聞力生：服裝行業個性化超柔性制造模式的構建

　　《中國制造2025》是以新一代信息技術與制造業深度融合為主線，進一步推進智能制造在各行各業發展的國家戰略，随着世界各國在新一代智能制造的核心技術、發展理念、制造模式等方面的不斷變革，如美國提出“先進制造業夥伴計劃”、德國提出“工業4.0戰略計劃”、英國提出“工業2050”、法國提出“新工業法國計劃”等，希望重塑制造業的發展路徑和産業生态。系統的集成化和智能化制造系統、智能化裝備逐步貫穿“設計、生産、管理、服務”等制造過程的各環節，具有深度自感知、智慧自決策、精準控制自執行系統，以及跨企業、跨行業和跨産業的多維度互聯将更加普及。

　　為了實現企業生産高效率、高質量、高滿意度和低成本的“三高一低”要求，企業選擇智能柔性化的生産制造方式是必然的結果，如何将柔性生産的理論融入到企業生産中，建立一種産品質量穩定、快速換模、可靈活調整的超柔性生産線，是當前服裝行業面臨的亟待解決的問題。

　　一、服裝企業先進制造模式與智能制造成熟度評價

　　自動上個世紀八十年代以來,由于世界各國制造業的嚴重滑坡、由于個性市場消費的興起和信息技術對制造業滲透,出現了一系列先進的制造模式,例如精益生産（LP）、敏捷制造（QRS）、計算機集成制造(CIMS)、柔性生産制造(FMS)、大規模定制生産制造(MC)、模塊式生産制造(MP)、 網絡協同制造、雲制造(CM) 、綠色制造(GM)、增材制造(3D打印)、智能制造(IM)等等，面對這些先進制造模式,工業發達國家在過去的40年内均完成了從大批量生産到柔性生産制造模式的轉變。

　　我國服裝行業自上過世紀九十年代就開始由大批量制造模式(MP)向大規模定制生産制造模式(MC)和計算機集成制造模式(CIMS)轉變,而近兩叁年來我們服裝行業則向個性定制柔性生産制造、網絡協同制造、雲制造(CM) 、綠色制造(GM)、增材制造(3D打印)、智能制造(IM)等方式上轉變，根據我國服裝行業過去進行的工業化信息化相融合的特點,重點推進的是數字化、網絡化和智能化的并聯式發展，實施“并行推進、融合發展”的技術路線，以實現對西方發達國家的趕超。

　　根據《智能制造能力成熟度模型白皮書》采用智能制造能力成熟度模型 (Capability Maturity Model，CMM)來評價服裝企業智能制造水平，該模型将相關能力按從低到高依此劃分為規劃級、規範級、集成級、優化級與引領級。目前我國服裝柔性化生産處于智能制造等級中的集成級，其特點企業内部實現了數據縱向和橫向的集成和共享。制造業要邁進智能制造最高成熟度優化級和引領級,正如圖一所示,要把人工智能技術推向人工智能最高層次的自适應、自學習來實現。

　　二、服裝個性定制柔性化生産的發展現狀與不足

　　柔性生産（Flexible Production）過程的模塊化，通過精益生産、智能排産和智能人機排位等技術，實現多品種、多款式、小批量的快速生産方式。服裝柔性化生産是指以計算機數字控制為主的加工設備來實現多品種、小批量的具有高度柔性的生産方式，可在市場、技術支持和制造過程三個方面均具有柔性，如大規模個性化定制就是貫穿縫前、縫制、縫後等階段的全流程定制。

　　縫前階段集成3D-CAT+CAD+CAM運行、智能機器人裁剪、3D-CAT測量、數字建模、圖象識别、大數據處理等技術，以及數據庫(款式、版型、工藝單、面輔料)選擇、定制樣式選擇、數字展廳為客戶進行服務；縫中階段采用了“智能吊挂(流水槽)+自動平/包縫機+自動縫制單元系統 (或自動模闆縫制系統)+專用自動縫紉機”組成的縫制流程自動化；縫後階段以RFID技術為核心的自動柔性整燙産線，自動整燙折疊包裝機，全自動立體倉儲物流配送系統及其信息化系統的完整鍊條。

　　目前，服裝柔性化生産的實施是形式多樣的，如以山東南山紡織服飾公司為代表的離散型企業智能制造；以山東迪尚集團為代表的網絡協同制造；以山東紅領集團（酷特集團）為代表的個性批量定制，數據全自動流動生産；以浙江省報喜鳥為代表的高級個性定制生産和以福建柒牌集團為代表的個性定制的精益生産。

　　服裝柔性制造生産的主要技術是自動化、數字化和網絡化的集成，從而達到為個性化定制服務，如工信部選定的六個示範企業(南山、紅領、迪尚、愛帝、報喜鳥、柒牌)和中國服裝制造聯盟指導下的“三衣兩褲（西服、襯衫、Ｔ恤（文化衫）、西褲、牛仔褲）”示範企業,它們的生産特點和模式，基本上是按定單在一條生産線上實現單件流的按單生産。

　　其核心技術都是把MES作為數字化工廠的骨幹系統，來支持流水生産線的集中式控制與調度概念，通過垂直集成向上實現了ERP與MES的連接，向下實現MES與縫制設備PLC的打通，自動導入生産定單，可以在現場采集數據并進行分析，預測設備等故障、檢測産品質量或分析設備能源。

　　因此目前我們完成的個性定制柔性生産僅僅停留在數據的集成與共享上(見圖一)。這樣的個性化定制還存在好多不足：①個性化還是有限條件的個性化，無法做到完全的個性化；②現有生産條件無法滿足客戶在加工過程中的定制産品動态更改；③客戶隻能參與下定單和接貨兩端環節，存在着制造過程的不透明，客戶看不到加工過程和進程的全部信息；④在較為剛性的流水線上完成定制，生産柔性不足；⑤生産環節缺乏網絡化建模與仿真技術的應用，用戶沒有獲得仿真試穿服務；⑥柔性定制隻是在自動化、數字化、網絡化條件下的定制，沒有達到智能化水平。縫制工段中采用吊挂和縫紉機組成的流水線，沒有實現“機器換人”的初衷，正因為如此,才提出要向超柔性縫制制造模式轉變。

　　三、服裝超柔性縫制制造模式的構建

　　1) 模塊化生産是實現超柔性制造模式的基礎

　　什麼是服裝超柔性縫制制造模式呢？在應用模塊化作業方式下，服裝縫制工位或産線所用的縫制工藝與設備的智能化；或者說服裝超柔性縫制制造模式是傳統模塊化制造模式的智能化升級。

　　模塊化生産系統(Modularized Producing System，簡寫為MPS)，1997年由哈佛大學的Baldwin提出，并成為21世紀主要生産方式，它體現在超高柔性生産、模塊外包、大規模定制生産制造（MC）等生産模式中。模塊化方法立足于産品或系統的整體設計規則，可以減少大量重複性勞動，提高生産效率。

　　服裝模塊化生産包括服裝模塊化生産方式和服裝生産工位（設備）的模塊化。服裝生産過程中，模塊化生産方式的高柔性特點包括産品的模塊化；産品生産過程的模塊化；産品供應模塊化等三個方面。如，襯衫産品的模塊化，包括：①前後身模塊（其中口袋門襟下擺為可定制）；②領子模塊（其中領尖上下領寬窄為可定制）；③袖子模塊（其中袖衩、克夫可定制）；④組裝模塊；⑤整燙包裝模塊等。

　　服裝生産工位（設備）柔性的模塊式作業方式，具有自主生産安排功能，并根據工序加工時間、搬運時間、訂單數量、排産時間等因素進行訂單優先級判斷，針對柔性線的偶發事件建立反饋機制，促進相關各部門的實時應對。由于精益生産旨在消除浪費，減少工作過程中不必要的加工步驟、材料或人員流動、等待時間、過剩庫存和生産過剩等缺陷，所以精益生産與柔性線的生産方式非常契合，柔性線将工位生産與物流管理進行融合。

　　柔性生産線中物料流轉線路短，并能快速對現場物料和設備進行管理，柔性模式生産比單機加工節省空間所占空間較小。裁片由工位之間的外部流傳變為系統内部流轉，所有的柔性線将工位上下物料處統一出入口，物料管理區域也由多塊變為一塊，如圖2 所示，U型和半圓型工位擺放方式，傳統的流水線工位為3～7個工位，每個工位具備2 ～ 3台加個設備, 一個工位1人，每一工位完成4～7個工序，單件流生産。這樣的模塊化型式就是超柔性實現的基礎。

　　2) 實現超柔性制造模式必須是動态模塊化制造生産

　　工業2.0時代重要标志是電氣化技術和福特汽車的流水線生産技術，特别是福特流水線生産方式後來被各個行業的制造業所借鑒，我們服裝行業也不例外，多少年來一直沿用這種流水線制造方式。但是，這種生産方式受到不少限制，整條生産線的容錯能力低，容易産生整條生産線的工藝瓶頸。今年5月在德國漢諾威展覽會上，奧迪公司在其2030智能工廠規劃藍圖中，提出了“無固定流水線的模塊化生産”的概念，其工廠繼承了垂直集成和産品定制化生産的概念，采用了SAP公司推出的無流水線生産調度用的“動态模塊化生産”技術OIF3.0（SAP Open Integrated Factory 3.0），通過無人駕駛的AGV（自動導引運輸車）小車和DVP(設計數據驗證)技術，進行動态模塊化生産，它有别于以前生産線生産設備圍繞着傳送帶來布置的汽車裝配部件模塊生産方式，而是一個個模組，然後由MES系統來實現生産的縱向和端到端的集成。

　　“動态模塊化生産”技術能為無固定流水線生産服務，也對現在的服裝制造企業的業務流程和信息化基礎建設提出更高的要求。第一，“動态模塊化生産”技術打破了制造企業傳統的節拍規律，系統将基于規則算法和人工智能的方法來實現機器學習，生産計劃的方式也是動态調整的。第二，“動态模塊化生産”的運行對企業信息系統和設備的穩定性的要求很高。移動工位的運行，配件物料的傳送、裝卸、定位等整個過程自動化水平非常高，這對整個生産線上設備的穩定性，無故障的運行會有更高的要求。第三，對産線上所有設備封裝的連接性要求更高。通過邊緣計算來避免AGV小車相互之間發生碰撞，這對總裝車間場内網絡環境、數據傳輸管理會提出更高的要求。（未完待續）

　　在動态模塊化的産線中，根據服裝産品制造工藝其模塊工位可以動态移動節時重構新的産線，這個動态過程中起重要作用的是智能AGV和機器人，特别是AGV小車它可以輸送物料也可以承載縫制設備作為動态模塊工位參與動态産線構建，所以說智能AGV和機器人是徹底颠覆傳統流水線生産的最重大裝置。見圖4。

　　3）實現超柔性制造模式要構建人機共融的智能制造空間

　　超柔性生産模式的最終目标是構建了一個完善的人機共融的智能制造空間。該空間包括三個層面：智能決策層、制造執行層和裝備執行層。智能制造決策層融合了新一代人工智能技術+大數據技術+人；制造執行層融合了工業物聯網技術+無線服務網技術；裝備執行層融合了機器人技術+智能機器技術+人，從而達到了人機共融的智能化制造空間。見圖5。

　　首先，在智能制造空間體系中的機器人和縫制設備是人工智能的載體，例如人工智能中的機器學習、機器視覺、圖像識别等。機器人通過補償鏡頭畸變和圖像坐标與外部三維坐标的調整映射實現标定工作，通過提取圖像特征值、灰度值等識别目标物體，再根據目标位置與自身坐标調整位置完成定位與檢測，從而完成動作指令。

　　其次，智能機器人作用是服裝部件抓取輸送操作和與縫制協同，如機械手抓取輸送模闆，機器人吸附工作台面完成物料的移動輸送，通過台面氣流完成衣片移動，機械手通過吸附抓取動作等。

　　再次，一個動态模塊工位就是一個單元CPS，單元級CPS能夠通過智能縫制設備和機器人、自身嵌入式軟件系統及通信模塊，構成含有“狀态感知-實時分析-科學決策-精準執行”數據自動流動的閉環，實現在這個動态模塊化工位的工作能力範圍内的資源優化配置。

　　最後，智能縫制設備作用是和機器人協同完成服裝的縫制，完成生産所需的環節，如圖6的a、b、c、d作業順序所示，智能縫制設備在帶有機器視覺和ROKAE機器人的協同下完成裁片抓取、定位放置、自動縫制和縫後歸置等動作。　　a抓取裁片，放置裁片

　　b.補償鏡頭畸變，圖像識别輪廓

　　c.自動識别裁片擺放位置，移動到縫制工位

　　d.縫制後，自動放置所需位置

　　4.結論

　　服裝超柔性制造模式的構建是基于傳統精益生産理論，在智能制造與柔性生産的生産模式下，實現傳統模塊式制造過程的工藝設備智能化，以及工位和生産線的“模塊化+智能化”的新型生産方式。服裝企業在轉型創新過程中，要從實現服裝的數字化加網絡化生産的個性定制柔性生産方式向服裝超柔性制造模式轉變，必須做到以下兩點：第一，根據熊彼得創新理論，我們不要隻停留在已創新的個性定制柔性生産帶來的紅利上，跌入“創新陷阱”，要在此基礎上，不要受到已創新的舊技術的扼制，盡快進入獲利更高的服裝超柔性制造模式新技術軌道。

　　第二，要以“人+智能機器人+智能機器”的形式組成無固定流水線的動态模塊化生産工位與産線，特别是縫制工位和産線，以實現真正的服裝模塊化的智能化的超柔性制造模式。