数字技术赋能纺织产业绿色创新与发展的探讨.pdf

第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology数字技术赋能纺织产业绿色创新与发展的探讨徐伟锋1 杜健2（1.绍兴职业技术学院，浙江绍兴，312000；2.浙江大学，浙江杭州，310058）摘要：针对碳达峰碳中和目标下纺织产业低碳绿色高质量发展的迫切需求，结合数字技术与纺织产业的融合，分析了数字技术在当前纺织产业的应用现状，并从纤维产生、纺纱织造、染整加工、成品制造、销售使用、回收处理 6个方面，对纺织产业绿色创新研究状况进行探析。同时，进一步深入研究数字技术赋能纺织产业绿色创新与发展，提出了数字技术赋能纺织产业绿色创新的五大路径，即纺织产业数字化绿色转型升级、纺织产品数字化绿色技术创新、纺织企业数字化绿色生产创新、纺织产品绿色消费模式转变和纺织产业数字化绿色保障体系构建。认为：推动纺织产业数字化低碳绿色高质量发展有助于纺织产业绿色创新与发展。关键词：纺织产业；数字化技术；绿色低碳；双碳目标；废旧纺织品回收中图分类号：TS103 文献标志码：A 文章编号：1000-7415（2023）08-0033-05Discussion on green innovation and development of textile industry enabled by digital technologyXU Weifeng1 DU Jian2（1.Shaoxing Vocational&Technical College，Shaoxing，312000，China；2.Zhejiang University，Hangzhou，310058，China）Abstract In response to the urgent need for low-carbon，green and high-quality development of the textile industry under carbon peaking and carbon neutrality goals，combined with the integration of digital technology and the textile industry，the application status of digital technology in the current textile industry was analyzed.From six aspects，including fiber production，spinning and weaving，dyeing and finishing processing，finished product manufacturing，sale and utilization，recycle and treatment，the research status of green innovation in the textile industry was explored.On this basis，digital technology enabling green innovation and development in the textile industry was deeply studied.Five major paths，including digital green transformation and upgrading of the textile industry，digital green technology innovation of textile products，digital green production innovation of textile enterprises，transformation of green consumption patterns of textile products，and construction of a digital green security system for the textile industry for green innovation in the textile industry enabled by digital technology were put forward.It is considered that the promotion of digital，low-carbon，green and high-quality development of textile industry is beneficial to the green innovation and development of textile industry.Key Words textile industry，digital technology，green and low-carbon，dual carbon goals，waste textiles recycling纺织产业作为我国国民经济和贸易增长的传统支柱产业，随着双碳目标和生态环境建设的持续推进，纺织产业发展的重点将是提高能源利用效率和环境保护，减少资源消耗和碳排放量，加快低碳绿色转型升级，推进纺织新材料循环再利用，从而促进纺织产业向低碳绿色高质量方向发展。在我国 纺织行业“十四五”发展纲要 中，对纺织行业提出坚持可持续高质量发展战略，以绿色化改造为重点，加强绿色技术创新，构建绿色技术信息数据平台，推广绿色纤维及低碳纺织品的研发与应用1。同时，以大数据、物联网、云计算以及数字孪生等为代表的先进数字技术不断发展，促进数字技术与产业的融合，推动数字产业化变革的深入发展。而纺织产业在低碳绿色转型升级过OSID码绿色纺织基金项目：浙江省软科学研究计划项目（2023C35052）；绍兴市产业关键技术攻关计划项目（2022B41005）；浙江省高校课程思政教学研究项目（JG1202204）作者简介：徐伟锋（1979），男，副教授，收稿日期：2023-03-19】【33第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology程中，结合数字技术与纺织产业融合，可进一步推进纺织新技术数字化、智能化和绿色节能方向发展2，确保纺织品的高品质、高性能，实现纺织行业环保、高效、协同发展。但是，目前数字技术赋能纺织产业绿色创新的相关研究仍处于起步阶段，我国纺织产业在生产制造、消费使用和回收再利用等环节还有较大的降耗减排空间。本研究通过分析数字技术在纺织产业中的应用现状，从纺织产业纤维产生、纺纱织造、染整加工、成品制造、销售使用及回收处理等方面对纺织产业绿色创新研究状况进行探析，研究数字技术对纺织产业绿色创新与发展的影响，提出数字技术赋能纺织产业绿色创新的路径，对推动纺织产业的低碳绿色高质量发展具有重要的研究意义。1 纺织产业数字技术应用现状目前，我国纺织产业中随着数字技术的大量研究与应用，众多纺织企业设备、产业链厂家，以及各种纺织数据信息系统互通互联，实现产业链各个环节融合与协同优化，提升纺织行业整体智能化水平。张洁等3基于工业 4.0 架构与中国智能制造标准化模型，通过分析大数据对纺织制造过程的智能化、高效化和精益化作用，提出了大数据驱动纺织智能制造平台架构，以及大数据在纺织产业中的应用场景。葛陈鹏等4从改善纺织企业生产效率、制造质量和能耗成本等方面出发，研发了基于纺纱企业智能化的制造执行系统，实现企业生产信息的数字化管理。而针对纺纱全流程生产工艺与智能装备集成问题，郑小虎等5利用信息数据互联互通、集成管控技术，结合配棉排包、自动喂棉以及筒纱外观检测等智能装备应用，提出了环锭纺纱生产线全流程智能管控系统，并从企业实际应用反馈来看，企业运营的成本降低40%，综合生产效率提高 22.65%，单位产值的能耗降低 14.12%，生产过程节能降耗显著。2 纺织产业绿色创新研究状况纺织生产过程中，需消耗大量原料和资源，产生各类废气、废水及废料等污染物，且污染物中会含有较多难降解或不可降解的物质，资源回收较为困难，造成大量的环境污染。所以，按照纺织品生产的全生命周期，从纤维产生、纺纱织造、染整加工、成品制造、销售使用和回收处理 6 个阶段，对纺织产业绿色创新研究状况进行探析。2.1纤维产生阶段纤维是纺织品生产的原料，而绿色纤维具有污染小、能耗低和可循环再生利用的特点，对于纺织产业绿色低碳发展至关重要。开发生产符合绿色环保可持续发展要求的绿色纤维产品，其主要包括生物质化学纤维、循环再利用纤维和原液着色纤维等几种类型6。其中，生物质化学纤维具有较好的生物相容性和降解性，已广泛被开发和使用。如可熔融纺丝生产的 PHA 纤维，是一种具有环保、污染少且热塑性与成膜性较好的全生物高分子纤维，在生物医疗、包装、生物燃料等领域广泛应用7。在循环再利用纤维方面，对废旧或废弃的化学纤维、纺织品通过物理加工回收方法或溶解熔融化学回收方法，重新获得聚合纤维。杜永康等8利用磷酸水热法，对废旧涤棉混纺织物中的涤纶与纤维素组分进行分离，重新获得降解纤维。而原液着色纤维方面，因不需要纤维染色，可直接生产出低碳环保、色牢度好且适应性强的色纤维，其生产过程节能减排，但色纤维的色彩质量还有待提升。如刘稀等9针对原液着色粘胶纤维色浅问题，利用低折射率树脂增深整理粘胶纤维，提升原液着色纤维的质量。2.2纺纱织造阶段纺纱织造是纺织产业中最为关键的生产环节，其传统纺纱织造过程中工序流程较多，纺织设备配套数量较大，能源消耗与碳排放较高。目前在低碳绿色生产的纺织装备、工艺流程、纺纱技术等方面已有大量研究和应用。如纺织装备制造企业经纬纺机提供的全流程数字化智能化纺纱成套装备，由数字化棉纺装备、输送机构和信息管理系统组成，主要涉及清梳联、并条机、精梳机、粗纱机、自动络筒机等10，其成套装备已在多家纺纱智能工厂得到应用，可大幅改善纺纱生产效率和人员用工成本，节能降耗效果也初见成效。万由顺等11采用智能化纺纱技术，优化全流程智能化纺纱工艺流程，提高纺织生产效率、稳定纺纱质量和降低能耗，并以武汉裕大华纺织有限公司的智能化纺纱生产线为例，实现全流程智能化纺纱物流系统、梳并联输送系统和全流程智能质量追溯系统的运行，从而降低能耗和减少碳排放。同时，针对传统纺纱单产能耗高、生产效率低、产品质量不稳定等情况，夏治刚等12通过研究集约型、延伸】【34第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology型和简约型的低碳纺纱技术，提出“人机料法环”的五位一体碳中和纺纱低碳生产方法，在纺纱过程实现多种流程的优先选择，缩短或消除纺纱流程，利用固碳纺纱和功能化循环技术，提高绿色低碳纺纱的效率，实现低碳高质量纺纱。2.3染整加工阶段棉织物作为服用纺织品应用较大、用量较多的织物，印染企业对棉织物普遍采用碱退浆和高温、高碱下漂白等工艺处理，水、电等资源消耗较大，环境污染较为严重。为降低能耗、减少污染，研究机构和企业纷纷开展酶退浆、低温漂白等节能减排技术研究，已取得不少成果。如采用金属配合物作为棉织物低温漂白前处理的催化剂，可减少传统棉织物漂白工艺能耗大、棉织物损伤严重等问题13。张毅等14通过对棉织物与染料染色机理的分析，选择更为高效的棉织物与染料改性方法，研发更为环保的染剂，促进染整加工的低碳绿色生产。同时，纪柏林等15根据染整行业低碳减排的现状，从节能减排技术、先进绿色染整加工设备及系统等方面进行研究，推动染整行业不断技术创新，减少环境污染，实现绿色低碳循环高质量发展。另外，如绍兴现代纺织产业集群，以“产业大脑+未来工厂”为核心的应用场景，推出印染跨域集聚提升，印染企业纷纷组团，建设污水、污泥处理等配套工程，实现印染产业的集中供热、供气和排污，每年节约标煤近 2 万 t，推动印染产业向优质化产业集群提升。2.4成品制造阶段纺织服装企业在成品制造过程中，融入机器人、物联网、人工智能等先进技术，对企业绿色创新研发加大力度，提升企业产品开发能力和制造装备水平，建设智能化生产流水线，构建产业集群的智能化服务平台，利用精益生产工具，减少成品服装生产废料，降低生产能耗，提高生产效率。黄倩倩等16通过研究不同地域纺织服装行业的能源使用与碳排放情况，为纺织服装行业提供了降低碳排放的空间规划，并提出将纺织生产与低碳技术进行融合的碳排放优化建议。同时，随着全球对生态环境的高度重视，纺织服装产品的质量也需进一步提升，加强纺织原料和成品的质量管控，推广纺织服装产品中绿色可循环利用材料的使用，提升纺织产品质量和产业的可持续发展。2.5销售使用阶段在纺织品销售过程中，结合当前社会经济发展趋势，纺织企业面对纺织产业市场容量增速的减缓，纷纷开创绿色低碳销售新模式，优化网络空间、线上线下等新型销售渠道17，建立以国内销售循环为主体，国外市场渠道建设并存，形成国内国外相辅相成的新发展趋势。如绍兴柯桥通过科技创新、绿色转型、数字赋能和开放共赢抢占发展制高点，以消费者为驱动，构建完整的纺织产业链，打造世界级先进纺织产业集群。另外，目前由于纺织品的传统消费使用过程中还存在大量一次性消费和过度消费等行为，资源浪费和能源损耗较大。为此，通过改变消费使用模式，鼓励纺织品使用绿色环保材料，并对纺织品循环再利用，减少纺织品的使用量，从而节约能源和降低碳排放量。2.6回收处理阶段目前，国外发达国家在对废旧纺织品回收处理过程中，主要采用企业、家庭或政府回收，其处理方式以出口、能源回收和资源化循环再利用为主，对环境污染较小，可持续发展程度高。而发展中国家，处理方式主要采用焚烧、填埋和重复利用，操作便捷、成本投入少，但对废旧纺织品难管理，环境污染较为严重18。我国作为全球纺织服装产业大国，废旧纺织品的回收处理压力巨大，从政策、法律、技术和监管等多个层面推进废旧纺织品回收，全国各地企业纷纷提出了各种回收方式，构建废旧纺织品回收体系，提高废旧纺织品回收处理，从而有效提高社会、经济和环境的效益。3 数字技术赋能纺织产业绿色创新路径随着双碳目标的推进，将以大数据、物联网、人工智能等为代表的数字技术与纺织产业深度融合，从纺织产业数字化绿色转型升级、纺织产品数字化绿色技术创新、纺织企业数字化绿色生产创新、纺织产品绿色消费模式转变和纺织产业数字化绿色保障体系构建等 5 个方面，创建数字技术赋能纺织产业绿色创新的路径。3.1纺织产业数字化绿色转型升级为推动我国纺织产业低碳数字化转型升级，优化纺织产业结构，充分发挥数字技术对纺织产业数据等资源的作用，促进纺织产业绿色制造数据库建设，提高我国纺织产业的国际竞争优势，重点可从以下几方面展开：加强构建纺织产业协同体系，提升内外联动产业，促进国内国际双循环发展，整合优质的供应链资源，推动需求与供给的动】【35第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology态平衡，建设世界级先进纺织产业集群；加快建设纺织智能工厂和 5G 数字化制造车间，实现纺织产业生产智能化和数字化，推动生态绿色纺织的研发与生产，促进纺织产业向低碳绿色方向发展；加快开展与知名高等院校、研究院所产学研合作，开发绿色低碳纤维，提高化纤差异化，加强推广低碳绿色技术与循环利用技术，促进纤维向低碳绿色方向发展；加快发展数字化纺织工艺和信息化生产管理，完善精细化管理，提质增效，加强高性能、低碳绿色纺织面料的研发与生产，提升纺纱织造生产水平，降低行业生产成本和能耗成本；加快推进产业群集聚，加强数字化智能化染整低能耗生产，大力推广废水、废气的回收再利用绿色技术，减少纺织企业的污染物排放，提升产业向绿色高端转变。3.2纺织产品数字化绿色技术创新在建设纺织强国和纺织产品高品质高性能的迫切需求下，纺织新材料正朝着绿色化、数字化和精细化方向发展。绿色纤维符合纺织产品可持续绿色发展要求，合理选择绿色纤维材料是研发和生产纺织绿色产品的重要途经，也是推进纺织行业环保、高效、协同发展的重要手段。所以，提高绿色纤维差异化、多功能及高性能的研发技术，提升差异化、高端化纺织产品的比重，从先进纤维材料技术创新上实现纺织产品高品质高性能。同时，纺织产品数字化转型是产业绿色技术创新的新趋势，利用虚实产品设计、数字孪生开发、仿真评估等数字化技术，收集纺织产品、工艺流程、技术研发等大量数据，建立纺织产品信息数据管理系统，搭建物理与信息数据的融合，构建纺织产品数字模型，进行纺织产品的创新设计、优化和完善，使绿色技术创新更加高效，从而降低能耗减少污染，实现纺织产品的绿色、清洁和循环再利用。另外，加快建立以纺织产品数字化为中心的互联网开放式绿色创新平台，提供绿色技术创新资源和纺织产品用户数据，构建纺织企业与用户共享共创的生态系统，促进纺织产品向低碳绿色、高品质高性能方向发展。3.3纺织企业数字化绿色生产创新随着自动化、数字化、智能化和绿色化技术的发展，加强研发绿色纤维、纺纱织造、染整制品和回收利用等生产技术，大力推进纺织企业数字化改造升级，加快智能装备、工业机器人、智能物流、5G 通信以及大数据等先进技术在纺织生产中的应用，开发纺织生产装备和过程的智能检测和控制技术，构建数据驱动的纺织生产智能数字化管控系统，对生产数据、装备状态以及工艺数据进行在线监控与智能分析，推进纺织企业低碳绿色环保的数字化生产线、智能生产车间和智能化数字工厂的建设。其中，提高纺织企业数字化装备配置率和联网率，推动纺织行业网络服务应用平台建设，实现纺织企业供应、生产、销售及使用的信息数据互通是基础，开发化纤、纺纱、织造、染整及成品制造等全流程数字化智能制造和数字化智能生产管理系统是关键，推进纺织行业数字化绿色智能制造标准与规范建设、以及纺织企业低碳绿色的技术标准和制度建设是保障。另外，大力推进纺织企业生产的污染防治，提高纺织企业废气、废水和废料的治理水平，研发推广废水的循环再利用、定形废气的高效收集及生产过程热能的回用等技术，深化纺织企业用能设备节能减碳的系统化改造，研发推进高效清洁生产流程，优化纺织产业链，促进纺织生产的绿色高质量发展。3.4纺织产品绿色消费模式转变数字技术赋能纺织产业，还体现在纺织产品绿色消费模式的转变方面。及时了解市场消费需求，利用大数据和新技术进行纺织产品消费模式的数字化升级，收集与分析需求端的信息数据，开展消费需求和时尚创意设计趋势的预测，准确把握需求动态和营销数据，加快推动纺织低碳产品的个性化定制服务，使数字化智能制造体系与个性化需求相对接，通过线上线下的有机融合，加快开发数字化销售渠道，开发纺织虚拟仿真、增强现实交互数字技术，满足消费购买需求体验，减少纺织品实体消费用量，提升纺织产品绿色创新价值和纺织产品消费服务水平。同时，加大低碳绿色纺织产品和服务的高效供给，推广低碳绿色纺织产品的消费理念，加快建设纺织绿色低碳产品的认证制度，提高绿色低碳纺织品的识别度与市场的占有率，提升纺织产品使用寿命和回收再利用率，建立回收再利用纺织品材料的追溯认证体系，从而减少纺织资源浪费和降低碳排放。3.5纺织产业数字化绿色保障体系构建为推动双碳目标的实现，数字技术高效赋能纺织产业绿色创新应从政府监管和企业管理相融合着手，构建纺织产业数字化绿色保障体系。通过物联网、云计算、大数据等数字技术，政府监管机构实时监控和精准计量纺织企业污染物处理和】【36第 51 卷 第 8 期2023 年 8 月Cotton Textile Technology碳排放状况，获取纺织行业准确度高、时效性强的污染物和碳排放数据，利用分层分类的行政化手段，推出纺织企业污染物和碳排放的监管与处置补贴政策，激发纺织企业的内生数字化绿色创新动力，根据纺织产业地域差异进行针对性的污染物和碳绩效量化考核，约束控制纺织企业的污染物和碳排放，加强纺织企业污染物和碳排放的管理，构建政府纺织产业数字化绿色监管体系。同时，利用人工智能、云计算、工业互联网等技术，纺织企业建立绿色数据中心，加快淘汰高污染、高排放的纺织品，加大投入纺织绿色低碳技术研发，推进产学研深度合作，实时监测企业废气、废水和废料信息数据，开展企业能源使用和消耗监控，优化企业动态能源调配，促进企业资源回收再利用和绿色循环化，构建纺织企业数字化绿色管理体系。4 结束语在双碳目标背景下，本研究针对纺织产业低碳绿色高质量发展的迫切需求，结合数字技术与纺织产业的融合，通过分析数字技术在当前纺织产业的应用现状，并按照纺织品生产全生命周期，从绿色纤维的产生、智能化纺纱织造、节能减排的染整加工、高品质的成品制造、绿色低碳销售使用、环保回收再利用等方面，探析纺织产业绿色创新研究现状，了解和掌握数字技术对纺织产业绿色创新的作用和影响。同时，深入研究数字技术赋能纺织产业绿色创新与发展，提出以数字技术赋能纺织产业绿色创新多条路径，通过纺织产业数字化绿色转型升级、纺织产品数字化绿色技术创新、纺织企业数字化绿色生产创新、纺织产品绿色消费模式转变和纺织产业数字化绿色保障体系构建，可实现纺织行业环保、高效、协同发展，为推动纺织产业低碳绿色高质量发展提供参考借鉴。参考文献：1纺织行业“十四五”发展纲要 J.纺织科学研究，2021（7）：40-49.2汪军.纺纱新技术发展现状及趋势 J.棉纺织技术，2022，50（8）：1-6.3张洁，吕佑龙，汪俊亮，等.大数据驱动的纺织智能制造平台架构 J.纺织学报，2017，38（10）：159-165.4葛陈鹏，季承，糜娜，等.基于制造执行系统的纺纱企 业 智 能 化 转 型 探 讨J.棉 纺 织 技 术，2021，49（10）：42-46.5郑小虎，刘正好，陈峰，等.环锭纺纱全流程机器人自动化生产关键技术 J.纺织学报，2022，43（9）：11-20.6万殊姝，沈兰萍，郭晶.可持续发展绿色纤维发展现状与应用前景 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