新技術(shù)變革高速期，理清其中的更新巨變路徑，構(gòu)建技術(shù)創(chuàng)新思想路線體系，有助于啟發(fā)學(xué)生掌握知識的動態(tài)變化，建立系統(tǒng)的批判性思維。遵循“非新無以為進(jìn)，非舊無以為守”的發(fā)展規(guī)律，幫助學(xué)生既學(xué)業(yè)精深，又學(xué)習(xí)了新知識和新技術(shù)發(fā)展歷程，從而主動了解新知識和新技術(shù)。對紡織產(chǎn)業(yè)鏈狀態(tài)分析及新技術(shù)融合路徑，我們建立了既基礎(chǔ)又開放的產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)框架系統(tǒng)，以行業(yè)特色為基礎(chǔ)，綜合采用材料設(shè)計、制造設(shè)備、軟件控制等多學(xué)科知識。

給學(xué)生介紹從纖維制造開始到紡織制成品應(yīng)用及廢舊紡織品處理的產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)框架，讓學(xué)生了解：(1)紡織行業(yè)從纖維原料到制品，其中紡紗、織造、染整工藝完全不一樣，都有其技術(shù)原理和作用，傳統(tǒng)體系模式多樣且成熟完備；(2)現(xiàn)代紡織系統(tǒng)的應(yīng)用價值及性能正在不斷提升；(3)紡織行業(yè)雖然是傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，但不是夕陽產(chǎn)業(yè)，新技術(shù)的不斷引入和新型紡織系統(tǒng)的開發(fā)可以使某些紡織產(chǎn)業(yè)趨于產(chǎn)業(yè)價值鏈的中高端，建成立于技術(shù)前沿的現(xiàn)代化生態(tài)新工廠。

紡織產(chǎn)業(yè)的內(nèi)涵不斷擴(kuò)展，根據(jù)我國新工科教育建設(shè)要求，樹立應(yīng)用型工科技術(shù)人才的培養(yǎng)不能唯技術(shù)的思想，因為產(chǎn)業(yè)鏈高端制品絕不是純技術(shù)問題，而是包含著家國情懷、全球視野、法治意識和生態(tài)意識[3]。紡織品的多樣性特征和廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，需要融入設(shè)計思維、數(shù)字化思維、跨學(xué)科學(xué)習(xí)溝通能力和工程系統(tǒng)創(chuàng)新能力，例如目前正在興起的網(wǎng)上私人服裝定制服務(wù)系統(tǒng)，將面料設(shè)計、噴墨打印、自動裁剪、智能量體試衣等技術(shù)集成、疊加復(fù)合形成一種全新的紡織生產(chǎn)模式。

2. 融入前沿技術(shù)，加深學(xué)生對專業(yè)的認(rèn)知

在互聯(lián)網(wǎng)時代，獲取知識的途徑很多且非常便捷，關(guān)鍵在于學(xué)習(xí)者的主動性及注意力。大學(xué)相對于中小學(xué)寬松自由的學(xué)習(xí)環(huán)境，學(xué)生容易產(chǎn)生茫然情緒，目標(biāo)不明，難以主動投入專業(yè)知識領(lǐng)域?qū)W習(xí)，許多紡織專業(yè)學(xué)生認(rèn)為自己所學(xué)專業(yè)傳統(tǒng)落后，專業(yè)認(rèn)同感和學(xué)習(xí)主動性不強(qiáng)。為此，教師應(yīng)結(jié)合產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)架構(gòu)學(xué)生知識新體系，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。我們采用了比較教學(xué)法，通過演示樣品、觀看展會、視頻教學(xué)、參觀工廠等方式，讓學(xué)生感受現(xiàn)代紡織技術(shù)氣息，使自動控制、無人化智能清潔紡織生產(chǎn)新技術(shù)深深地印在學(xué)生腦海里，加深他們對專業(yè)的認(rèn)知。

3. 開設(shè)先進(jìn)紡織技術(shù)實驗

紡織專業(yè)學(xué)生的實踐動手能力非常重要，只有動手實踐，才能將創(chuàng)新思想轉(zhuǎn)化為技術(shù)、工藝、產(chǎn)品。實踐動手能力主要靠實驗培養(yǎng)，在產(chǎn)教融合過程中改革實驗內(nèi)容，目標(biāo)直指產(chǎn)業(yè)技術(shù)前沿，提升學(xué)生的技能水平，使他們在實驗中認(rèn)識到新技術(shù)的優(yōu)勢，了解新技術(shù)還存在的不足，同時進(jìn)一步探索新技術(shù)。紡織產(chǎn)業(yè)鏈中的產(chǎn)品內(nèi)涵豐富多樣，而實驗設(shè)備、場地、時間有限，因此高效地設(shè)計實驗過程很關(guān)鍵。通過分析紡織清潔智造新技術(shù)，實驗設(shè)計的目的在于培養(yǎng)清潔智造型紡織品系統(tǒng)集成創(chuàng)新能力，實驗過程要融入創(chuàng)新思維、專業(yè)知識、前沿技術(shù)，激發(fā)學(xué)生的專業(yè)學(xué)習(xí)興趣。紡織新技術(shù)實驗系統(tǒng)設(shè)計如表1所示。

表1 紡織新技術(shù)實驗系統(tǒng)設(shè)計

一個比較典型的實驗案例是紡織品涂料數(shù)碼噴墨印花。目前我國嚴(yán)格限制環(huán)保廢水排放，隨著數(shù)字打印技術(shù)的發(fā)展，紡織產(chǎn)業(yè)開始應(yīng)用電子噴墨印花技術(shù)，雖然只占印花產(chǎn)量的5%，但是其發(fā)展優(yōu)勢明顯，預(yù)計未來將保持17%的復(fù)合增長率[4]。噴墨印花技術(shù)集成了多學(xué)科知識，包括紡織品印花、染料顏料納米色素墨水、印花掃描驅(qū)動軟件、電腦圖案設(shè)計控制、壓電噴打設(shè)備等。數(shù)碼噴墨印花集計算機(jī)、數(shù)字處理及電子信息系統(tǒng)、精密機(jī)械加工、高品質(zhì)精細(xì)化工材料和紡織印染技術(shù)于一體，摒棄了傳統(tǒng)的印花制版、打樣、制色漿等多個工序，以及廢料、廢水多的缺點，不受花樣花回大小、套色多少的限制,按需給墨，整個印花過程清潔、智能化程度非常高。學(xué)生通過展會觀摩、工廠參觀，感受到紡織加工技術(shù)的先進(jìn)性，實驗過程更是揭開了其中的技術(shù)奧秘，同時也引出了需進(jìn)一步解決的問題。

四、 結(jié)語

工科專業(yè)的特點是理論知識必須結(jié)合生產(chǎn)實踐，其成果在于應(yīng)用。只有抓住紡織學(xué)科理論結(jié)合實踐創(chuàng)新的本質(zhì)，將其融入教育活動，立足于專業(yè)技術(shù)發(fā)展培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維，深入產(chǎn)業(yè)前沿，提煉清潔智造紡織生產(chǎn)技術(shù)理論和

實際案例，并融入教學(xué)和實踐環(huán)節(jié)，才能真正提升學(xué)生的創(chuàng)新實踐能力，使他們獲得變革產(chǎn)業(yè)的技術(shù)能力。