物聯網——縫制設備領域的新探索
物聯網技術,或將促使服裝生產設備領域呈現新氣象。今年年中于北京召開的“全國縫制機械行業物聯網技術應用研討會”也在推進物聯網相關技術應用于本行業的進程。這次會議上,國家工信部、中國服裝協會、中國縫制機械協會領導,同縫制機械行業各骨干企業相關技術負責人、有關科研機構負責人、服裝行業相關人員等30余人就行業物聯網技術發展問題進行座談,切實探索行業物聯網技術的發展模式。
中國縫制機械協會理事長何燁在物聯網應用研討會上表示:“物聯網技術研討會的召開標志行業將從單機自動化、智能化進入到工業化、信息化全面融合的新時代。”物聯網之于行業未來發展的意義可見一斑。
物聯網,作為新一代信息技術的重要組成部分,它的核心內容有哪些?如何應用到服裝生產設備領域?行業企業在該領域的研究現狀如何?未來發展和所遇問題怎樣?本文將針對上述問題,一探究竟。
何謂“物聯網”?
2008年金融危機之后,為了促進科技發展、尋找新的經濟增長點,各國政府在技術規劃層面聚焦物聯網及其相關技術。在我國,物聯網產業從無到有、從小到大,已經形成了覆蓋芯片和元器件、設備、軟件、系統集成、電信運營、物聯網服務在內的較為完整的產業鏈。產業規模從2009年的1 700億元躍升至2012年的3 650億元,年均復合增長率接近30%。據有關部門統計,物聯網產業規模在2013年突破5 000億元。
“物聯網”,被視為繼計算機、互聯網之后世界信息產業發展的第三次科技浪潮。從字面意思上理解,“物聯網”即為物物相連的互聯網。它是利用互聯網或局域網等通信技術把傳感器、控制器、機器、人員和物品等通過新的方式聯在一起,形成人與物、物與物相聯,實現信息化、遠程管理控制和智能化的網絡。從一定程度上看,物聯網代表了人們工作與生活方式的轉變,“物聯網”時代將給生產制造、企業管理和人類生活等帶來便捷。
可以說,物聯網是互聯網的延伸,它包括互聯網及互聯網上所有的資源,兼容互聯網所有的應用,但物聯網中所有的元素(所有的設備、資源及通信等)都是個性化和私有化的。與其說物聯網是網絡,不如說物聯網是業務和應用。因此,應用創新是物聯網發展的核心。物聯網的用途十分廣泛,遍及智能交通、環境保護、政府工作、公共安全、平安家居、工業檢測、照明管控、個人健康、視頻追溯和情報搜集多個領域。
物聯網的實踐最早可以追溯到1990年施樂公司的網絡可樂販售機,此后關于物聯網的研究和實踐也在不斷發展.物聯網應用涉及三項關鍵技術,它們分別是傳感器技術、RFID標簽、嵌入式系統技術。如果把物聯網比作一個人體,那么傳感器相當于人的眼睛、鼻子、皮膚等感官,網絡就是神經系統用來傳遞信息,嵌入式系統則是人的大腦,在接收到信息后要進行分類處理。
物聯網的應用模式分為對象的智能標簽和對象的智能控制。前者通過NFC、二維碼、RFID等無線技術標識特定的對象,例如在生活中使用的各種智能卡,條碼標簽的基本用途就是用來獲得對象的識別信息;此外通過智能標簽還可以獲得對象物品所包含的擴展信息,例如智能卡上的金額余額,二維碼中所包含的網址和名稱等;后者指物聯網基于云計算平臺和智能網絡,可以依據傳感器網絡,用獲取的數據進行決策,改變對象的行為進行控制和反饋。例如根據光線的強弱調整路燈的亮度,根據車輛的流量自動調整紅綠燈間隔等。
與縫制設備結合
縫制設備從單一的平縫機發展到包縫機、繃縫機、釘扣機、鎖眼機、套結機、多針機、曲折縫、刺繡等若干機型,并在近年來走上了集成化、單元化的發展道路。一方面,隨行業機電一體化技術的成熟,帶電控裝置的縫制設備得到廣泛應用,設備的自動化程度越來越高。另一方面,傳感技術的應用與光、電、氣的結合,促使縫制設備能夠實現一機多能,集成數道工藝、工序的自動縫制單元日益常見。然而,縫制設備在單個機體層面上的技術發展與突破終究可能遇到瓶頸。今天,行業研討物聯網技術,旨在從更廣的層面和更系統的方面實現縫制設備的突破。
先來看服裝生產設備應用的終端,下游服裝服飾的生產是柔性而充滿不確定因素的動態過程。目前,自動化程度大幅提高的服裝生產設備能夠滿足用戶在提高生產效率、節省人工等方面的需求,一些專門用于完成某道、某幾道工序的特種縫制設備,比如自動開袋機、自動貼袋機、自動門襟機等,在增加單位時間內的產量、減少工序、降低工人技能要求等方面都有不俗的表現。但是,單個加工環節效率的提升與服裝工廠整體效率的提升并不成等比。服裝服飾生產過程中,每一個環節都有可能成為制約生產的因素。何況,不同的工人做同一工序的生產效率不同,同一個工人在不同的時間做同一工序的生產效率也不同。
未來,縫制設備單機功能、性能的改進與提升將遭遇技術瓶頸,其根本的原因在于一人一機的應用模式。這種模式,沒有從根本上改變對勞動力的依賴。作為勞動密集型的傳統紡織服裝產業,有數千上萬人規模的工廠,工廠的每個車間有成百上千臺的縫制設備,設備種類多達幾十種,這樣龐大的一個系統在運轉時會面對一系列的問題,比如:如何有效地管理多種生產設備?如何了解每臺設備的生產進度?如何迅速準確地維修故障設備?如何提高總的生產效率以及產品品質?如何做好員工與薪資等日常管理?
這些問題如何把控和解決?物聯網技術能夠在這些方面發揮作用。通過應用物聯網技術,工廠可以將原本各自為政的各環節互聯互通,形成覆蓋全制造的信息化生產網絡,能幫助企業實現效率和利潤的最大化,緩解以上出現的各種問題,為行業提供再升級的機會。
應用于行業的現有形式
實際上,物聯網技術已經在行業得到局部應用,比如吊掛系統、聯網軟件等。這為行業在更廣的范圍、更深的程度上應用物聯網技術乃至邁向物聯網時代開了一個好頭。然而,現有的這些產品與方案雖然對終端用戶的生產與管理有改善作用,但相對于物聯網技術體系來說,還屬于淺層次的應用,一些技術停留在表面。因此,物聯網技術與服裝生產設備領域的結合,還有很多的工作可以做,還有很多的技術需要探索與突破。就目前的成果來說,主要表現在三個方面。
以吊掛系統等為代表的生產輔助工具
國產智能化吊掛系統的發展歷程已有十年,最初的功能是為了實現流水線上半成品及成品的自動傳輸,從而減少人工搬運時間,減少浪費。在此基礎上,智能化吊掛系統的功能隨著時間推移也越來越多,能進行智能化生產管理,管控到整個加工過程,消除生產瓶頸,實現整個組單位時間內產量的最大化,提高整體效率。
流水線上,采用RFID技術實時采集的生產數據進行統計分析后,能為服裝制造提供參考和改進的依據,解決了傳統生產模式下諸多問題,實現流水線的平衡。智能化吊掛生產線、自動節拍式流水線等一系列產品在服裝、家紡制造業中已經有很多成功的案例,除了最常用在的縫制環節,目前吊掛系統還能做到從前道一直貫穿后道整個流程的連接,成為真正的自動運輸。
以聯網系統為代表的生產管理軟件
將服裝生產設備進行網絡連接、構建網絡管理系統,良好地詮釋了“物聯網”這個概念。電子和網絡信息技術的發展、電控系統的功能提高,為實現服裝生產設備物聯網提供了基礎。物聯網構架中的三個層次感知層、網絡層、應用層,相對應地由設備控制系統、互聯網或局域網和網絡管理系統組成。
在一定的基礎上,各種類似縫制設備聯網系統和智能制造平臺的生產管理軟件逐步面向市場,并已經在用戶工廠發揮了良好的作用。生產管理系統串聯起了加工原料、制版裁剪、縫制加工、后道整理、倉儲、銷售的整個流程,實現了各環節的環環相扣、無縫銜接,全數字化的信息采集,實時準確地掌握生產信息和數據分析,利用云計算模式為客戶提供制造云服務,幫助企業改進生產業務流程、優化資源配置和調度,提高生產效率和管理水平。更重要的是覆蓋原料、制造、物流、銷售等各企業的互通互聯,能實現企業間制造資源和制造能力的在線協同服務。
應用物聯網技術的高端縫制設備
將來,引入智能物聯的概念后,縫制設備與生產線向網絡化、協同化控制方向發展或將成為新的趨勢,基于物聯網技術的新一代工業縫紉機也可能問世。
想象一下,物聯網應用在縫制設備上,設備能夠學習與模擬工人的加工行為,分析最優加工方式、指導工人行為,甚至采用機器人實現服裝縫制的全智能化。已經有機器人在其他制造業和其他行業取代人類勞動,如果能夠在服裝生產設備領域取得成功,這將給服裝生產帶來顛覆性的變革——那意味著,生產再也不需要工人的手和視力來完成,只需要機器精確的移動布料縫制即可。
物聯網時代的縫制設備,是傳感器技術和網絡的直接結合。更多的傳感設備將運用于各類縫制設備,能夠支持更多的設備采集運行參數、進一步提高智能化水平,為上層軟件系統提供必要的執行基礎。大量的縫制設備通過網站連接起來,工廠做大數據采集,通過數據分析和調整生產中的問題,以達到最佳效果。此外,工人通過數據還能對設備的使用情況了如指,充分掌握常見故障高發的環節,開發出更有效的縫制設備或者優化加工行為。
在行業物聯網應用研討會上,西安標準介紹了基于物聯網的新一代工業縫制設備系統,該系統利用智能傳感技術、嵌入式軟件技術、無線網絡技術、軟件中間件技術,實現智能化的數據采集、數據處理和數據分析等功能。產品主要由五部分組成:縫紉機及其電子控制設備、傳感器網絡、網關設備、后臺可視化監管軟件、數據分析和處理軟件系統。縫制設備與生產管理系統連接后,接收平臺信息,確定生產的款式、顏色、尺碼等,然后根據工藝和IE安排工序,分配站點。接著,每個站點的縫制設備直接接收生產管理系統的信息,獲取本機要加工的工序信息。最后,根據上述信息自動設定加工模式、針腳密度等參數。
物聯網技術帶來的優勢
物聯網技術的引進,將極大地推動紡織服裝行業和縫制機械行業的發展,為所遇問題和瓶頸提供了一條可行的解決之路,其優勢不僅體現在通過信息化提高企業內部的生產水平和管理水平,更體現在促進紡織服裝行業的升級。
對于紡織服裝生產來說,物聯網技術的有效運用能在多個方面起到積極作用,比如能對精益生產實施過程生產平衡與否做出及時的反饋,以減少管理的復雜程度同時提高生產效率;比如自動數據采集為企業運營提供可靠的參考,以減少庫存。隨服裝生產設備的更新換代,智能化、高效化的生產模式得到運用,下游產業的勞動密集型發展模式和產業結構或將在未來被打破。
對于縫制機械行業來說,通過信息化和工業化相結合,實現傳統縫制機械制造業向信息服務業延伸,增加縫制機械的附加值,對整個縫制機械制造在研發、零配件生產、裝配、售后服務的提升將起到了巨大的推動作用。
困難及未來發展
在著力倡導制造行業信息化、工業化兩相深度融合的今天,物聯網技術應用于縫制機械是明顯的發展趨勢。通過物聯網技術實施改造,縫制機械及相關行業都將發生顛覆性的改變,生產智能化程度將大大提高。
發展任何一項技術,都是機遇與挑戰并存。將物聯網技術應用到縫制機械要先解決幾個關鍵問題,比如智能化設備的開發和應用、系統化軟件的開發,還有包括硬件軟件的接口、產品語言、數據格式等在內的多項標準的制定等。
物聯網技術是一項綜合性的技術,是一個系統性工程,僅靠一家企業生產所有產品是不可能做到的。因此,整個網絡將涉及縫制機械生產企業、物聯網平臺運營商、服裝家紡等終端用戶,每個領域還各自有其需要解決的問題。此外,基礎建設和項目研發推廣更是需要龐大的資金,參與物聯網技術開發的企業都迫切地希望得到來自政府相關部門和行業相關機構的積極引導和大力支持。
行業物聯網技術應用的相關工作也局部展開,企業也將繼續深化相關研究。未來,或可出現涵蓋整個縫制設備從花樣設計、縫制工藝設計、生產訂單管理、加工生產管理、設備監控、設備維護、工人管理一系列完整產業鏈的網絡。通過專用的網絡服務器,實現對各類型縫制設備的有效連接,推行云服務,在設備的遠程軟件升級、故障遠程判斷和解決、提供資源性數據服務等方面,多項工作并行。
總的來說,物聯網并不是一個新興的技術,它已在很多行業很多領域運用得非常成熟甚至早已經潛移默化地走進人們的日常生活,但物聯網技術在紡織服裝生產和縫制機械行業的應用才剛起步。如果這是行業實現彎道超車、邁向強國的一個途徑,企業就該增強科技創新的能力、充分發揮企業的實力,推動相關技術的發展。相信,一旦具備良好的基礎條件、政策與經濟環境、市場的多方支持,縫制設備物聯網時代的前景將非常美好。
鏈接:
政策環境不斷完善
《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十二個五年規劃綱要》提出,要“推動物聯網關鍵技術研發和在重點領域的應用示范。”
2013年2月5日,國務院發布《關于推進物聯網有序健康發展的指導意見》,明確了發展物聯網的指導思想、基本原則,提出了發展目標、主要任務和保障措施。對部門、地方協同合作推進我國物聯網發展具有重要意義。
工信部印發《物聯網“十二五”發展規劃》,明確了“十二五”期間我國物聯網發展的指導思想,主要原則和發展目標,提出了“十二五”期間我國物聯網發展的主要任務,重點工程和保障措施。同時,工信部聯合相關部門發布了10個物聯網發展專項行動計劃,包括頂層設計、標準制定、技術研發、應用推廣、產業支撐、商業模式、安全保障、政府扶持、法律法規保障、人才培養。
關鍵技術得到突破
我國在芯片、通訊協議、網絡管理、協同處理、智能計算等領域取得許多項科技成果,在傳感器、通信、網絡等方面擁有眾多自主知識產權和專利,與國外基本處于同一起跑線。
標準制定工作發展迅速,物聯網標準化組織紛紛成立,物聯網標準體系已初步搭建,標準制修訂數量逐年增長。
示范應用成效顯著
物聯網技術與傳統產業相結合,極大地提升了生產和經營效率,提高了產品質量,提升了經濟效益,同時有效促進了節能減排。在工業、農業、物流等領域發揮了重要作用。
智能工業典型應用:旋轉機械遠程在線監測及故障診斷系統。遠程監控用戶機組運行情況,為用戶提供故障預警、檢修維護計劃以及備品備件供應服務。
聲音
行業目前在物聯網技術的應用上有兩個方向:一是用于生產管理,如何無人運送、如何降低成本和庫存等多個改善傳統生產弊病的功能;二是使用物聯網技術提高設備自動化水平。現有的大多數工作都集中在如何優化管理這一方面上。可以了解分析國外目前技術研究成果,對服裝行業和縫制設備行業來說,未來從單一化管理到不同工藝、不同設備的統一,將是一個亟待解決的問題。
——國家工信部消費品工業司副司長高延敏
物聯網技術的應用,將使行業進入從單機自動化邁向真正工業化、信息化全面融合的新時代。這一新的階段,是在行業需求和物聯網技術發展的影響下,為行業實現彎道超車提供了機遇。協會將努力引導縫制機械行業與下游服裝行業緊密配合,搭建工作平臺,推動物聯網技術在行業中的應用,將該技術作為強國戰略的實現路徑之一。
——中國縫制機械協會理事長何燁
當前的紡織服裝生產由“制造”向“智造”轉變。高科技應用于時尚產業的實現和企業在這方面的實踐,已經賦予紡織服裝生產一個新的定義。服裝生產的整個產業鏈非常長,目前行業也進入了深入調整期,產量平穩,銷售微增。智能化的生產設備,不僅減少了人工,更提高了效率,更多新的生產設備不斷地更新換代。現在的情況是:服裝企業并不是沒有這些智能化的設備,而是在實際運用上出現問題。在實際應用及其效果方面,更需要相關的培訓來強化。
——中國服裝協會副秘書長楊曉東
作為終端用戶來說,我們對物聯網技術在紡織服裝行業的應用有迫切的需求。眼下,縫制設備生產企業也開始與用戶聯合研發相關的生產設備和軟件,在改善服裝生產流程和信息采集方面能獲得一些顯著的成果。
——際華三五零二工廠
關于信息采集與整合,如果采集標準不一致會導致生產紊亂,只有從入庫到出庫的數據采集方法的統一才能實現局域網聯通全公司進行數據共享。就吊掛系統來說,產品本身就具有非常多的功能,但數據采集不統一,功能之間也會有沖突,從而不能發揮出最大化的優勢。
——圣瑞斯
每年縫紉機的市場保有量將以200萬臺進行遞增,這給收集終端信息帶來了便利,進而在物聯網后臺平臺管理方面也就不是問題。物聯網能改變運營模式,通過收費的云服務,能給企業創造更大的價值。
——鮑麥克斯
物聯網技術的廣泛運用能獲得生產設備、加工狀態等各種參數的大數據分析,有利于客戶掌握企業信息流、物流、現金流,有利于廠商決策投入銷售和服務的力度,有利于創造各種就業機會。目前,縫制設備行業的物聯網工作可以從如下三方面進行:一是結合智能手機等終端設備和軟件,實現機器的無線傳輸;二是企業內部引進各種智能化的生產設備,比如工業機器人流水線、智能加工中心等,實現工業化、信息化的良好融合;三是可以開發大量的APP軟件,給工業縫紉機數據分析、產品改進方向等提供有力的依據,但通信標準的統一仍然是不可避免的難點和問題。
——新杰克
(以上“聲音”根據行業物聯網應用研討會發言整理)