闻力生:服装超柔性制造模式的构建(上)

http://www.texnet.com.cn/ 2018-11-06 09:01:55 来源:中国服装协会

闻力生:服装超柔性制造模式的构建(上)

  摘要

  个性定制柔性生产是服装制造企业转型升级的必要方向,以新一代信息技术与制造业深度融合发展为前提,依据柔性生产的主要内容和特征,首次在服装行业提出实现服装超柔性制造模式的概念和构建方法及内容。通过服装产品模块化和服装生产工位及产线模块化,构建动态模块化生产单元,形成无固定流水线的生产调度模型,以实现服装智能化的超柔性制造模式。最后提出从智能决策层、制造执行层和装备执行层三个方面形成一个完善的人机共融的智能制造空间。

  作者简介

  闻力生东华大学教授、中国服装智能制造技术创新战略联盟专家组副组长,中国服装工程技术中心副主任,中国轻工机械协会服装机械专家委员会主任,上海缝制协会专家等。主要著作有“国外服装机械”、“服装科技与文化”、“中国大百科全书(第二版)”等。专长:服装机械、缝制机械、工业洗涤设备、服装工程技术等学科。目前主要从事服装企业智能制造工程技术方面的研究咨询、教学和培训。

  随着消费行为受到文化因素、社会因素、个人因素、心理因素等多方面的影响,传统服装消费市场发生了巨大变化,主要体现在购买行为的分散性、差异化、多变性等特点,引起了个性化的消费形式与传统的生产方式的冲突。为了满足个性化需求,生产方式应具备柔性生产制造中三个重要环节:①应具备适应市场变化的柔性;②应具备柔性化的技术支撑;③应具备柔性化的制造过程。这种柔性化生产方式具备有效地应对环境不确定性的能力,在提高生产效率和增强企业竞争力方面具有重大的现实意义和研究价值,并逐渐得到各行业生产的重视,其中动态调度算法模型、数字化孪生技术、虚拟生产的仿真技术等得到广泛关注。

  《中国制造2025》是以新一代信息技术与制造业深度融合为主线,进一步推进智能制造在各行各业发展的国家战略,随着世界各国在新一代智能制造的核心技术、发展理念、制造模式等方面的不断变革,如美国提出“先进制造业伙伴计划”、德国提出“工业4.0战略计划”、英国提出“工业2050”、法国提出“新工业法国计划”等,希望重塑制造业的发展路径和产业生态。系统的集成化和智能化制造系统、智能化装备逐步贯穿“设计、生产、管理、服务”等制造过程的各环节,具有深度自感知、智慧自决策、精准控制自执行系统,以及跨企业、跨行业和跨产业的多维度互联将更加普及。

  为了实现企业生产高效率、高质量、高满意度和低成本的“三高一低”要求,企业选择智能柔性化的生产制造方式是必然的结果,如何将柔性生产的理论融入到企业生产中,建立一种产品质量稳定、快速换模、可灵活调整的超柔性生产线,是当前服装行业面临的亟待解决的问题。

  一、服装企业先进制造模式与智能制造成熟度评价

  自动上个世纪八十年代以来,由于世界各国制造业的严重滑坡、由于个性市场消费的兴起和信息技术对制造业渗透,出现了一系列先进的制造模式,例如精益生产(LP)、敏捷制造(QRS)、计算机集成制造(CIMS)、柔性生产制造(FMS)、大规模定制生产制造(MC)、模块式生产制造(MP)、网络协同制造、云制造(CM)、绿色制造(GM)、增材制造(3D打印)、智能制造(IM)等等,面对这些先进制造模式,工业发达国家在过去的40年内均完成了从大批量生产到柔性生产制造模式的转变。

  我国服装行业自上过世纪九十年代就开始由大批量制造模式(MP)向大规模定制生产制造模式(MC)和计算机集成制造模式(CIMS)转变,而近两叁年来我们服装行业则向个性定制柔性生产制造、网络协同制造、云制造(CM)、绿色制造(GM)、增材制造(3D打印)、智能制造(IM)等方式上转变,根据我国服装行业过去进行的工业化信息化相融合的特点,重点推进的是数字化、网络化和智能化的并联式发展,实施“并行推进、融合发展”的技术路线,以实现对西方发达国家的赶超。

  根据《智能制造能力成熟度模型白皮书》采用智能制造能力成熟度模型(Capability Maturity Model,CMM)来评价服装企业智能制造水平,如图1所示。该模型将相关能力按从低到高依此划分为规划级、规范级、集成级、优化级与引领级。目前我国服装柔性化生产处于智能制造等级中的集成级,其特点企业内部实现了数据纵向和横向的集成和共享。制造业要迈进智能制造最高成熟度优化级和引领级,正如图一所示,要把人工智能技术推向人工智能最高层次的自适应、自学习来实现。

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  二、服装个性定制柔性化生产的发展现状与不足

  柔性生产(Flexible Production)过程的模块化,通过精益生产、智能排产和智能人机排位等技术,实现多品种、多款式、小批量的快速生产方式。服装柔性化生产是指以计算机数字控制为主的加工设备来实现多品种、小批量的具有高度柔性的生产方式,可在市场、技术支持和制造过程三个方面均具有柔性,如大规模个性化定制就是贯穿缝前、缝制、缝后等阶段的全流程定制。

  缝前阶段集成3D-CAT+CAD+CAM运行、智能机器人裁剪、3D-CAT测量、数字建模、图象识别、大数据处理等技术,以及数据库(款式、版型、工艺单、面辅料)选择、定制样式选择、数字展厅为客户进行服务;缝中阶段采用了“智能吊挂(流水槽)+自动平/包缝机+自动缝制单元系统(或自动模板缝制系统)+专用自动缝纫机”组成的缝制流程自动化;缝后阶段以RFID技术为核心的自动柔性整烫产线,自动整烫折叠包装机,全自动立体仓储物流配送系统及其信息化系统的完整链条。

  目前,服装柔性化生产的实施是形式多样的,如以山东南山纺织服饰公司为代表的离散型企业智能制造;以山东迪尚集团为代表的网络协同制造;以山东红领集团(酷特集团)为代表的个性批量定制,数据全自动流动生产;以浙江省报喜鸟为代表的高级个性定制生产和以福建柒牌集团为代表的个性定制的精益生产。

  服装柔性制造生产的主要技术是自动化、数字化和网络化的集成,从而达到为个性化定制服务,如工信部选定的六个示范企业(南山、红领、迪尚、爱帝、报喜鸟、柒牌)和中国服装制造联盟指导下的“三衣两裤(西服、衬衫、T恤(文化衫)、西裤、牛仔裤)”示范企业,它们的生产特点和模式,基本上是按定单在一条生产线上实现单件流的按单生产。

  其核心技术都是把MES作为数字化工厂的骨干系统,来支持流水生产线的集中式控制与调度概念,通过垂直集成向上实现了ERP与MES的连接,向下实现MES与缝制设备PLC的打通,自动导入生产定单,可以在现场采集数据并进行分析,预测设备等故障、检测产品质量或分析设备能源。

  因此目前我们完成的个性定制柔性生产仅仅停留在数据的集成与共享上(见图一)。这样的个性化定制还存在好多不足:①个性化还是有限条件的个性化,无法做到完全的个性化;②现有生产条件无法满足客户在加工过程中的定制产品动态更改;③客户只能参与下定单和接货两端环节,存在着制造过程的不透明,客户看不到加工过程和进程的全部信息;④在较为刚性的流水线上完成定制,生产柔性不足;⑤生产环节缺乏网络化建模与仿真技术的应用,用户没有获得仿真试穿服务;⑥柔性定制只是在自动化、数字化、网络化条件下的定制,没有达到智能化水平。缝制工段中采用吊挂和缝纫机组成的流水线,没有实现“机器换人”的初衷,正因为如此,才提出要向超柔性缝制制造模式转变。(未完待续)

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