物联网技术 在新型缝制设备制造领域的推广应用研究

行业物联网技术发展应用情况

 “十二五”以来，得益于服装、家纺等产业的快速发展及信息化技术的深度融合，缝制设备的自动化水平不断提升，基于服装制造全过程的各类信息技术正被越来越广地应用到缝机设备制造业中，物联网与工业缝制行业的深度结合，既是无线传感网络的一个实际应用，同时也为工业缝制行业的发展带来了新的机遇。借助物联网技术，将原本孤立存在的工业缝制设备，通过无线传感网络的方式连接起来，对缝制设备的数据进行实时的采集、上传、下载，将数据流通过网关系统上传到后台系统中，后台系统对数据进行整体的统计，分析，预测并及时的做出对比分析，为管理者进行分析决策提供必要的参考条件。

目前缝制机械行业已有越来越多的企业开始尝试将物联网技术融入新型缝制机械产品及系统的设计制造，由此产生了一批具备自标定、自诊断、自修复等自动化、智能化功能缝制机械工业物联网制造系统及相关终端产品，国内国际间新一轮基于物联网技术的应用竞争已经展开，行业逐步由机电一体化向智能化方向快速迈进。

根据中国缝制机械协会联合中国服装协会等协会及部分专业院所的调研结果，目前国内外有数十家企业已着手在此方面的开发，部分企业如南通明兴公司、上海威士公司、苏州TP公司等已有成熟产品在市场应用，2014年，全行业融合物联网技术的新型缝制设备总产值约为5亿元，约占行业总产值的0.8%。

 

典型产品研发及应用

根据各企业产品功能特点，目前行业物联网技术应用可分以下几种：

（1）基于网络数据库的服装柔性生产系统

基本原理：通过建立网上服装系列软件和产品数据库，实现网上服装产品数据+面料数据+软件设计工具+自动加工集成的网络在线应用。产品系统包括服装样板设计、三维服装展示、全自动排料等，数据库包括服装款式、服装样板、服装面料等。该系统在实际应用时，通常还融入人体在线测试系统，进行智能人体数据采集。

客户可在互联网上实时跟踪所定制服装的进程，有效安排“试装”，交货期的监督，据企业初步统计，通过该系统的应用使服装加工企业业务能力可以提高200%；直接降低设计人力成本100%以上；产品设计的周期缩短30%以上。

 

（2）基于射频识别技术（RFID）的智能吊挂输送系统及智能仓储系统    

基本原理：射频识别技术（RFID）是通过无线电讯号对附着在物品上的标签进行读取，从而在不与物品建立机械或者光学接触的条件下，实现自动辨识与追踪该物品的目的。吊挂系统是将各工作站（车间中用来组合衣料裁片成成衣的缝纫机、中间整理烫台、上料台以及中间检验台等）联系起来的系统。该系统应用了计算机技术、网络技术、RFID智能控制技术，通过在上位机里设定好的工艺流程，再通过电脑将工艺流程传送给控制系统的主站控制器，主站控制器利用高速可靠的工业以太网与各从站控制器进行数据交换和实时控制；同时上位机还具有现场监视和数据报表、数据管理功能，通过RFID读卡器采集每个衣架上的RFID芯片信息，吊挂管理系统将每个衣架的运动轨迹、计数、品质进行统计，据此企业可进行工资核算、生产效率的评定、质量跟踪。

 

（3）生产系统物料智能配送系统

基本原理：该系统又称“无人化物料运送系统”，简称PDP，PDP系统由车体驱动、导航识别、数据交换、电池能源4大子系统构，系统通过自动导航设别，可实现点对点之间的物料自动无人化传送，并同步实现物料信息的采集，完成对生产过程中进度管控的数据监控。

 

（4）基于RFID的实时数据采集及生产管理系统 

基本原理：通过采集工厂生产流程、工序的实时数据，将车间现场发生的数据实时收集并传输到中央数据库，形成数据中枢分析中心，为用户工厂提供完整的信息化管理解决方案，帮助生产管理者获取实时的生产进度、生产信息、问题预警，实现工厂生产流水持续平衡、效率持续提升、品质持续改善。 

 

 

（5）基于物联网的智能化工业缝制系统

基本原理：该产品系针对服装主要生产工艺流程，开发的基于物联网的服装在线生产过程控制系统，系统由基于物联网感知缝纫机运行状态控制设备、基于RFID的服装生产线在线监控设备、融合多网络的物联网网关设备、智能服装传送车控制设备、服装生产在线监控综合管理系统5个部分组成。融合了智能传感技术，嵌入式软件技术，无线网络技术，软件中间件技术等众多先进数控及IT技术，可实现生产过程智能化的数据采集、数据处理和数据分析；系统同时还具备可用于移动终端的工业APP功能，用户无通过无线网络均可以实现对整个工厂的生产运营情况的管控。

 

（6）基于大数据处理的智能制造云平台

基本原理：以各种传感技术将智能缝制机械连接入网，形成覆盖多个组、车间及多个工厂的工业物联网，在此基础上，构建服装工业云平台，以大数据处理技术、生产资源虚拟化技术等为核心技术，将分散的生产单元连接起来，通过对组、车间的生产过程的大数据分析，在多种调度技术的基础上，研究满足实际应用需求的调度技术，优化生产流程，实现不同生产单元之间的数据交互以及制造资源的优化配置。

 

（7）其他产品

目前物联网技术在智能整烫方面等其他缝制设备类产品方面也有应用，如广州市立本电器有限公司开发的数字化节能型熨烫用变频蒸汽发生器智能控制系统，该产品通过物联网实现智能整烫设备控制器与远程监控中心之间的数据传输与通信，能有效地实现对不同布料、不同工艺，进行智能化熨烫加工。但该产品目前常处于样机阶段，尚未有效应用。

 

发展特点

总体来讲，目前全球缝制设备物联网发展已出现蓬勃发展的趋势，就技术及应用而言，我国缝制设备行业与全球均同处于起步阶段，行业已初步具备了一定的技术、产业和应用基础，其发展呈现如下特点：

一是行业环境持续优化。国家高度重视物联网技术的应用和发展，出台了相应的发展规划和产业支持政策，行业对物联网的认知程度日益提升，基于物联网的产品技术创新正在成为行业关注的热点。

二是产品研发有效推进。目前全行业有数十家企业已涉足基于物联网的产品技术研发，行业在智能化缝制终端设备、控制系统、网络管理、智能计算等领域开展了多年技术攻关，已取得许多成果。基于RFID的吊挂系统、仓储系统、无人车运输系统及缝制数据采集系统等产品已基本成熟，具备了大规模产业化的基础，智能工业缝制系统、服装柔性生产系统以及面向缝制大数据处理的智能制造云平台技术等也已基本完成了关键技术的研发，逐步向产业化方向推进。

三是产业化应用初见成效，前景广阔。目前纺织、服装等下游行业对物联网类产品需求越来越强，基于无线射频识别（RFID）技术的缝制设备产品，特别是物料吊挂输送类产品和实时数据采集及生产管理系统在服装等下游行业的应用渐趋规模化，2014年国内市场规模接近3-4亿元左右。初步估算，全国规模以上纺织、服装企业中应用RFID类产品（吊挂、数据采集等）的比例已接近5%，部分企业进入智能化、网络化车间的应用尝试。

尽管行业物联网技术在产业发展、技术研发和应用拓展等领域已经取得了一些进展，但我国物联网发展还存在一系列瓶颈和制约因素。主要表现在以下几个方面：一是行业缺乏国家层面的整体规划和支持，企业分散，资源隔离、尚未形成行业合力；二是行业基础薄弱，技术研发能力有限、高水平综合型人才极度缺乏，行业整体性解决方案服务能力不强，尚未形成骨干领头企业及相关产品；三是应用水平较低，品种虽多，但低端同质化现象比较严重，市场应用集中于RFID技术的简单应用，且规模整体偏小，产品升级换代速度较慢。

 

关键技术研究推广方向

1. 智能缝制设备实时控制技术

主要研究运行在智能缝制设备之上的实时嵌入式系统。该实时嵌入式系统负责将智能缝制设备的多个模块，包括主控制模块，运动控制模块，驱动模块和无线接入模块，将各模块划分不同的运行层级，计算每种任务的优先级、运行时间、周转时间等实时参数，得出最终的任务调度方案。

2. 物联网网关多网络融合技术

主要研究多种协议，多种网络的融合技术，将高速率的WIFI，以太网和低速率蓝牙，RFID的相互融合。该网关设备能够同时支持ZigBee网络、RFID设备、3G网络、蓝牙设备，Wi-Fi设备，完成网络、RFID设备与具备3G网络或蓝牙、Wi-Fi技术显示终端（如手机）的协议转换和数据转发。多网络融合技术同时还需考虑系统数据传输的可靠性，安全性。

3. 智能控制策略和路径规划算法研究

通过人工势场法、模糊逻辑、神经网络、遗传算法、蚁群算法、粒子群算法等方法进行物料作业最优输送路径规划，实现对物料输送装置的智能控制。

4. 缝制设备异构数据处理技术

通过对网内各种终端信息采集设备的多源异构数据进行预处理，研究并建立传感器/RFID数据及位置信息的统一数据模型，实现不同类型的传感器节点或者其他信息采集终端设备所捕获的信息数据的存储、处理。

5. 缝制系统海量实时/历史数据存储管理技术

借鉴并利用云计算相关技术，充分发挥云计算技术的高可扩展性和高可靠性，完成对不同频率、实时更新的缝制终端信息采集设备海量实时数据的存储管理。

6. 缝制工业云平台构建技术

以各种传感技术将智能缝制机械连接入网，形成覆盖组、车间、工厂的工业物联网，全面提升信息感知的深度与密度，实时监测缝制机械的运行状态和衣料的传输情况。在此基础上，构建服装工业云平台，以大数据处理技术、生产资源虚拟化技术等为核心技术，将分散的生产单元连接起来，实现不同生产单元之间的数据交互以及制造资源的优化配置。同时，通过对组、车间的生产过程的大数据分析，在多种调度技术的基础上，研究满足实际应用需求的调度技术，优化生产流程，实现生产的在线平衡，推动制造模式的变革。

 

四、政策建议

（一）积极推进大工信部《物联网“十二五”发展规划》及国务院《关于推进物联网有序健康发展的指导意见》等宏观政策的宣贯，依托行业协会，定期组织举办由工信部、相关地方政府部门、行业协会、物联网缝制设备骨干专业企业、纺织服装等下游用户企业以及相关研究院所参与的新型缝制设备座谈、研讨会议及各类专项技术论坛，引导和帮助行业结合自身实际情况，制定缝制行业物联网技术发展规划，明确行业发展目标、方向及主要任务。

（二）完善物联网类新型缝制设备研究及应用产业链，建议一是将本报告提出6项关键技术列入工信部行业关键核心技术目录，在国家产业政策对物联网类新型缝制设备发展进行统筹考虑和重点支持；二是在工信部设立的物联网发展专项资金项目计划、以及工信部、商务部共同管理的中小企业发展专项资金中设立纺织服装专用装备专项（或增列申报目录），由服装及缝制机械行业主管司局直接负责组织实施，引导和帮助行业实现重点技术的突破和典型产品的研制应用；三是突出缝制设备作为纺织服装类基础装备的行业地位和作用，将缝制设备纳入国家纺织服装类技术改造项目中进行重点支持，使行业物联网产业链与体系架构之间衔接得更加紧密，形成产业链上下游联动、协调可持续的发展格局。

（四）强化行业创新能力建设，依托缝机骨干企业，引导或推荐企业申报和承担工信部及国家相关项目，并以此为契机，建立由相关科研院所、典型用户企业等多方参与的产业联盟，形成产学研用相结合的行业物联网技术创新体系及人才培养机制。

（五）加强重点企业的产品应用示范和品牌推荐，建议将典型物联网类新型缝制设备企业列入工信部重点跟踪和培养服务企业评选目录，做好技术成果推广和转化。

（六）加强物联网产品质量保障技术体系建设，指导行业在现有标准制体系基础上做好针对物联网类产品标准体系的修订和完善，建议工信部设立物联网类标准申报及制修订的快速通道，尽快形成一批自主研制的国家标准和行业标准，规范行业发展。

 

 

                                                文/中国缝制机械协会