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科学解读缝制机械行业的“强国战略”
实现中国缝制机械行业的强国梦,是我们全体缝纫机人梦寐以求的愿望。行业正在编撰《中国缝制机械行业强国发展战略》,细化强国目标。这无疑是必要和及时地,它将为切实加快全行业实现强国梦的步伐。《强国发展战略》将着力推出可明确实现强国目标的标准和实施步骤,为行业下一步的发展绘制可耕耘的蓝图,以战略高度为行业指明了可操作的路径。
  2025年实现强国梦的战略以“创新驱动、质量为先、绿色发展、结构优化”为主要内容,从产品、制造技术、产业模式三个层面上创新,其发展的核心是数字化、网络化、智能化。具体到行动计划上,则从八个方面着手,分别是“推行数字化、网络化、智能化制造”、“提高创新设计能力”、“完善技术创新体系”、“强化制造技术”、“提升产品质量”、“推行绿色制造”、“培养具有全球竞争力的优势产业和企业群体”以及“发展现代制造服务业”。
  理解“强国”之意
  我们说要成为“缝制机械制造强国”,那么“强国”二字如何体现?
  “缝制机械制造强国”应该至少具备五大特征:一是拥有一定数量世界知名的企业;二是具备高的创新能力及竞争力;三是掌握尖端技术和核心技术;四是效率提升与质量安全兼具;五是具备可持续发展的潜力。
  要实现“缝纫机械强国目标”,需要行业企业新一代革命技术的研发与创新中占领先机,达到领先水平和地位。对于中国缝制机械行业来讲,要把握发展的核心,即发展数字化、网络化、智能化制造。
  如今,以信息物理系统(CPS)为基础、以智能制造为主导的第四次工业革命浪潮涌动,也就是常说的工业4.0时代来临。工业3.0时代的智能化体现在控制系统、控制器加上计算机,而工业4.0时代是具有自省功能的智能化,是能根据生产环境和设备状况随之做出调整的预测制造系统。
  工业4.0的概念有三个支撑点:一是制造本身的价值化,不仅仅是做好一个产品,而且是把产品生产制造过程总的浪费做到最少,制造过程与设计者紧密配合;二是制造过程中,根据加工产品的差异、加工状况的改变能自动做出调整,达到具有所谓的“自省”能力,也就是整个系统包括设备机器本身,在设计制造过程中能根据变化的情况及时做出调整;三是在整个制造过程中达到零故障、零忧虑、零意外、零污染,至少要低忧虑、低污染,使制造过程达到最小忧虑化,这就是制造业的最高境界。
  把握核心:数字化、网络化、智能化
  为实现缝制机械行业的强国目标,应重点从文章一开头提及的八个方面入手,在产品、制造技术、产业模式等三个层面的创新。数字化、网络化、智能化都是制造业创新的主要途径。在产品创新方面,制造业的数字化、网络化、智能化是实现产品创新的共性技术,将数字化技术和智能技术植入产品,使产品的功能极大丰富,使产品向数控一代发展,从根本上提高产品功能、性能和市场竞争力。
  可以说,数字化、网络化、智能化制造是促使缝制机械行业在未来发生革命性变化的核心技术,它是信息化和工业化融合的主要方面,是促进传统产业转型升级的重要技术手段,也可以视为中国缝制机械行业走向世界强国的发展主线。
  缝纫机械行业数字化是重要的发展趋势。这里说的数字化,是指数字制造技术的应用与研究,包括数字产品的设计与开发、数字制造的建模与仿真技术、数字样机技术以及精密制造、网络制造和智能制造技术。
  缝纫机械的发展在于智能化。在智能缝制系统中,缝纫机可自动通过传感器和驱动器设置缝纫参数,以优化缝纫质量和提高生产效率,并减少操作人员的技能要求。
  建立可缝性集成环境系统,这个系统三个相互连接的在线系统组成,即可缝性预测系统,智能缝纫系统及安全品质系统,目的在于使产品质量标准化,通过消除缝纫面料带来的缝制问题,提高生产效率,从而减少操作人员的技能要求。可缝性集成环境系统根据缝纫面料的低应力下的力学性能(拉伸剪切性能、弯曲性能、厚度及压缩性能),并通过传感器和驱动器设置缝纫参数,预测服装面料的缝纫损伤和接缝起皱严重性并对织物整理提出合理的建议,使面料适应高质量的缝纫。
  分步骤实施
  中国缝制机械行业正面临新技术和新工业革命时代的挑战,但也在面对巨大的机遇。综合分析国内外缝制机械行业的发展趋势,可以看到,机遇大于挑战。中国缝纫机械行业在数字化、网络化、智能制造方面的发展虽滞后于先进发达国家,但通过多年的发展已经具备一定的基础。根据目前行业的基础和发展现状,中国缝制机械行业要实现数字化、网络化、智能化制造,须分几步完成。
  第一步,加强缝制机械制造业的基础,从材料基础、零部件基础、制造工业基础和技术基础工作入手,在新材料、新工艺和新技术等方面投入研发。
  工业“四大基础”在很大程度上决定着产品质量的优劣,是提高产品质量的基础,应高度重视。从产品的设计切入,设计是产品创新的第一步,决定了产品成本的70%,是延伸产业链和创新链的关键环节。
  企业要踏踏实实地从缝纫机的结构、工艺性、可缝性、可靠性等方面进行深入研究,实际涵盖所有机种的高速化、自动化、集成化等的技术解决方案和实现的手段与方法,导入CAD(计算机辅助设计)、CAM(计算机辅助制造)、CAPP(计算机辅助工艺设计)、PDM(设计数据管理系统)等,建立CIMS(计算机集成制造系统),使研发和制造能得以同步实现。企业还要建立ERP系统的管理平台,使企业信息资源得以共享,充分实践了了以信息化改造传统制造业。结合市场需求,积极研发市场所需的缝纫机械产品,逐步建立起自己的设计数据库、制造机械机构体系,为进一步创新设计打下坚实的基础,并对现有的生产方式、生产装备等进行改变、改造,技术升级才是打开行业科学发展的金钥匙,能量的堆积才能引起质变。
  未来,机电一体化缝制设备将全面替代机械式的缝制设备,机电一体化技术应用从平缝机、包缝机、绷缝机向更广泛的行业产品系列扩展,基于光电感应的智能缝纫机则将成为行业技术发展的方向。机电一体化产品是将计算机技术融合于机械的信息处理和控制功能,实现设定机械功能的现代机械系统。对于缝制设备来讲,机电一体化应扩展至各执行机构输出动作的自动化、柔性化和智能化上面。例如刺料机构刺料行程的可控、挑线机构挑线行程和运动可控、送料机构的送料轨迹的可控、横针机构实现可控的输出运动等。如果将缝纫机中主要执行机构实现可控性输出,这才能使缝纫机具有更高水平。
  “缝制单元”是热门产品,是“至少一台缝纫机、台板和机架与缝纫机驱动器组成的设备”。它研究缝制过程中的操作工动作,对缝纫工艺与缝纫设备共同进行创新研究。自动缝制单元从主轴控制方式、送料方式、模板的设计、整机控制与操作系统等方面开展研究设计,开发缝料自动定位、自动进料、自动缝纫、自动剪线和平稳移动机构,形成集机、电、气等于一体的智能化自动缝制单元(如自动贴袋、门襟、开袋、订裤襟)。
  自动化、智能化缝制设备是缝制机械行业的重头戏,推进缝制自动化与智能化、一机多用、节约人工和提升生产效率是强国战略的重点。就整个服装生产领域来说,还有诸多产品和方案值得业内企业去发掘和开发,比如各大类缝制用单工位、多工序自动缝制单元机的研究和开发应用,智能U型模块式自动缝制系统的开发,大规模定制生产模式的研究,以射频技术为核心的智能缝制吊挂生产系统开发和应用,大规模定制生产加工系统结构体系的建立与完善,服装模板技术的应用,服装喷墨彩色打印技术,服装无缝缝纫新技术,等等。
  服装CAT/CAD/CAM块速成衣系统、自动缝制专用机、单元自动系统、RFID智能吊挂系统、柔性整烫中心、吊挂输送式立方体仓储等先进的信息化和自动化设备都有比较成熟的流程,完全可在ELP平台上加以集成。
  第二步,缝制机械行业在物理模型、信息模型和能量模型三个维度上,实现装备的横向集成、信息的纵向集成及产品生命周期和企业价值链集成。提升装备智商,建立电子商务,工厂ERP 、车间MES及设备现场总线的信息集成示范。
  信息物理系统(CPS)作为计算进程和物理进程的统一体,是集成计算、通信与控制于一体的智能系统。信息物理系统通过人机交互接口实现和物理进程交互,使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。它注重计算资源与物理资源的紧密结合与协调,主要用于一些智能系统上如机器人等。
  网络技术将逐渐改变中国缝制机械的生产与流通方式。一是,就产品制造而言,网络化制造在迅速发展,网络技术将设计、生产、销售及服务一体化,网络化制造贯穿于订单组织、生产筹备、产品开发与设计、制造加工、销售服务等企业运营的整个生命周期;二是,就产业整体而言,网络在改造设备制造业的产品结构与组织结构,纵向一体化的趋势在减弱,取而代之的是契约分包的合作方式;三是,就经销商而言,网络正在使他们尽快获得更多的需求信息、更好的产品资源、更先进的管理及营销知识。
  类似“服装行业云制造平台”的物联网技术是未来发展的方向。云制造、云服务通过云计算服务获取,利用知识、网络,从制造云、营运商和服务商等处取得制造资源,完成产品的制造和服务。
  当缝制机械生产走向数字化时代,智能化软件、自动化机械设备、新型技术、新奇材料将被更多地应用,诸如云制造平台、3D技术、机器人作业、自动化技术应用一样的新工艺以及整套流水化、现代化解决方案服务,将促进行业大发展,数字时代生产模式将颠覆传统生产方式。
  第三步,在技术上实现用虚拟网络把不同的实体设备联系到一起,让工厂成为一个整体。通过虚拟网络,使产业链成为一个整体,与社会融为一体,从而完成缝制机械生产模式的根本转变,实现真正意义上的数字化、网络化、智能化。
  中国缝制机械行业不可能再单纯地依靠市场的自然增长来实现企业的发展。为了生存,企业一定要对现有的生产方式、生产设备等进行改造升级。要在市场严峻的情况下,提升企业自身的内生动力和竞争力,需要科学的、有计划、有步骤、可操作的实施强企的路径。
  产品统领一切。以产品颠覆,将成为现代企业生态里的常态。唯一能让企业免于速朽的,仍然是企业的快速刷新(自我颠覆加自我重建)的能力。实现强企,一定要在产品、制造技术、生产模式这三个层次上创新,牢牢把握发展核心,即我们强调的数字化、网络化、智能化。