基于清洁智造趋势培养纺织学科创新人才

2019-11-22郭腊梅张瑞云

纺织服装教育 2019年5期

郭腊梅,张瑞云

(东华大学纺织学院，上海 201620)

纺织工业是我国国民经济的支柱产业之一。进入21世纪以来，科技的快速发展使得社会各领域日新月异，传统的纺织工业也呈现出清洁生产和智能制造替换落后的污染性纺织生产系统的新气象。在新时代大潮下，需要大量的新型技术人才，能够变革传统的耗能费水工艺，将传统低效生产流程升级为数字化智能控制的、清洁的制造流程。传统教育模式不符合清洁智造型人才培养要求，与产业创新发展相矛盾。因此，改善基于传统的纺织品生产流程的专业知识体系培养模式，融合新技术发展趋势及“中国制造2025”计划，将人才的转型和行业的转型升级相结合，探索新的教学模式，培养清洁智造型新技术人才，是摆在我们面前的重要课题。

一、纺织品清洁智造概述

纺织品清洁智造是指生产过程清洁、智能度高的纺织品制造工艺技术体系。其包含清洁生产和智能制造两部分，两个部分相辅相成，共同孕育纺织品创新技术发展新趋势。

1. 纺织品清洁生产

纺织品清洁生产符合人类可持续发展观，其宗旨是将生产活动的物料和能耗降为最少，将废物消灭于生产过程之中，或者减量化、资源化和无害化[1]。其特点是对产品的生产过程、产品及服务采取预防污染的策略来减少污染物的产生，重点在预防而不是先污染后治理。具体而言，清洁生产过程包括节约原材料与能源，不用或少用有毒原材料，降低对环境的不利影响。针对纺织品生产过程多工序环节使用化学加工助剂，导致产生污染特别是废水污染问题，主动实行清洁生产过程，不用或少用化学加工助剂。纺织品种类多、加工系统复杂、工序多，其清洁生产有多种路线，不同的产品、不同的工序应用效果不一样。因此，对于纺织品加工系统，为了实现清洁生产，目前在整合生产链和各工序改革方面创立了许多新工艺技术，形成了从纤维材料、纺织成型、染整加工、成品循环的清洁生产和绿色纺织产品新体系。

2. 纺织品智能制造

纺织品智能制造即纺织品生产过程自动化、数字化、网络化，是我国纺织产业可持续发展、走向纺织强国的基础，属于“中国制造2025”计划的一部分。根据“我国纺织产业智能制造发展战略研究”项目成果[2]，纺织产业智能制造可分为三大技术领域：纺织产业智能制造新模式、智能纺织装备及共性技术与标准、智能纺织材料；细化为八个重点方向，即纺织智能制造共性技术及标准、智能纺织装备、化学纤维智能制造车间(工厂)、纺织加工智能车间(工厂)、染整加工智能车间(工厂)、服装设计与加工智能化、纺织服务制造及网络协同制造、智能纺织材料。目前纺织品智能制造已经装备于一些先进工厂。中国纺织工业联合会科技发展部2018年公布的纺织行业智能制造试点示范企业有23家，其智能化系统涵盖范围广，从长丝智能车间、纺纱智能车间、印染智能车间到服装智能工厂几个产业链方向全面开花。通过ERP管理系统、智能机器设备，利用数字控制、互联网、云计算、物联网等，实现从原料投入到成品全自动生产线、用户定制的健康发展。

纺织品清洁生产和智能制造是纺织工业现代化的两翼。清洁生产促使纺织品制造更加重视节能减排和环境保护，采用相应的新型专用加工技术和装备，实现绿色化加工、节能降耗。纺织品智能制造可提升全产业链技术水平，不仅能够实现高效率产业链生产配置，也是实现清洁生产的基本保证。

二、传统人才培养模式存在的问题

纺织行业人才培养属于传统学科专业的人才培养，原有的体系模式很成熟完备，课程结构都是围绕传统产业链设置。虽然也及时将行业中的新技术和新设备等补充到教学内容中，更新教学方法，但是难免着眼于技术局部。在新时代技术背景下，显示存在课程体系封闭老化、课程形式单调、专业实验与企业实际需要脱节等问题。

1. 课程体系封闭老化

纺织学科课程体系基于以往常规的纺、织、染等制造模式，其封闭老化基于两方面原因：一是由于课程体系本身系统性强并且复杂，全部更改不是一朝一夕的事情；二是课程内容过度细化，专业分隔，局限于专业而论专业，内容明显滞后于生产技术发展需求，没有及时将清洁、智能度高的纺织品制造工艺技术引入课程体系，不符合清洁生产工艺内容的课时较多，缺乏产业链系统性设计，体现学科交叉的新技术内容较少。

2. 课程形式单调

纺织学科课程形式基于以往常规的纺、织、染等制造模式教学，比较单调落后。常规工艺流程长、自动化程度低，教学方式以课堂讲授为主，学生接受度不高，教学内容涉及高新技术少，与纺织先进材料实物接触少，接触工厂机会少，不利于提高学生的专业学习兴趣。

3. 专业实验与企业实际需要脱节

专业实验和课程体系一样，原来的实验内容偏重于传统工艺，由于实验需要场地、材料和设备，需要师生技能配合，其改进难度大。所以目前的专业实验仍然是一些用水多的工艺、简单的操作实验内容，没有加入与清洁生产工艺对比的实验，没有把智能技术引入到实验中。

三、纺织学科创新人才培养措施

当今各种新技术交叉融合，特别是电子数码技术、智能控制、清洁生产工艺等新技术不断引入纺织行业，师生的思想、知识体系受到了挑战，因此不能局限于过去的专业内容而论专业。为培养新时代的创新型人才，我们采取了如下措施，取得了较好的效果。

1. 主动融合纺织产业，分析产业链技术的最新发展

纺织产业链长且复杂，目前处于新技术变革高速期，理清其中的更新巨变路径，构建技术创新思想路线体系，有助于启发学生掌握知识的动态变化，建立系统的批判性思维。遵循“非新无以为进，非旧无以为守”的发展规律，帮助学生既学业精深，又学习了新知识和新技术发展历程，从而主动了解新知识和新技术。对纺织产业链状态分析及新技术融合路径，我们建立了既基础又开放的产业链技术框架系统，以行业特色为基础，综合采用材料设计、制造设备、软件控制等多学科知识。

给学生介绍从纤维制造开始到纺织制成品应用及废旧纺织品处理的产业链技术框架，让学生了解：(1)纺织行业从纤维原料到制品，其中纺纱、织造、染整工艺完全不一样，都有其技术原理和作用，传统体系模式多样且成熟完备；(2)现代纺织系统的应用价值及性能正在不断提升；(3)纺织行业虽然是传统产业，但不是夕阳产业，新技术的不断引入和新型纺织系统的开发可以使某些纺织产业趋于产业价值链的中高端，建成立于技术前沿的现代化生态新工厂。

纺织产业的内涵不断扩展，根据我国新工科教育建设要求，树立应用型工科技术人才的培养不能唯技术的思想，因为产业链高端制品绝不是纯技术问题，而是包含着家国情怀、全球视野、法治意识和生态意识[3]。纺织品的多样性特征和广泛的应用领域，需要融入设计思维、数字化思维、跨学科学习沟通能力和工程系统创新能力，例如目前正在兴起的网上私人服装定制服务系统，将面料设计、喷墨打印、自动裁剪、智能量体试衣等技术集成、叠加复合形成一种全新的纺织生产模式。

2. 融入前沿技术，加深学生对专业的认知

在互联网时代，获取知识的途径很多且非常便捷，关键在于学习者的主动性及注意力。大学相对于中小学宽松自由的学习环境，学生容易产生茫然情绪，目标不明，难以主动投入专业知识领域学习，许多纺织专业学生认为自己所学专业传统落后，专业认同感和学习主动性不强。为此，教师应结合产业前沿技术架构学生知识新体系，激发学生的学习兴趣。我们采用了比较教学法，通过演示样品、观看展会、视频教学、参观工厂等方式，让学生感受现代纺织技术气息，使自动控制、无人化智能清洁纺织生产新技术深深地印在学生脑海里，加深他们对专业的认知。

3. 开设先进纺织技术实验

纺织专业学生的实践动手能力非常重要，只有动手实践，才能将创新思想转化为技术、工艺、产品。实践动手能力主要靠实验培养，在产教融合过程中改革实验内容，目标直指产业技术前沿，提升学生的技能水平，使他们在实验中认识到新技术的优势，了解新技术还存在的不足，同时进一步探索新技术。纺织产业链中的产品内涵丰富多样，而实验设备、场地、时间有限，因此高效地设计实验过程很关键。通过分析纺织清洁智造新技术，实验设计的目的在于培养清洁智造型纺织品系统集成创新能力，实验过程要融入创新思维、专业知识、前沿技术，激发学生的专业学习兴趣。纺织新技术实验系统设计如表1所示。

表1 纺织新技术实验系统设计

一个比较典型的实验案例是纺织品涂料数码喷墨印花。目前我国严格限制环保废水排放，随着数字打印技术的发展，纺织产业开始应用电子喷墨印花技术，虽然只占印花产量的5%，但是其发展优势明显，预计未来将保持17%的复合增长率[4]。喷墨印花技术集成了多学科知识，包括纺织品印花、染料颜料纳米色素墨水、印花扫描驱动软件、电脑图案设计控制、压电喷打设备等。数码喷墨印花集计算机、数字处理及电子信息系统、精密机械加工、高品质精细化工材料和纺织印染技术于一体，摒弃了传统的印花制版、打样、制色浆等多个工序，以及废料、废水多的缺点，不受花样花回大小、套色多少的限制,按需给墨，整个印花过程清洁、智能化程度非常高。学生通过展会观摩、工厂参观，感受到纺织加工技术的先进性，实验过程更是揭开了其中的技术奥秘，同时也引出了需进一步解决的问题。