鄭寬，沈鋰?guó)Q，李濤

（中國(guó)紡織建設(shè)規(guī)劃院，北京 100125）

前言

紡織服裝產(chǎn)業(yè)是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，隨著勞動(dòng)力成本上升及其觀念的變化，“招工貴、招工難”成為行業(yè)普遍存在的一大難題，智能制造可有效解決這一難題。根據(jù)2019 年阿里研究院報(bào)告顯示，紡織服裝產(chǎn)業(yè)數(shù)字化研發(fā)設(shè)計(jì)工具、數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)備、數(shù)字化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)率、智能制造就緒率分別為59.2%、45.6%、37.4%、5.7%[1]，智能化水平提升仍具有較大空間。如何實(shí)現(xiàn)“機(jī)器換人”成了企業(yè)突破發(fā)展的關(guān)鍵點(diǎn)。本文綜合文獻(xiàn)調(diào)研結(jié)果，提出了家紡智能制造的技術(shù)架構(gòu)，為家紡企業(yè)建設(shè)智能制造提供了參考資料。

1 智能制造概述

1.1 智能制造的概念

我們經(jīng)常會(huì)聽(tīng)到數(shù)字化工廠、智能工廠、智能制造等詞匯，不同學(xué)者對(duì)于上述名詞的解釋不盡相同，作者認(rèn)為其中較為合理的一種解釋是：數(shù)字化工廠是由數(shù)據(jù)組成的綜合網(wǎng)絡(luò)，本質(zhì)是信息的集成；智能工廠是數(shù)字化工廠的升級(jí)版，可將多維度資源融合，形成最佳的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并具備自主學(xué)習(xí)、維護(hù)能力，實(shí)現(xiàn)了人、機(jī)的有效交互；智能工廠是智能制造的一部分，除了工廠的智能化，也包括分析推理、管理決策和發(fā)展判斷的智能化。

1.2 智能制造的框架及關(guān)鍵技術(shù)

2015 年我國(guó)首次發(fā)布了《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南》，提出了智能制造系統(tǒng)框架，如圖1 所示。該系統(tǒng)架構(gòu)由生命周期維度和系統(tǒng)層級(jí)維度組成的平面自上而下依次映射到智能特征維度，涉及智能裝備、智能工廠、智能服務(wù)、智能賦能技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)五類關(guān)鍵技術(shù)。

圖1 智能制造系統(tǒng)架構(gòu)①Fig.1 Intelligent manufacturing system architecture

鄭曉敏[2]、趙雋鴿[3]、趙妮[4]等多位學(xué)者參考此模型提出了紡織服裝企業(yè)智能制造成熟度評(píng)價(jià)方法。其評(píng)價(jià)過(guò)程是：首先根據(jù)智能化水平將預(yù)設(shè)智能制造分為多個(gè)層級(jí)，設(shè)定不同層級(jí)所對(duì)應(yīng)的分值；其次將智能制造系統(tǒng)架構(gòu)由三維拆分為二維，以生命周期和系統(tǒng)層級(jí)為基礎(chǔ)，通過(guò)專家打分等方法獲得企業(yè)的分值，使用加權(quán)平均法等方法計(jì)算出結(jié)果；最后，判斷該企業(yè)的打分屬于智能制造的哪一層級(jí)，獲得該智能制造的成熟度評(píng)價(jià)。

1.3 智能制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前已經(jīng)有多項(xiàng)智能制造行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布，如GB/T40647-2021《智能制造系統(tǒng)架構(gòu)》、GB/T39116-2020《智能制造能力成熟度模型》、GB/T40659-2021《智能制造機(jī)器視覺(jué)在線檢測(cè)系統(tǒng)通用要求》等。服裝行業(yè)已經(jīng)發(fā)布了相關(guān)多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，如T-CNGA 9-2019《服裝智能制造工廠體系架構(gòu)》、T-CNGA 10-2019《服裝智能制造能力成熟度評(píng)估規(guī)范》、T/CNGA 14-2019《服裝智能制造軟件互聯(lián)互通接口規(guī)范》等，雖然還不完善，沒(méi)有涉及虛擬工廠等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，但已取得階段性進(jìn)步。家紡行業(yè)尚未有相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)。

2 家紡的特點(diǎn)及需求

2.1 家紡的特點(diǎn)

紡織品質(zhì)地柔軟、有彈性導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程中易變形，相對(duì)于電子器件等標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)智能制造存在一定困難，但相對(duì)于服裝而言，家紡產(chǎn)品以四邊形為主，尺寸相對(duì)固定，相對(duì)容易實(shí)現(xiàn)智能制造。因此家紡行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造是紡織服裝產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造的突破口之一。

2.2 家紡企業(yè)需求及技術(shù)架構(gòu)

研究家紡企業(yè)主要部門(mén)的需求是構(gòu)建智能制造技術(shù)框架的基礎(chǔ)，家紡企業(yè)主要部門(mén)的需求如表1 所示。部分需求為多部門(mén)共同需求，因此僅在需求程度最高的部門(mén)里提及。

3 家紡智能制造技術(shù)架構(gòu)

目前有多位學(xué)者從不同角度出發(fā)提出了智能制造技術(shù)架構(gòu)（由于不同學(xué)者對(duì)智能制造和智能工廠的解釋不同，部分學(xué)者提出的智能工廠框架可作為智能制造框架參考），如從技術(shù)層面出發(fā)，焦洪碩[5]提出了基于大數(shù)據(jù)技術(shù)、虛擬仿真技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的智能工廠框架；從需求層面出發(fā)，張泉靈[6]提出了基于智能決策、智能運(yùn)營(yíng)、智能操作、智能控制、智能監(jiān)測(cè)、智能機(jī)構(gòu)六個(gè)維度需求所需一一對(duì)應(yīng)的技術(shù)；從技術(shù)和需求同時(shí)出發(fā)，林萍[7]基于智能設(shè)計(jì)、智能生產(chǎn)、智能運(yùn)營(yíng)、智能服務(wù)維度，指出各維度一一對(duì)應(yīng)的技術(shù)以及共用技術(shù)。不同的架構(gòu)各有優(yōu)缺點(diǎn)：只從技術(shù)層面出發(fā)，架構(gòu)層級(jí)分明，但無(wú)法直觀看到解決的相應(yīng)需求；只從需求出發(fā)，需求明確，但存在同一技術(shù)解決多個(gè)需求的問(wèn)題；同時(shí)考慮技術(shù)和需求，會(huì)發(fā)現(xiàn)大多技術(shù)覆蓋了產(chǎn)品全生命周期，重歸于以技術(shù)為基礎(chǔ)搭建架構(gòu)的問(wèn)題。值得一提的是，部分學(xué)者提出了虛擬工廠概念，如焦洪碩指出將智能工廠分為實(shí)體工廠和虛擬工廠兩個(gè)層級(jí)，實(shí)體工廠為虛擬工廠提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，虛擬工廠為實(shí)體工廠提供數(shù)據(jù)分析、仿真生產(chǎn)、仿真驗(yàn)證、仿真設(shè)計(jì)等。

基于上述考慮，并參考已經(jīng)提出的架構(gòu)，本文提出以各部門(mén)需求為出發(fā)點(diǎn)，本文將某項(xiàng)技術(shù)僅在其最需要的部分提及，其余部門(mén)不再重復(fù)的原則，提出了層級(jí)分明、結(jié)構(gòu)清楚的智能制造框架。該技術(shù)框架是以“智能制造系統(tǒng)架構(gòu)”為理論基礎(chǔ)，同時(shí)考慮生命周期、系統(tǒng)層級(jí)、智能特征三個(gè)維度，打造出的技術(shù)架構(gòu)兼顧產(chǎn)品全生命周期、實(shí)現(xiàn)企業(yè)間相互協(xié)同、使用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)個(gè)性化定制等新興業(yè)態(tài)。技術(shù)框架如圖2 所示。

圖2 家紡智能制造技術(shù)架構(gòu)Fig.2 Home textiles intelligent manufacturing technology architecture

決策部門(mén)主要負(fù)責(zé)制定企業(yè)的發(fā)展方向，以及與企業(yè)間的合作關(guān)系等，考慮的是企業(yè)的宏觀層面。借助智能化數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、分析，明確企業(yè)內(nèi)外部的資源、市場(chǎng)等情況，從而得出智能決策參考建議。決策部門(mén)參考智能決策建議以及原始資料，結(jié)合自主資料收集、分析、處理，最終得出符合本企業(yè)實(shí)際發(fā)展的階段性決策。其中，決策部門(mén)涉及客戶和供應(yīng)商管理，由于客戶管理與銷(xiāo)售部門(mén)的關(guān)系更緊密，因此放在銷(xiāo)售部門(mén)內(nèi)。輔助決策部門(mén)實(shí)現(xiàn)智能決策建議的相關(guān)技術(shù)包括數(shù)據(jù)挖掘、智能數(shù)據(jù)處理、分析、客戶關(guān)系管理系統(tǒng)SRM 等。

運(yùn)營(yíng)部門(mén)主要負(fù)責(zé)企業(yè)內(nèi)部的運(yùn)行管理，保障企業(yè)的生產(chǎn)、生活平穩(wěn)運(yùn)行。涉及企業(yè)內(nèi)部的資源協(xié)調(diào)，并對(duì)智能化辦公軟、硬件的需求最為迫切，涉及的主要技術(shù)包括企業(yè)資源計(jì)劃ERP、OFFICE 等。

研發(fā)設(shè)計(jì)部門(mén)的主要任務(wù)是根據(jù)客戶要求、市場(chǎng)需求研發(fā)設(shè)計(jì)出新產(chǎn)品，或是為占領(lǐng)行業(yè)高地研發(fā)新技術(shù)等。該部門(mén)對(duì)于設(shè)計(jì)素材、工藝參數(shù)等方面存在較大需求。家紡產(chǎn)品吸引人的第一印象來(lái)自圖案、色彩，其次是面料，最后是真實(shí)體驗(yàn)。包含圖案素材庫(kù)、色彩流行趨勢(shì)等素材的知識(shí)庫(kù)至關(guān)重要。同時(shí)隨著家紡產(chǎn)品科技含量越來(lái)越高，對(duì)于產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的試驗(yàn)資料管理較為重視，且希望看到產(chǎn)品投產(chǎn)前的預(yù)期效果。因此涉及的技術(shù)包括數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件、智能仿真設(shè)計(jì)軟件、產(chǎn)品全流程管理等。

生產(chǎn)部門(mén)的任務(wù)是按照研發(fā)設(shè)計(jì)部門(mén)派發(fā)的工藝單，完成原材料采購(gòu)到產(chǎn)品生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)的全流程。涉及的智能化設(shè)備、系統(tǒng)最多。理想情況下，通過(guò)設(shè)備、系統(tǒng)的集成，實(shí)現(xiàn)從原材料獲取、裁剪、縫制、印染、熨燙、質(zhì)量檢測(cè)、運(yùn)送至倉(cāng)庫(kù)的全流程智能化，僅有部分值班人員，通過(guò)車(chē)間或控制中心的電子看板監(jiān)測(cè)生產(chǎn)情況，也可通過(guò)手機(jī)、平板電腦等終端設(shè)備實(shí)時(shí)觀看、預(yù)警提示。涉及的技術(shù)包括智能生產(chǎn)裝備、智能搬運(yùn)設(shè)備、App 軟件開(kāi)發(fā)、智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

物流部門(mén)的主要職責(zé)是將生產(chǎn)的產(chǎn)品及時(shí)、準(zhǔn)確的派送到客戶手中。對(duì)于家紡產(chǎn)品而言，其門(mén)店數(shù)量相對(duì)較少，線上銷(xiāo)售的地位十分重要。線上銷(xiāo)售的特點(diǎn)是購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品數(shù)量較少、產(chǎn)品種類繁雜、發(fā)貨地點(diǎn)不集中、希望實(shí)時(shí)了解自己的訂單配送情況等，因此智能倉(cāng)儲(chǔ)、智能配送、實(shí)時(shí)定位等尤為重要。涉及的技術(shù)包括智能倉(cāng)儲(chǔ)管理系統(tǒng)WMS、自動(dòng)無(wú)人運(yùn)輸系統(tǒng)PDP 等。

銷(xiāo)售部門(mén)的主要職責(zé)是制定銷(xiāo)售計(jì)劃、拓展客戶群體、精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)等。受限于門(mén)店租金的高成本，家紡產(chǎn)品展示占地面積較大，因此如何在門(mén)店內(nèi)最大程度地實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品展示至關(guān)重要。通過(guò)店內(nèi)實(shí)體展示與虛擬仿真技術(shù)結(jié)合，可以有效解決這一問(wèn)題。線上銷(xiāo)售同樣適用產(chǎn)品的虛擬仿真展示。通過(guò)智能監(jiān)測(cè)、爬蟲(chóng)等技術(shù)收集顧客在門(mén)店內(nèi)的停留時(shí)間、進(jìn)門(mén)店次數(shù)、觸碰產(chǎn)品次數(shù)等，以及線上用戶產(chǎn)品瀏覽停留時(shí)間、點(diǎn)擊位置、瀏覽的產(chǎn)品種類等有助于實(shí)施精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)，也有利于智能AI、客戶數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)集成平臺(tái)CDP 等。

服務(wù)部門(mén)責(zé)任范圍不斷擴(kuò)大到對(duì)客戶、對(duì)合作企業(yè)、對(duì)企業(yè)內(nèi)部等。將家紡智能制造中涉及的所有服務(wù)內(nèi)容集成，并建立客戶化信息門(mén)戶，形成云服務(wù)平臺(tái)。該平臺(tái)的內(nèi)容包括對(duì)客戶的產(chǎn)品展示、個(gè)性化定制、售后服務(wù)、廢舊產(chǎn)品處理或回收等；對(duì)合作企業(yè)的協(xié)同研發(fā)設(shè)計(jì)、協(xié)同運(yùn)營(yíng)、協(xié)同生產(chǎn)、協(xié)同物流等；對(duì)企業(yè)內(nèi)部是企業(yè)資源的整合、虛擬工廠模擬研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、產(chǎn)品驗(yàn)證等。涉及的技術(shù)包括企業(yè)信息門(mén)戶系統(tǒng)EIP、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)等。

4 結(jié)語(yǔ)

家紡行業(yè)出現(xiàn)了智能制造成功案例。在國(guó)家大力推進(jìn)智能制造的背景下，以及企業(yè)主動(dòng)向智能制造方向發(fā)展的內(nèi)生動(dòng)力下，目前紡織服裝產(chǎn)業(yè)智能化水平在不斷提升。家紡行業(yè)涌現(xiàn)出了部分智能制造成功案例，如夢(mèng)潔家紡從2018 年著手智能工廠建設(shè)，開(kāi)啟智能制造時(shí)代，已經(jīng)取得了良好進(jìn)展。截至目前，夢(mèng)潔家紡擁有3 條全自動(dòng)被芯生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)了從喂料、梳理、縫制、裁切、包邊、檢測(cè)、打包等工序的自動(dòng)化生產(chǎn)，從原料投放到被芯成品縫制完成僅需36 s，日產(chǎn)被芯3000 床。每條生產(chǎn)線僅需6 名工人。該企業(yè)還打通了全流程協(xié)同，實(shí)現(xiàn)了線上、線下銷(xiāo)售，并搭建了云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)云數(shù)據(jù)處理中心、辦公云平臺(tái)、云倉(cāng)庫(kù)等功能。

多家企業(yè)為家紡行業(yè)實(shí)現(xiàn)智能制造提供技術(shù)支持。從家紡智能制造整體解決方案來(lái)看，蘇州瓊派瑞特科技股份有限公司（簡(jiǎn)稱TPET）可以為家紡企業(yè)提供硬件、軟件、企業(yè)咨詢等全流程服務(wù)；從硬件來(lái)看，江蘇中馨紡織智能設(shè)備有限公司研發(fā)了家紡智能設(shè)備，如全自動(dòng)毛巾縱開(kāi)剪機(jī)、全自動(dòng)毛巾鏈?zhǔn)娇v縫機(jī)、全自動(dòng)床品鋪布機(jī)等；從軟件來(lái)看，紹興環(huán)思智慧科技股份有限公司研發(fā)了服裝家紡ERP、BI 數(shù)據(jù)分析、可視化看板、移動(dòng)App 等軟件。

日后隨著智能制造進(jìn)程的不斷推進(jìn)，底層技術(shù)的不斷突破，以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的不斷完善，家紡智能制造的成功案例將不斷增加。

注釋：

①圖片來(lái)源：《國(guó)家智能制造標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)指南（2018 年版）》。