■ 胡春雷 李孝华 何锡玉 阮旭良 王瑞霞 韩 金 杨丙生 关纪培 钱 欣 魏 兵 程远欣 谭志芳 李梦辉 孙 科 刘 洋
〔1.中国棉花协会棉花工业分会,北京 100000〕
〔2.全国棉花加工标准化技术委员会,北京 100000〕
〔3.中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所,河南 郑州 450004〕
〔4.中华棉花集团有限公司,北京 100000〕
〔5.北京智棉科技有限公司,北京 100000〕
〔6.山东天鹅棉业机械股份有限公司,山东 济南 250032〕
〔7.邯郸金狮棉机有限公司,河北 邯郸 056009〕
〔8.南通棉花机械有限公司,江苏 南通 226000〕
〔9.南通御丰塑钢包装有限公司,江苏 南通 226000〕
〔10.晨光生物科技集团股份有限公司,河北 曲周 057250〕
(一)加工工艺发展变化及现状
棉花加工在棉花产业链、供应链与价值链中占据重要地位。中国棉花加工业包括棉机制造、棉花及副产品加工和精深加工。中国棉花加工的发展既有政策改革的推动,也伴随着科学与技术的进步,特别是随着棉花质检体制改革与目标价格改革的实施,中国的棉花加工进入信息化与数字化时代。
伴随着政策改革与技术进步,特别是在标准引领作用下,中国棉花加工业发生了翻天覆地的变化,加工技术与产能相继进入世界前列,信息化、智能化、数字化成为棉花加工的新特征。棉包条码成为产业大数据基础,实现了棉包数据的现场采集,为加工业数字化发展奠定了基础。
(二)产业政策发展变化及现状
棉花产业的发展变革,经历了计划经济到市场经济的转变,纵观中国棉花加工发展历程,离不开产业政策与市场的双轮驱动,伴随着市场化的深入,政策主导逐步向市场引导转变,市场作为资源配置中的决定地位进一步得到体现。
计划经济时代实行统购统销,棉花加工基本上以国有农场、棉麻公司等为主体,棉花主产县标配棉花加工企业,企业数量较少,具有典型的计划供应特征,加工产能不足,加工周期长,只能基本满足加工需要,属于有加工厂就有资源,就有资源配置权的时代。
1999年棉花流通体制改革,棉花由计划经济时代进入市场经济时代,特别是伴随着我国加入WTO,市场为主体的作用显著增加,市场活力得到释放,棉花加工企业数量猛增。据不完全统计,2003年末全国棉花加工企业(200型)数量已从1998年的3900多家猛增到15000多家,全国加工能力2250万t,出现了产能过剩。
面对产能过剩的问题,2003年底国家启动棉花质量检验体制改革,进入收购放开,管住加工的棉花质检体制改革时代。随着加工环节采取仪器化公证检验政策的实施,到2009年质检体制改革结束,与国际接轨的400型棉花加工企业共有1800余家,合计1900余条生产线。受到2008年经济危机和2011年开始的三年临时收储政策影响,企业加工利润稳定,动态进出机制下,2012年末达到2300余条生产线。
为解决农产品精准补贴问题,国家从2014年开始在新疆试点棉花目标价格改革,新疆正式进入棉花目标价格时代,通过入库公检核准重量,直接补贴到种植者的模式,让加工企业真正成为市场化风险承担主体,棉花的价格高低由市场供需决定。目前加工企业数量在2400余家,2800余条生产线。随着政策和市场化的深入,特别是临时收储结束,企业整体开工率呈现下降趋势,开工企业目前维持在1100家左右。
随着棉花加工行业的数字化、网络化趋势加速,一些有经营实力与风险控制能力的贸易企业、纺织企业逐渐涉足加工领域,有实力的企业集团掌控能力逐步增强,通过现代化、金融化的资本运作方式,使得加工企业抗风险能力和盈利能力也在逐步增强。
(一)产能情况
截止到2020年底,包含新疆自治区与新疆建设兵团在内,全国具备400型打包机及相应的棉包信息管理系统的新体制棉花加工企业累计2486家,共计2800余条生产线。按照每条生产线年加工能力5000t计算,年加工能力1415万t,加工能力明显过剩。受市场行情等因素的影响,目前全年正常开工的企业维持在1100家左右,其中2020年加工企业开工生产1043家(数据来源中国纤维质量监测中心和i棉网)。
(二)产能分布
截止到2020年12月,新体制加工企业分布情况如表1所示:新疆自治区814家、985条生产线;新疆兵团293家,459条生产线;内地(包括长江流域、黄河流域)1379家、累计1386条生产线。新疆全年正常开工的企业数量925家,其中新疆自治区706家,兵团219家。
表1 2020年企业开工和参与公检量分布
(三)产地分布
随着政策引导与产业聚集的共同作用,产地资源越来越集中,产能趋向产地。新疆地区作为我国棉花的主产地,2020年公检量占全国总公检量的97.53%,总计524.7万t(截止到2020年1月24日)。根据国家统计局发布的关于2020年棉花产量的公告(详见表2)显示全国棉花总产量为591.0万t(截止到2020年12月18日),新疆地区占全国总产量的88.78%。内地参与检验力度不大,目前参检13.4万t,根据实际种植情况,参与量不超过2019年的16.2万t总量,占内地产量的20%左右。
表2 2020年棉花产量公告
根据i棉网数据,截至2021年1月31日,新疆累计加工550万t,如果数据真实,那么2020年度新疆产量将比2019年度增长约10%,新疆棉花产量已经占中国棉花产量的85%以上,成为绝对主产区。
(四)产能分布特点
按新疆地区加工企业年加工能力统计,2020年新疆年加工量1万t以上97家,比2019年增长6家,所占比例为10.46%,2万t以上15家,比2019年增长1家,所占比例为1.62%,3万t以上1家,同比减少5家,所占比例为0.11%,棉花市场收购竞争逐步白热化,资源越加平均。同时,伴随着集团化运作对加工企业进行兼并重组,出现了类似中棉集团、利华棉业、山东水控等一大批集团企业,资源的聚集效应显现。
内地只有山东、河北、湖北部分地区依旧保持棉花种植,但产量明显缩小,补贴、收益成为制约内地棉花产量的重要瓶颈。
(一)加工能力过剩问题愈加突出
根据国家国家统计局关于2020年棉花产量的公告,全国棉花种植面积316.99万hm2(4754.8万亩),比2019年减少16.94万hm2(254.1万亩),下降5.1%。全国棉花单产1864.5kg/hm2(124.3kg/亩),比2019年增加100.5kg/hm2(6.7kg/亩),增长5.7%。全国棉花总产量591.0万t,比2019年减少2.1万t,下降0.4%。新疆棉花加工企业每条生产线加工量为3574t,比2019年的3734t有所降低,按照实际开工生产线计算为4430t,略有盈余,但依然无法满足加工企业实际5000t年加工量的需求。
内地加工能力过剩问题较为突出,例如:河北地区260家企业,2019年开工企业60家,参与公检的企业只有37家,2020年只有40家开工,同比降低33%,21家参与公检。开工企业中加工量超过2000t的只有2家,超过1000t的有4家,剩余17家企业都是不超过1000t的加工量。造成开工严重不足及设备闲置的主要原因是棉花资源的萎缩,即使加工企业想要开工,棉花资源的不足也限制了企业的开工。
(二)棉花质量出现整体下降
产能过剩造成的后果就是重现2003年棉花质量检验体制改革政策出台前的局面,收购市场抢购抢收,恶性竞争、混等混级严重,新疆从2019年开始出现棉花加工质量的整体下降,2020年棉花质量整体下降的趋势更加明显。从表3的近五年新疆棉花质量对比来看,2020年除了产量增加外,其他各项质量指标均出现不同程度的下降,有的降幅达到了10%以上。
表3 2015-2020年新疆棉花质量对比表
图1 2015-2020年(截至10月底)新疆棉花着色级(11+21+31+12)所占比例图
图2 2015-2020年(截至10月底)新疆棉花长度平均值及29mm及以上所占比例图
图3 2015-2020年(截至10月底)新疆棉花马克隆值A+B级所占比例图
图4 2015-2020年(截至10月底)新疆棉花断裂比强度平均值及S1+S2+S3所占比例图
从表3和图1~图4可以看出,2015-2020年同期(截至2020年10月底),新疆棉花质量在2018年达到了峰值,随后逐年下降。
(三)内地产业政策不到位种植面积逐年萎缩
棉花产业政策在新疆实施效果明显,但产业政策引导不平均不充分的问题在内地较为突出。由于新疆棉区有棉花目标价格改革的支撑和保护,因此,增强了棉农植棉的积极性,收益的确定性让棉农敢于种植,又因为新疆地区地广人稀,适合于机械化耕种,既提高了效益又增加了产量,所以新疆地区开工企业和生产线的产能基本可以达到盈利平衡点。
而内地棉区(长江流域、黄河流域)由于政策资金补贴不够精准,额度较新疆低,政策宣贯不够明晰,且种植棉花耗费人力较大且地块分散,植棉土地流转不畅,机械化耕种投入和产出不成正比,都影响了棉农种植的积极性。
(四)信息安全有待进一步加强
信息化、智能化是生产制造业的发展方向,棉花加工业也是如此。随着棉花质量检验体制改革的推进,棉花的质量数据作为大宗经济类商品的优劣属性通过公证检验向社会进行了公布,让越来越多的资本参与到棉花行业,让棉花行业发展越来越顺利,同时我们应该清醒的认识到数据安全问题。目前我国检验设备的国产化率过低,主要仪器化检测设备都采用进口设备,检测结果的数据安全存在漏洞,因此提升检测设备的国产化率势在必行。
(五)棉花采收方式完成了手摘到机采的转变
近些年随着新疆地区人工费用的增长,适用于大面积耕种的大型化机械设备已经普及,机采棉品种基本取代手摘棉品种,加工生产线的改造向加工能力提升的方向发展。据统计,截止到2020年12月底,新疆北疆地区90%以上的植棉为机采棉,南疆地区也超过75%,全疆地区机采棉比例、达到81%,同时生产线的改造也进入到后期,新疆大部分企业完成了机采棉加工工艺的改造。
(六)棉花基础补贴效果明显,质量补贴引导作用不明显
新疆目标价格改革里的补贴方式主要是产量补贴,其根据交售重量进行补贴,易操作、好结算,对棉花单产的提升作用明显。
目标价格改革里虽然也有质量补贴,但目前无法做到精准定位,使质量补贴无法有效的发挥作用。目前加工企业普遍存在“吃不饱”问题,抢收现象愈加明显,2020年情况尤为突出。同时加工厂在收购籽棉时也会遇到掺杂造假、以次充好的情况,不仅影响了品牌信誉,而且影响了皮棉质量,亟需一套可以从皮棉向籽棉反向追溯的系统来解决问题,加大质量监管力度,提高质量管控能力,为提升棉花质量打下基础。
(一)将事前资质审批转为事中事后监管控制产能
产能过剩影响加工质量的问题,已经引起了国家有关部门的高度重视。新疆有关部门针对新疆棉花质量下降的现状,也采取了加强事中事后监管力度的措施。2021年新疆地区开始启动总量控制、有进有出的动态调整机制,通过建立淘汰退出机制,对常年不开工的企业采取淘汰措施,对加工设备达不到要求的企业进行改造,倒逼产业升级,提升棉花加工装备质量,促进棉花加工质量的提高,并解决产能过剩问题。
(二)提高收购环节检验仪器的智能化与数字化水平
通过开发能够直接上传数据的检验仪器,实现对收购指标与收购数据的自动传输;通过智能化检测仪器和大数据平台从技术上保证“一试五定”落实到位。以上措施可以有效解决目前籽棉收购过程中存在的监管缺失问题,减少人为干预,真正做到优质优价。
(三)及时跟进内地补贴政策
针对内地棉花种植面积急剧萎缩的现状,参照新疆目标价格补贴的方式适时出台内地补贴政策,并通过各种渠道大力宣贯。建议建立内地棉花大数据中心,让补贴更精确,让植棉有收益,形成一主一副的产地原则,提升我国棉花原材料的抗风险能力。
(四)质量追溯系统助力质量补贴政策精准实施
新疆棉花目标价格政策的实施,使新疆棉花产量逐渐恢复,达到了预期的效果。但近两年棉花质量有所下降,棉花质量降低逐渐成为制约产业高质量发展的障碍,也是产业安全不容忽视的问题。
新疆棉花质量下降问题已经引起了有关部门的高度重视,国家及新疆相继出台了一系列政策措施,其中种子问题已经列入2021年中央一号文件,文件明确指出种子是农业现代化的基础,实施现代种业提升工程就需要优棉优种,让生产出来的优质棉花能够精准有效地关联到优质种子,通过实践来选择优种。
针对棉花质量下降问题,在目标价格产量补贴的基础上,新疆自治区拟出台质量补贴方案,通过加大质量补贴力度,采用质量追溯体系实现皮棉品质与籽棉品种、棉农种植信息的一一对应。棉花追溯系统不仅是质量补贴政策的技术支撑,而且为加工企业籽棉分类收购、皮棉与籽棉品种相关联提供了管理手段。系统通过在线关联籽棉品种、种植地块等棉农交售信息,实时关联在线棉包加工信息,实现籽棉品种、种植地块等种植信息、交售信息、棉模信息与皮棉加工信息、皮棉检验信息精准匹配,达到质量追溯目的。
棉花质量追溯系统(见图5所示)实现了棉花从种植、采摘、收购到加工过程中对籽棉品种及籽棉模块数据的采集和分析,可实现皮棉品质与植棉信息的对应。该系统对籽棉品种、种植相关信息进行了详细采集,方便随时查询,可实现精细化管理,为农业部门的选种育种推广提供科学依据,能够促进新疆棉花质量的稳步提升,提高新疆棉花产业的市场竞争力。
图5 QST平台记录详细追溯过程示意图
棉花质量追溯系统可实现棉花质量追溯的管理。备案加工企业通过系统注册申请参与试点。参与试点的棉农在试点加工企业交售棉花时,刷身份证打印质量追溯卡,绑定棉农和籽棉的关系;在喂花时通过扫描终端扫描质量追溯卡,绑定籽棉和皮棉的关系;打印棉包条码时,自动将质量追溯卡内容打印在棉包条码上,实现籽棉和皮棉之间的追溯,从而使每包棉花都可以查询从种植到加工到公证检验的全产业链信息管理系统。
2020年全国棉花加工标准化技术委员会(以下简称“标委会”)紧盯棉花工业的发展趋势,开展具有棉花加工特色的标准体系建设,制定引领棉花产业高质量发展的标准;建立棉花品牌建设等体系,制定棉花品牌评价通则;努力打造完善的棉花工业标准体系,助推棉花产业高质量发展。按照国家标准化管理委员会总体工作部署和总社科教社团部的业务规划,面对突如其来的新冠肺炎疫情冲击,标委会克服诸多困难,科学规划、积极作为,依据新型冠状病毒疫情防控期间工作要求,采取线上线下相结合的工作模式,分类部署、有序推进国家、行业标准制修订和标准宣贯培训工作。一年来,新发布实施9项行业标准,另有3项行业标准通过专家审查;成立标准外文版工作组;组织开展2期“标准云课”系列公益讲座活动和6期“棉花加工技术与标准”培训。标委会组织标准审查会2次、讨论会4次、标准立项评估会1次、标准复审评估会1次,并召开了2020年年度工作会议(见图6)。
图6 全国棉花加工标准化技术委员会2020年度工作会议现场
标委会近期的工作目标是完善标准体系,填补标准缺失,确保标准质量,提高标准的科学性、系统性和协调性,发挥标准引领作用,助推棉花产业高质量发展。
棉花加工工业标准体系的建设,立足我国棉花加工业的长远发展,面向全球范围,着力提高棉花加工工业技术水平,增加棉花加工产品的市场竞争力,对保障我国“三农”政策和“中国制造2025”的顺利实施具有重要意义。
先进的棉花加工技术标准将对棉花加工行业产生良性的技术导向作用,引导资金流向和市场取向,有助于经济结构调整目标的实现。运用标准的手段淘汰落后的产品、设备、技术和工艺,压缩过剩的棉花加工能力,推广先进技术和加工工艺,促进国家产业统筹规划、突出重点、合理布局,从而实现国家棉花产业结构的战略调整。
(一)GH/T1303—2020《棉花电子仓单 通用要求》、GH/T1304—2020《籽棉回潮率 微波测量仪》、GH/T1305—2020《籽棉颜色测试方法》、GH/T1306—2020《籽棉颜色检测方法 光电法》、GH/T 1317—2020《棉花仓储管理规程》、GH/T1318—2020《棉花热解产物鉴定方法》、GH/T1319—2020《棉包红外成像温度测量装置》、GH/T1320—2020《棉花仓库分布式光纤温度监测技术规范》、GH/T1189—2020《液压棉花打包机试验方法》9项行业标准的发布实施,为实现棉花仓储物流和贸易结算、质量检验、保险理赔等精准对接和高效服务提供了标准化支撑;指导和规范了籽棉回潮率微波测量仪的设计、生产、检验和使用,提升籽棉回潮率检测的技术水平,有利于提高籽棉收购检验效率;为智能化籽棉收购及加工系统的开发提供技术支持,并对实现棉花加工自动化、精细化、智能化控制提供了技术方法支撑;从不同层面对于促进棉花仓储库的科学、安全防护及管理建设具有积极的指导和参考作用,为国家棉花仓储库建立科学、完善的管理体系奠定了基础,对全面提升我国棉花仓储安全保障能力具有重要意义。
(二)《棉花加工智能控制系统技术要求》、《铣齿机》和《籽棉杂质含量快速测定 近红外光谱法》3项行业标准通过专家审查(见图7)。《棉花加工智能控制系统技术要求》行业标准规范了棉花加工智能控制系统的主要技术要求,以先进的在线检测技术、控制技术、信息技术为手段,解决了我国棉花加工过程中信息化、智能化水平低的“瓶颈”问题,对棉花加工提质、增效、降本,真正实现“因花配车”具有重要意义。《铣齿机》行业标准的修订,提高了我国铣齿机的技术水平,促进剥绒锯片的循环利用,为棉花加工企业降低加工成本,具有十分重要的作用。《籽棉杂质含量快速测定 近红外光谱法》规范了籽棉植物性杂质含量快速检测方法,为提高籽棉植物性杂质检测效率提供了科学有效的方法。
图7 《棉花加工智能控制系统技术要求》等三项标准审查会现场
(三)《棉花加工企业服务指标要求与评估方法》(见图8)、《棉短绒加工技术要求》(见图9)、《梳棉胎加工技术要求》、《棉花包装材料加工企业质量评价方法》(见图10)、《棉花包装材料加工技术要求》5项2020年新立项的标准研究项目分别在行业专家会上进行首次研讨。通过标准的制定,推动技术进步,保障生产安全和产品质量,实现以标准引领和推动我国棉花加工产业的结构转型升级,提高我国棉短绒和梳棉胎的加工水平和质量,护航消费安全,助力企业和棉农增收。
图8 《棉花产业服务指标要求与评估方法》行业标准讨论会现场
图9 《棉短绒加工技术要求》等行业标准讨论会现场
图10 《棉花包装材料加工企业质量评价方法》等2项行业标准讨论会现场
(一)加强棉花加工领域国家标准外文版工作
根据国家“十三五”规划和标准联通共建一带一路行动计划(2018-2020)的工作要求,进一步提高我国棉花加工标准的国际影响力,促进我国与一带一路沿线产棉国进行棉花加工技术与标准体系的交流对接,加强棉花加工领域国家标准外文版工作,标委会组建了“全国棉花加工标准化技术委员会标准外文版工作组”,拟定了工作组工作计划框架和工作细则。
GB/T 35834—2018《机采棉加工技术规范》和GB/T29885—2013《棉籽质量等级》2项国家标准外文版项目通过专家评估并上报国家标准化管理委员会立项。行业专家对在研的GB/T21308—2007《皮棉清理机》和GB/T35187—2017《棉包信息管理技术规程》2项国家标准外文版深入论证,2项标准已进入征求意见阶段。
(二)积极推进标准互认
GB 6975—2013《棉花包装》(强制性国家标准)和GB/T32340—2015《棉花包装用聚酯捆扎带》2项国家标准英文版的发布实施,有助于标准的国际交流,进一步提高标准的国际影响力,促进我国与一带一路沿线产棉国进行棉花包装材料的技术交流与标准体系对接,推动棉花包装材料在一带一路线上的技术标准体系对接。
在做好与乌兹别克斯坦(以下简称“乌国”)国家技术标准对接工作的同时,将技术标准与产品延伸至哈萨克斯坦等中亚及非洲产棉国,对推动我国新型棉花包装材料走向国际棉花包装市场发挥了积极作用。乌兹别克斯坦是世界第五大产棉国,年产皮棉120万t左右,受我国棉花包装改革的影响,渴望得到新型包装材料,但是试用了德国、美国等聚酯捆扎带材料均不能满足要求,而中国南通御丰生产的新型棉花包装材料通过了乌兹别克斯坦商务部、乌兹别克斯坦棉花协会等部门的联合试验与检测,强度特性符合乌国棉花包装要求,因此根据这方面的技术特征,乌国O’zDSt—841国家标准做出了相应的修订,引入了中国标准中的高强度指标(单根断裂强力与焊接强度),经过修订后的乌国棉花包装材料的新标准符合美国棉花加工协会推荐的棉花打包材料参数,符合ISO 8115—1986国际棉花包装标准,符合中国GB6975—2013《棉花包装》技术要求。
将标准体系中先进的标准推出国门,积极推进标准互认,做好一带一路标准工作,真正做到以标准“走出去”带动产品、服务、装备和技术“走出去”。
2016年3月17日,国家发展和改革委员会、中华全国供销合作总社等10部门联合印发了《关于加快棉花现代物流发展的指导意见》,明确要求“积极推进棉花物流信息化、标准化和装备现代化建设”。标委会加快推进棉花加工、检验、包装、运输、仓储、装卸、配送等环节相关技术标准物流设施设备标准、安全作业标准的制修订工作;研究制定数据采集、数据交换、信息管理等信息类标准。期间在制修订《棉包信息管理技术规程》、《籽棉打模机》、《籽棉运模车》、《棉模开松喂料机》等国家标准和《棉花加工企业棉包货场数字化标识技术条件》、《棉花皮棉货场技术规范》等行业标准的基础上,根据行业发展需要,2020年发布实施《棉花仓储技术规程》、《棉花电子仓单通用要求》、《棉花仓库分布式光纤温度检测技术》等标准,完善了棉花物流标准体系。
棉花作为重要的大宗商品,仓储、运输、交易等生产活动活跃,仓单交易需求持续增大。传统的棉花纸质仓单在棉花流通过程中随货同行,在交易流转时易损坏、伪造,流转缓慢。电子仓单属于约定的数据电文范畴,与纸质仓单比较,电子仓单使用合法可靠的加密电子签名,存储安全、方便下载,有效防止伪造,无需见面或邮寄即可实现实时的查阅保存,自行验证已有签名的真实性。《棉花电子仓单》标准的制定对棉花电子仓单的注册、流转和注销过程实现科学管理,对棉花仓储物流和贸易结算、质量检验、保险理赔等提供精准对接和高效服务,对行业未来发展具有重要意义。
棉花产业服务指标与评估方法是有效评价棉花服务及品牌,进而提出优质服务于品牌管理改进建议的主要手段之一,也是品牌所有者及管理者关注的核心问题。我国棉花行业产业模式已开始由数量扩张、粗放经营向注重质量、打造品牌转变,品牌建设取得了一定的成效,涌现出的一批行业品牌已经成为经济和行业发展的中坚力量。但同时也要看到,我国棉花行业优质服务及品牌发展的基础还比较薄弱,品牌知名度的提高仍然滞后,在国际市场中,我国知名品牌少,没有真正树立起“中国制造”的品牌大国形象。
标委会积极推进棉花产业优质服务指标与评估方法标准制定工作,依托中国棉花协会工业分会和中国棉纺织行业协会,对中华棉花集团有限公司等大型棉花企业及棉花产品的优质服务指标与评估方法进行评价。在新的时代背景下,以品牌建设推动供销合作系统深化改革,构建特色鲜明的供销合作行业品牌价值评价体系,可以充分发挥供销合作社独特优势和重要作用。《棉花包装材料加工企业质量评价方法》、《棉花包装材料加工技术要求》2项标准的制订提高了棉花包装产品质量水平,促进了棉花包装行业进步,推动了棉花包装高质量发展。
按照国家市场监督管理总局标准技术管理司的总体部署,为发挥标准化作用,助力新冠肺炎疫情防控和企业复工复产,棉花加工标准化委员会组织开展了2期“标准云课”系列公益讲座活动,同时,针对新疆地区开展6期“棉花检验加工技术与标准化”线上培训活动,累计培训1600余人次。培训活动紧紧围绕“标准引领技术进步,助力棉花产业高质量发展”的主题,立足于标准“服务行业,服务产业,服务企业”的宗旨,推动标准化技术组织,发挥人才技术优势,积极服务疫情防控和企业复工复产。
图11 棉花加工标准复审评估工作会现场
为落实深化标准化工作改革方案和中华全国供销合作总社标准化管理办法,提升标准化的活力,标委会对棉花工业标准体系中已制、修订的国家标准28项(其中强制性国家标准2项),行业标准52项进行初步梳理,清理不适应行业发展的老龄标准,对实施周期达到5年的标准进行复审,摸清了标准内容的应用与适应情况,增强了标准及标准体系的适应性和生命力。
图12 世界标准日活动封面
2020年世界标准日主题为“标准保护地球”。标委会结合棉花工业标准体系建设,以标准讨论会和行业重点网站相结合的形式组织开展宣传“世界标准日”系列活动,标准的广泛使用有助于减少工业生产过程对环境的影响,促进有限资源的再利用,提高能源利用率。
标准是现代工业发展的技术基础,没有标准就没有大规模的现代化生产,没有先进标准就难以形成产业竞争优势。只有大力实施标准化战略,努力打造一个技术水平高、创新能力强、国际化程度深的新型技术标准体系,才能充分发挥棉花加工标准在衡量和引导棉花产业高质量发展方面的标尺和标杆作用,进一步引领技术进步,提升棉花加工工艺技术水平,担当起促进棉花加工业高质量发展的重任。
随着我国棉花加工产业的飞速发展,加工设备及工艺也日趋完善。但是,受国内劳动力成本的上涨和棉纺织企业对棉花加工质量要求不断提高的影响,棉花加工企业对加工设备在智能化、大型化、精细化等方面提出了新的要求,这也是新一代棉花加工设备研究发展的方向。锯齿轧花机作为棉花加工企业最主要的加工设备,使用者对其加工配套性、设备运转的稳定性、轧工质量、智能自动控制等要求越来越高。2020年以来,受新疆生产建设兵团改制的影响,大量私营棉花加工企业纷纷成立,带动了锯齿轧花机的需求,新建的棉花加工生产线158片以下锯齿轧花机已基本被淘汰,大型化、自动化的设备已成为目前棉花加工生产线的标配。国内棉机龙头企业山东天鹅棉业机械股份有限公司通过承担国家“十三五”重点研发计划项目,根据市场需求,集成国内、国际棉机行业的先进技术,研发了目前在国内产量最大、智能化程度最高的MYZ215自适应锯齿轧花机。该机采用215片锯片,产量可达到3t/h,大大提高了生产线加工能力,使整个生产线高效运行,产能达到50~60包/h。智能化方面可实现轧花机参数的在线精确自动调整,使设备始终处于最佳运行状态,达到提高皮棉质量、提高设备效率的目的。新机型于2020年在新疆五家渠市龙佰力棉业有限公司在线试车成功,运行良好,为棉花加工行业向大型化、规模化、自动化发展做好了铺垫。
图13 锯齿轧花机
锯齿轧花机(见图13)下一步将实现根据加工籽棉的含水、含杂、颜色级等关键数据以及棉卷运转状况等在线精确调整轧花机参数。另外通过对关键部件运用新材料新工艺,提高质量和使用寿命,易操作易维护,逐步实现加工周期内免维护。开发轧花机纤维梳理和纤维清理功能,进一步提高皮棉质量,实现高产、高质。
棉短绒是国防工业、化纤工业、纺织工业的重要原料,经济价值很高。剥绒机在棉花加工产业链中是非常重要的加工设备,机械式剥绒机的种类较多,根据机器主要工作部件的刚度不同,可分为刚性工作部件(如锯齿剥绒机和磨料剥绒机)和弹性工作部件(如钢丝刷辊剥绒机)两大类。其中刚性工件部件的锯齿剥绒机生产效率较高,适应性较好,是我国使用的主要剥绒机。锯齿剥绒机有很多形式,按刷绒形式分,有毛刷式和气流式;按锯片数量分,有200型、179型、164型、160型、144型等类型;按层数分,有单层式、双层式和三层式等。目前市场在用的主要的机型有山东天鹅棉业机械股份有限公司的MR-144、MR-161、MR-164S、MR-179;江苏大丰的MR-160;邯郸金狮棉机有限公司的MRQII-160、MRQ-200等。
目前设备存在的问题主要有:锯筒还需要人工拆装;不能根据加工情况实时调节喂籽量;不能根据加工量的变化,实时调整功率的输出,使能耗比最佳;加工质量还是要人工定时采集判定;设备密封性差,易造成环境污染;单台产量低等。
随着我国工业的不断发展,剥绒机也要向大型化、信息化、智能化发展。实现锯筒的拆装全程机械化,降低工人的劳动强度;锯筒不用拆卸完成锯片斩齿;加工质量实现智能化实时采集;根据采集到的加工信息,实现喂籽量的自动调整;根据喂籽量的多少,功率输出最佳化,使能耗比最佳;提高单台产能等是今后剥绒机发展的方向。
图14 棉花收获机(背面)
棉花收获机(见图14、图15)是棉花种植全程机械化中技术性最强、行业壁垒最高的农机装备,棉花收获机的发展水平决定了棉花种植全程机械化发展的好坏,棉花收获机是棉花种植机械领域关键、核心装备,也是我国棉花种植机械短板行业。
图15 棉花收获机(正面)
国外对棉花收获机的研究起步较早,美国从1850年就开始采棉机械的研制和机采棉技术的研究,1889年,美国发明家坎贝尔制成了世界上最早的摘锭式采棉机。1942年美国采棉机开始投人批量生产,1964年基本实现采棉机械化,1975年美国机械采棉的程度已达到100%,机采棉技术和采棉机数量均居世界第一位。
国内采棉机市场,长期以来被约翰迪尔和凯斯纽荷兰采棉机占据主导位置。近几年,随着国内棉花收获机制造企业的产业能力提升,国产棉花收获机逐步成熟,逐渐被市场认可,并取得了良好的市场成绩,国产棉花收获机已经开始对外资品牌棉花收获机形成替代效应。尤其是山东天鹅棉业机械股份有限公司研发了我国第一台自主产权的6行自走式打包棉花收获机,可实现采棉机田间连续不间断采摘作业,提高棉花收获的采摘效率,减少了籽棉异性纤维混入的机会,便于籽棉的运输和存放,并提高棉花加工生产线的加工效率,实现棉花采摘与棉花加工提质增效的双重突破,打破了国外企业的垄断,满足国内棉花生产对棉花收获机日益增长的需求,推进棉花机械采收技术在全国全面快速的推广应用。
国外棉花收获机其关键零部件普遍采用了如动力换挡变速箱、电液悬挂、减震密封驾驶室、行车电脑等新型技术,使得整机具有环保、节能、舒适与智能化的特点,产品可靠性很高。我国采棉机目前仍以中低端产品为主,主要产品在在棉花采摘系统、输棉系统、集棉卸棉系统不逊国外技术,但在采棉机的动力传动性能、配置及可靠性指标方面,与发达国家相比,仍有一定的差距,这也是当今我国棉花收获机的技术瓶颈和研发方向。
(一)棉花调湿热源技术改造加快推进
随着环保部门对棉花调湿热源监管力度的加大,以及棉花加工高质量发展的客观需要,棉花调湿热源技术改造得到了快速发展。2020年度,新疆新建棉花加工生产线60余条,棉花调湿热源均采用电热风炉,确保棉花加工安全有序开展。在老旧棉花加工生产线的技术改造方面,据不完全统计,南北疆共有百余条生产线完成了棉花调湿热源技术改造。通过分析近两年来棉花调湿热源技术改造的案例,发现电热风炉以其改造成本相对较低、改造技术难度小、操作方便等特点,在棉花调湿热源改造中占据较大的市场份额。
2020年度,中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所研发的棉花调湿电热风炉控制技术首次实现了棉花调湿装备运行状态、运行参数、调湿效果的远程监测、故障报警等功能,并在石河子市银冠棉业有限公司得到了应用。
(二)注重技术研究资源整合,棉花调湿机理研究有所突破
2020年度,为了更好地推动棉花调湿机理研究,破解我国棉花调湿技术基础性理论不足的现状,中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所与石河子大学共同开展“西北内陆棉区棉花调湿机理研究”,对不同温度、湿度、风速等条件下回潮率变化的趋势开展相关技术研究,揭示不同加湿处理因素对棉纤维品质性状的影响规律,取得了一定的研究成果,随着技术研究的不断深入,势必推动棉花调湿技术的快速提高。
(三)棉花干燥与加湿技术需求分化日益显著
2020年度,由于新建棉花加工生产线较多,棉花资源相对紧张,棉花加工企业采取了不扣水杂的籽棉收购模式,收购的籽棉高回潮率、高含杂率问题严重。为确保棉花加工质量,保障棉花加工安全有序开展,籽棉干燥贯穿于整个棉花加工季节,致使往年加工初期高环境温度、低环境湿度条件下棉花加湿技术需求相对低迷,市场驱动技术进步力度降低。另外,针对高回潮率、高含杂率的籽棉,籽棉干燥强度需求增强,干燥成本大幅提升,棉花加工经营风险增大。
(一)棉花干燥远程监测控制系统与装备应用示范
2020年度,中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所依托新疆生产建设兵团第八师银利集团棉花调湿热源技术改造的契机,在确保棉花干燥控制系统良好运行的前提下,研究棉花干燥远程监测控制技术,安装数据采集与发送装置,开发棉花干燥远程监测控制系统。该系统采用先进的模糊控制算法,通过实时检测籽棉回潮率实现对籽棉回潮率的闭环反馈控制,在提高棉花加工质量的同时达到了良好的节能效果;实现棉花干燥控制系统的数据采集与发送、装备运行状态监测与故障报警,提高了棉花干燥控制的信息化、智能化水平,随着技术的进一步优化与升级,必将推动棉花调湿控制技术得到质的提升。
图1 棉花干燥远程监测控制系统结构图
(二)棉花智能调湿控制系统应用示范
2020年度,由中华全国供销合作总社郑州棉麻工程技术设计研究所主持,石河子大学与西安理工大学共同参与的“十三五”国家重点研发计划《棉花智能调湿关键技术及装备研发与示范》,经过2019、2020两个年度的试验与优化,成功研发了棉花智能调湿控制系统,并在石河子市中棉华丰棉业有限公司北泉分公司得到应用与示范。该系统融合了图像处理技术,提升了棉花回潮率在线检测的精度,进一步提高了我国棉花质量在线检测技术水平,实现了我国棉花调湿的智能化,为人工智能技术在棉花调湿的实现奠定了基础。
棉花智能调湿控制系统的应用示范,在棉花加工面临市场化运营改革的过程中,市场投资相对低迷的情况下,对于棉花调湿技术的发展起到了极大地推动作用。
图2 棉花智能调湿控制系统应用现场
(一)棉花调湿热源装备参差不齐,市场竞争严重
目前,棉花调湿热源改造需求强、市场大,但由于调湿热源改造技术门槛较低,且棉花加工企业过多关注改造成本,致使不同形式的电热风炉“蜂拥”进入行业,棉花调湿热源改造市场恶性竞争严重,电热风炉改造技术更是参差不齐。通过近两年的运行使用,设备故障率高、无法满足生产线干燥需要等问题逐渐显现。棉花调湿热源改造不规范不仅造成了资源浪费,而且影响了棉花加工高质量发展。
(二)棉花干燥工艺有待进一步优化提升
棉花干燥热源技术改造仅局限于电热风炉按照输出相同热量方法替换传统的燃煤热风炉,原有的大风量、伴随式的干燥方式没有得到根本改变。按照现有干燥工艺,棉花干燥成本较燃煤热风炉有大幅提高,特别是2020年度,面对高回潮率、高含杂率的籽棉,籽棉干燥成本在棉花加工成本中所占的比例相对较大,棉花加工企业经营风险加大,为此,开展棉花干燥工艺研究,在保障棉花加工质量的前提下实现节能降耗、降低干燥成本势在必行。
(三)市场驱动技术进步能力弱,棉花调湿技术发展缓慢
棉花加工行业受多种因素影响,市场变数较大。目前,棉花调湿技术的研究仅有很少的科研项目支持,基本依赖市场驱动技术的方式推动棉花调湿技术发展,技术升级动力不足,棉花调湿技术发展缓慢。为了促进棉花调湿和整个棉花加工行业的技术进步,建议棉花加工协会或者政府相关部门能够加强顶层设计,使技术发展与市场和行业发展相互平衡、相互协调,提高市场驱动技术进步的能力。
(未完待续)