探索服装数字化制造的前沿趋势

数字化服装业是指以数字化、信息化为基础，以计算机技术和网络为依托，以标准化及模式化技术为手段，通过对服装设计、加工、物流、销售等产业链各环节中信息的收集、整理、存储、解读、传输和应用，最终实现服装行业及企业资源的最优化配置和最高效的运营。数字化服装设计、生产和营销已成为企业的核心竞争力。通过整个行业的数字化和信息化改造，将为企业带来新的发展机遇。服装数字化生产的发展趋势主要体现在以下四方面。

（1）三维测量及电脑试衣：人体测量是服装设计和生产中最基本的因素之一，人体测量为衣服的合身性提供基本数据支持。传统的人体测量使用软尺、人体测高仪、角度计、测距计、手动操作的连杆式三维数字化仪等作为主要测量工具，对人体进行接触测量，可以获得比较细致的数据。但也存在许多问题，比如异性接触测量和疲劳测量会对测量工作产生影响。另外人体是一个有弹性的生物体且人体表面具有复杂的形状，因此存在较大的误差，三维测量是利用三维人体扫描技术，快速准确获得人体数据，是实现服装信息化、数字化的基础。电脑试衣是通过三维人体测量将人体尺寸扫描在电脑里形成人体模型，或者直接用数码相机把人体形象摄进电脑中，顾客就可以根据自身的需要及型号，从服装款式库里随意挑选试穿评估。

（2）服装CAD的智能化和参数化：服装CAD的智能化和参数化就是在电脑和操作者之间形成人机对话，通过改变参数来改变需要变动的部分，而不是对整个部分进行修改。服装CAD是整个服装生产数字化的核心，包括款式、结构样板、图案配色、面料、放码以及排料等设计，毫无疑问，其智能和参数化已成为数字服装的发展趋势之一。

（3）CAPP、CAM与整个模块的集成化：CAPP和CAM是服装制造信息化的核心技术，属于CIMS的核心技术。它们主要支持和实现CIMS产品的设计、分析、工艺规划，数控加工和质量检验等工程活动的自动化处理。整合模块的关键是数据交换和共享。为了实现集成制造系统，需要相应的硬件设备，如计算机控制的服装面料检查设备、自动模板缝纫机、智能悬挂传输缝纫系统等。从电脑裁布机到自动切割机，再到智能柔性悬挂系统的自动化制造过程，大大地减少了人为的技术因素对产品质量的影响，使得人工减少、面料节约、效率提高成为可能，并缩短了生产周期，从而在整体上降低了成本，增强了企业的市场竞争力（图1-1）。

图1-1　智能悬挂传输缝纫系统

（4）信息管理的网络化：ERP与PDM的结合是整合和封装每个模块的信息单元，使它们之间的信息能够有效共享，并与外部信息相互交换，形成完整的企业内联网、企业外联网和互联网系统。为了实现企业管理信息系统的网络化，更有必要建立完善的数字网络系统，以帮助企业快速应对。

一、智能化服装CAD系统

计算机辅助设计系统（Computer Aided Design, CAD）是将信息技术、计算机网络技术、智能控制技术等应用到服装设计之中。服装CAD的发展是服装行业成熟的计算机应用领域，主要包括打板、推板、排料系统。最早的服装CAD系统是美国1972年研制的MARCON系统，随后法国、日本、西班牙等国家纷纷推出类似系统，20世纪60～70年代，CAD系统应用于排料系统，在服装行业最大限度地提高面料利用率和生产效率。20世纪80年代，CAD在引进、消化、吸收国外经验下传入中国，随着CAD系统功能的不断扩大，已经可以根据基础板推出其他全部号型的板，即放码功能开始出现。这一功能可以节省大量人力、物力及时间，随着计算机技术、图形学和服装技术等相关技术门类的发展，服装CAD技术的发展总体趋于标准化、智能化、集成化、立体化、网络化和虚拟化。

国内外的CAD有几十种，可以分为基于定数的系统、基于参数的系统及两种方式相结合的系统。基于定数的CAD系统操作自由，开发系数难度较低，不能自动放码，如美国格柏（Gerber）、法国力克（Lectra）；基于参数的CAD系统可以自动放码、连动修改、参数化记忆等，自由度有所限制；两种方式相结合的CAD系统有两种不同的类型，一种是具备两种操作模块，如国内的富怡CAD软件，另一种是将两种操作模块合二为一，公式制图和定寸法制图可以同时实现，在自动放码的同时又可以点放码，如博克服装CAD软件，这些系统基本实现了利用科学技术代替手工技术。国外CAD主要与最新科技相融合，如3D扫描、3D打印系统，从而提高服装设计的效率。国内主要是通过将CAD、CAM及ERP系统进行融合，虽然两者的发展方向不大相同，但是都促进了服装产业的发展。

智能化服装CAD可以提高设计质量，避免较大误差，控制产品质量，可以提高生产效率。一套普通的服装，将全套的板型制作出来需要2～3天时间，使用服装CAD则只需要3～4小时，大大提高了效率，可以降低生产成本。CAD系统减少了样板设计方面的人员，为企业节省了一大批费用；可以提高对市场的反应能力，缩短生产周期；另外还可以方便管理与存档，预计生产数据，实现远程打板和资料传递，提高顾客满意度，降低劳动强度，改善工作环境。

智能化服装CAD是服装CAD发展的必然，它能够满足服装生产的更高要求，把计算机领域富有智能化的学科和技术应用到CAD系统，融合机器学习、智能推理和技术，可以启发设计灵感，激发创造力和想象力，如打板师可以根据自己想要的款式在系统中寻找与之相匹配的衣身、衣领、衣袖，并且可以根据输入的尺寸进行自动的调整，打板效率大幅度提升。

二、智能化服装CAM系统

计算机辅助制造系统（Computer Aided Manufacture, CAM）应用于服装生产的缝制阶段，即在服装CAM系统之后，对完成的排料方案进行裁剪和缝制。其主要包括服装裁剪CAM系统、服装吊挂传输CAM系统、服装整烫CAM系统。智能化服装CAM系统的应用，在提高服装企业生产效率的同时，使得生产过程更易于控制，产品质量也有了更好的保证。

美国格柏公司和法国力克公司等在这一领域处于领先位置的公司研发的服装CAM/CAD系统中，服装CAD系统和服装裁剪CAM系统是一个整体，样板师在CAD系统中完成的排料图可以直接传输到CAM裁剪系统中进行裁剪。

服装吊挂传输CAM系统是在缝制过程中，由计算机控制衣片或衣片组合按照缝制顺序，通过轨道式吊挂传输被输送到各个缝制工位上，并将工位上工人的状态信息反馈到电脑控制中心，通过人机交互的方式来调节运输平衡。例如，当某一工位上悬挂等待的衣片或衣片组合少于一定数量时，计算机便会控制轨道把相应的衣片运送到该工位上。服装吊挂传输CAM系统的轨道往往同时运行几个不同的流水线，大大提高了服装生产效率。

服装整烫CAM系统是在后整理的整烫工序中，使用计算机控制整烫过程中蒸汽加吹时间、热风干燥时间、成形压力大小以及检测温度高低等各种参数，对不同的面料、款式选择不同的工艺参数和流程以及不同形状的烫压模具，降低了整烫工序的劳动强度，保证了服装整烫的效果，提高了产品的质量。

目前，智能化服装CAM系统主要还是应用于西装和高档女装等较少服装品种的生产当中，且在服装生产之后的仓储、物流和管理过程中，并没有得到很好的应用，也就是说在服装机械相关的环境的优化方面，并没有发挥应有的作用。

三、智能化服装CAPP系统(www.xing528.com)

计算机辅助工艺设计（Computer Aided Process Planning，缩写CAPP），利用计算机技术将服装款式的一系列设计数据转化为制造输出系统模块，代替人工进行工艺设计，形成工艺流程图、工艺分析表、工艺单及自动加工的控制指令，是现代服装生产管理中的重要技术。服装CAPP是连接CAD和CAM的桥梁，既可以连接CAD的设计信息，又可以制作工艺信息，是建立服装计算机集成制造系统（CIMS）的关键环节，实现了CAD、CAPP、CAM一体化，主要由信息输入模块、工艺数据库模块、输出系统模块组成，其中工艺数据库模块是工艺设计的核心。服装CAPP系统可以优化服装工艺设计、减少设计周期、降低设计费用，另外提高了企业适应当今社会小批量、多品种、短周期和高质量的生产能力，推动了服装企业的信息化管理。

服装CAPP系统中相当一部分还处于研发阶段，一旦发展成熟将极大地促进服装行业的自动化与智能化发展。服装CAD、CAM及FMS已经经历了较长时期的发展，国内外都急于将CAD、CAM及FMS集成或一体化，可是缺少CAPP系统，是不能将CDA与FMS集成的，在计算机集成制造系统（CMIS）的研究与开发过程中，CAPP是较薄弱的一环，也是难度较大的领域，CAPP系统不发展到一个相当高的水平，就不能实现CAD与FMS整个CIMS的集成。

服装CAPP系统自成立以来经历了三代，并且一直保持智能化。第一代CAPP系统始于20世纪80年代，CAPP开发的目标是实现过程设计自动化，即解决CAPP系统的自动过程设计问题。在一段时间内，CAPP系统的目标一直都代替工艺人员，在工艺决策环节强调自动化，因此开发了若干创程式、检索式以及派生式的CAPP系统。第二代CAPP系统是在20世纪90年代中期，CAPP系统改变其发展目标，并优先考虑处理事务、客户服务和管理工作概念的开发，以实现开发优先级。这类系统的主要目标是解决过程管理问题。CAPP工具系统发展迅速，在实用性和商业化方面取得了重大突破。第三代CAPP系统自1999年以来突破迅猛，可以直接从二维或三维CAD设计模型中获得工艺输入信息，根据自身数据库和知识库、关键环节采用交互式设计方式并提供参考工艺方案，在保持了管理性工作和解决事务性等优点的同时，将发展致力于提升CAPP系统的智能化水平，将CAPP技术与系统视为企业信息化集成软件中的一环，为CAD、CAPP、CAM、PDM集成提供全面基础。

CIAPP是结合AI和CAPP技术的综合研究领域。它在CAPP中运用AI的理论和技术，使CAPP系统在一定程度上具有工艺设计师的智慧和思想，能处理许多不确定性问题，可以模拟专家的工艺设计，解决工艺设计中的许多模糊问题，CIAPP系统汇集许多工艺专家的经验和智慧，并充分利用这些知识进行逻辑推理，探索解决问题的途径与方法，给出合理的甚至是最佳的工艺决策，CIAPP的研究为进一步发展开辟了新的道路。

相对于国外，我国的CAPP系统发展比较滞后，目前瑞典ETON、美国GGT、法国力克等公司的工艺设计系统早已实现与CAM系统的集成，针对不同的款式要求对工序进行分解，自动计算劳动时间的成本，并将结果传送给单元生产系统，实现了对吊挂运输及缝制生产线的控制。随着CAPP智能化的发展，已经具备能够根据环境和任务的变化产生实时反应的智能性。

四、服装智能制造的应用

在服装企业缝前工段，服装专用3D-CAT、CAD、CAM系统的集成控制和运行，以及自动人体测量、自动铺布、自动排板、自动裁剪系统一体化，更高级的已经做到缝前工段面料不落地的自动生产，如我国的上海长园和鹰、台州杰克、宁波经纬科技JWEI、法国力克、美国格柏等企业推出这些设备总的来说，缝前工段流程自动化程度较高（图1-2）。

图1-2　经纬科技JWEI自动裁剪系统

在服装企业缝制工段，以“智能吊挂输送+自动平/包缝纫机+自动缝制专用机+自动缝制单元或自动缝制模板机”为主的流程自动化得到了普及应用，如上工申贝、北京大豪、上海长远和鹰、上海威士、上海富山、美机Euromac、川田、祖克、大森、中缝重工、INA、ETON、欧泰克等企业相继推出了这些设备。随着人工智能的发展，机器人也被应用于服装智能制造的环节中。早在1964年，德国KUKA机器人公司发明了缝制塔夫绸服装的第一台机器人缝纫机；2004年日本进行了机器人参与的“成衣加工自动化”研究课题，同年我国从德国KSL公司进口裤子缝纫机器人；2012年美国进行“机器人裁缝”研发计划，德国在这一年则推出3D双针锁式线迹缝纫机器人；2013年我国纷纷成立缝制机器人公司，另外，上海申贝公司收购德国KSL公司标志着我国3D缝制机器人开始商业化。目前，越来越多的服装企业将机器人用于裁剪和缝制环节中，在很大程度上提高了服装制造过程的智能化。

在工业4.0时代，服装行业竞争日趋激烈，服装产品向多元化、个性化、短周期的方向发展，企业只有充分利用服装智能制造，才能在当今多变的服装市场快速反应，在竞争异常激烈的服装市场处于有利地位。智能工厂、智能生产和智能物流相继出现，服装智能制造正以一种全新的面貌给服装行业带来勃勃生机，同时也给现代服装行业带来了一场巨大的变革。如今，服装智能制造的发展取得了一些成果，如虚拟现实技术（VR）、三维人体测量、立体裁剪样板数字化、RFID技术、GST系统、APS等。

1.虚拟现实技术（VR）VR最早是由美国人Jaron Lanier提出的，在20世纪90年代被科学界和工程界所关注的技术。它的兴起为人机交互界面的开发开辟了一个新的研究领域，为智能工程提供了新的应用，为各类工程的大规模数据可视化提供了新的描述方法。这种技术的特点在于计算机产生一种人为虚拟的环境，这种虚拟的环境是通过计算机图形构成的三维空间，是把其他现实环境编制到计算机中去产生逼真的“虚拟环境”，从而使用户在视觉上产生一种真实环境的感觉。这种技术的应用，改进了人们利用计算机进行多工程数据处理的方式，它的应用可以带来巨大的经济效益。

2.三维人体测量技术　基于三维人体测量的三维服装CAD，在服装设计、生产以及销售等环节都显示出前所未有的潜力，在服装设计方面，三维服装CAD可以根据人体测量数据模拟人体，使服装设计更加直观。另外还可以虚拟展示着装状态，实现虚拟购物试穿的过程。在结构设计和生产方面，首先通过系统获得客户的精准尺码数据，通过网络传输到服装CAD系统，系统根据尺码数据以及客户对服装款式的选择，找到与之匹配的样板，进行快速生产。在服装展示方面，应用模型动画模拟时装发布会进行网上时装表演，不仅可以减少表演费用，而且对传播时尚信息也十分重要，三维人体测量技术弥补了传统手工测量人体的不足。

3.立体裁剪样板数字化　立体裁剪包括初始样板形成和样板修正，初始样板的形成是在人台上，通过坯样造型，然后平面展开所获得的结构图；样板修正指的是综合考虑面料、工艺等要素，修正坯样所形成的结构图，并在此基础上增加工艺参数使之成为工业样板。随着二维和三维技术的成熟和普及，给数字化样板制作带来了极大的方便，它不需要将坯样假缝，也不需要制成样衣校对，只需要在人台上造型和坯样制作，形成初始样板。借助数字化仪导入CAD系统形成数字化样板，然后在系统中进行修改和测试，避免了没有合适面料的尴尬，使得样板制作更快、更准、更便捷，效率是人工修正样板的数倍。

4.RFID技术　对于采购业务，服装企业通常凭经验计算采购点。采购作业无法及时了解产品的销售状况，导致原材料库存积压，库存成本升高。通过RFID技术满足生产现场数据的采集，实现生产过程中物流与信息流的同步，提高服装企业管理水平，满足其快速反应的需求。RFID系统使企业在服装中可以采用铭牌、吊牌、水洗标牌，甚至可以衣片植入，减少了服装企业在物流仓储和配送中商品盘点的时间和失误率，使企业的管理效率得到提升。

5.GST系统　GST系统由基础设置、静态数据、动态数据、报表应用四个部分组成，通过这四个部分，可以根据企业的实际情况为企业建立起一整套技术标准、品质标准及标准工时数据库，用来分析包括裁剪、缝纫、熨烫、检验及包装的标准时间，是缝制工业的时间标准。GST一般用代码来表示动作，每个代码都有一个固定的时间值，时间值因移动的距离和动作难度而不同。GST代码共有52个，常用代码40个，补充代码12个。该系统同时与企业的ERP、PLM、RFID、3D虚拟系统、电子看板、智能吊挂等信息系统实现数据对接与整合，从而全面提升企业价值。

6.APS　APS利用数学建模及复杂的运筹学知识，充分考虑服装行业可能存在的各种约束条件，对生产计划进行多目标（准时交期最大化、生产成本最小化、生产效率最大化、库存积压最小化等）整体优化，生成整体最优的生产排程方案。通过直观可视化排产器实时显示排期结果，企业可以根据自身实际情况对各种优化目标设置合适的权重。

在新一代信息技术迭代演进、改变生产要素结构的新趋势下，我国纺织产业亟须加快向智能制造新业态、新模式转型升级，进一步创造国际竞争新优势，迈向全球同类产业价值链中的高端。只有积极拥抱变革，以新的商业模式、新的消费价值、新的生产理念彰显时尚产业新活力，产品创新、制造技术创新、产业模式创新才能给服装行业发展带来新动能。