华侨大学科研成果获泉州市科技进步一等奖

　　计算机屏幕上，一台染机三维模型正在进行纺布作业——通过键盘输入各项数据，“染机”上的布料就开始慢慢变色……在华侨大学信息科学与工程学院教授金福江的电脑中，收藏着一个“染色实验室”，借助这个“小小的实验室”，每年可为纺织染整企业节省下千万元成本……

　　近日，泉州市2011年度科技进步奖名单公布，华侨大学与福建凤竹纺织科技股份有限公司合作完成的“间歇染色过程计算机仿真系统研究与应用”项目荣获一等奖。一个来自传统产业的项目“技压群雄”，获得了一等奖，到底它有什么独门秘技呢?

　　染整行业的老大难

　　对染整行业而言，染色对色实验是整个产业的前置环节:客户提供一块样布过来，技师要根据自己对样布的理解调制出各种染色配方，不断地做实验，最终染出跟样布一样的颜色，这样的配方才可以应用于生产线上。

　　由于染色工艺的物理、化学机理的极度复杂，只要染料配方稍有偏差，或者布料纤维有所不同，制作时温度有所变化等因素，都可能导致染出的颜色天差地别。所以，以前这个环节都是靠染色经验十分丰富的师傅，以“笨办法”，一次一次地实验配比来完成的，即使是经验特别丰富的老师傅，至少也得实验五六次以上才能得到正确的配制工艺。

　　这样一来，整个实验的周期就特别长，离了经验丰富的调色师傅，整个流程就转不开了。而且在做实验时，用的都是小块的样布，实验室的环境也比较单纯，相对来说成功率会高点。而一旦到了环境复杂的生产车间，上了染机，用大机器一生产，出来的效果往往就又会出现偏差。

　　这种情况在整个染整行业可以说是共性化的难题。而2005年，这个难题被摆到了金福江的面前。经人牵线，当时在华侨大学任教的金福江与福建凤竹纺织科技股份有限公司走到了一起，金福江曾就读于浙江大学自动控制系———中国最好的控制工程专业，在工业自动化领域有着较高的专业造诣。凤竹公司历来十分重视技术改造，希望借助金福江的专业造诣为凤竹的生产“提速”。在初期接触时，凤竹方面就把染整行业的这个老大难问题摆到了金福江的面前，问其可有办法解决。

　　当时金福江对染整行业了解也不太深，刚一听到这个技术难题还觉得没什么难的。“当时就想，搞个计算机的仿真系统，在电脑上实验不就行了嘛，又精准又节约成本。”但让金福江没想到，这个仿真系统，却足足花了他五六年的时间才最终成型。

　　仿真技术的空白点

　　所谓计算机仿真技术，就是把在现实中的东西，通过计算机还原出来。“比如染色实验，就可以用计算机模拟仿真出来。”金福江说，计算机仿真技术在工业上应用很广，比如像石油化工产业，这类工业的特点就是连续流程，即在生产中的工序基本没有改变，这样的流程要设计出计算机仿真系统相对来说更为简单。再一个，石化行业利润高，计算机仿真技术投入巨大利润低的行业一般不敢涉及。

　　金福江说：“我要想设计一个石化产业的仿真系统，随便上网一查就有无数资讯可以借鉴应用，这方面的理论研究已经十分深入了，有无数成功经验可供借鉴。”但现在摆在金福江面前的并非石化产业，而是以“劳动密集”著称的纺织染整产业。

　　立项之前，金福江曾到专业机构进行技术查新，结果一查下去，国内根本没人做这个，“染整的仿真系统太复杂、太难了，属于间歇性工艺流程，本身就很难进行计算机建模，根本没人做这块。我们检索染整配色的资料，找到的很多都是上世纪四五十年代的文献，就讲个基本原理什么的，可以说，我们当时就是在‘一穷二白’的基础上开始这个项目的研发的。”

　　“白手起家”的研发史

　　没办法，只好从头开始摸索。仿真系统设计的基础就是各种数据:染料怎样上染到纤维上面、上染的量是多少、是以什么规律上染的、染机的转速、染机的温度……大多数据都是没有“教科书”可查的，怎么办?从“手工”开始———金福江领着手底下的研究生们开始了染工的生涯。

　　在金福江的研究室里，至今仍放着满满几麻袋染过色的小布片。“这些都是实验用的小样，光做这些染色实验就超过3年。”2005年，金福江对染整业还是个外行，3年后，他和他的研究生们放在染整生产线的任何一个环节都可以熟练上手。“如果不熟悉上染的各种条件和数据，怎么可能把它们在计算机里完美复制出来。”

　　艰难的数据采集环节终于完成，可以开始在计算机上建模了，可建模刚一开始就又遇上了难题。“数据、算法实在太多太复杂，我们实验室那几台小电脑撑不住这样的算法，崩了。”没办法，金福江又花了2万元买了台高配的计算机，这回倒是撑住了，不过这一算就花了4个小时才算完，而这才只是整个程序的一小部分。“我找学校申请，问有没有更高级的计算机能提供帮助。结果人家一问我们算的是什么，就连连摇头，说得借台超级计算机来才能满足我们的计算要求。”说起往事，金福江满怀感叹，就这么用普通的电脑慢慢算，好在过程也还顺利，模型最终顺利建成。

　　精确度90%

　　金福江打开电脑向记者演示这套仿真系统，当看到虚拟染机上布料慢慢变色的反应时，记者啧啧称奇。金福江笑着回忆道:“当时在凤竹做演示时，董事长陈澄清也是这么吃惊，‘怎么你电脑里面还可以看到染色渐变的过程，这准不准啊’。”

　　“可以测测嘛，你拿几个配方来，我们现场就做个实验。”

　　陈澄清立马就让人拿来了十几个配方，在电脑上一一操作比对，当时现场的准确率是百分百。陈澄清本人就是搞染色出身的，深知要做到这一步有多难，陈澄清当时就不住夸奖:“真是了不起，这是怎么办到的，你们肯定下了不少工夫。”

　　“我当时就开玩笑说，‘知识就是力量嘛’。但谁又知道，这短短几分钟的演示，背后又是多少的艰辛。从2005年到现在，我带了三四届研究生，他们都跟着我一起见证经历了这个项目的成长。以前我们没接触过染整行业，但现在，可以说你拿染整的任何一道工序来都考不倒我，我的学生个个都在生产一线跟着工人们一起干过活，每台织染机器他们都能上手。”

　　付出的艰辛更能映衬出成功的甘美。2010年，这套仿真系统在凤竹正式投入使用，效果“立竿见影”。以前做配色实验，实验人员至少得反复五六次才能把配方搞清楚，比如说温度从58度变成59度，染出的颜色就不一样了，得重新做实验。现在只要在电脑上输入一下数据，经过演算，就能得出实验结果了，最后再实测个一两次就能搞定。这样一来，打样成本节约了一半不止。另外，由于当时建模时所搜集的数据十分详实，且对各工序的考虑也很充分，使得仿真程序得出的配方工艺数据更为精准，用在生产大样上的合格率也就随之提高了。

　　金福江表示，目前这套计算机仿真系统已将配色准确度提高到了90%，他们还在继续深挖，不断提高这一数值。