我國高度重視數字經濟發(fā)展，黨中央和各級地方政府從全局謀劃并進行系統(tǒng)部署，將發(fā)展數字經濟上升為國家戰(zhàn)略，數字化戰(zhàn)略涉及各個行業(yè)，制造業(yè)數字化是其中的重要環(huán)節(jié)。縫制設備行業(yè)作為連接紡織、服裝兩大產業(yè)轉型升級的關鍵領域，屬于國民經濟傳統(tǒng)支柱型產業(yè)，目前急需開展數字化轉型。傳統(tǒng)機械制造產業(yè)，數字化轉型整體層面的實施路徑是以智能制造為重點推動企業(yè)數字化轉型，其內容包括上游零部件等、中游縫制設備、下游服裝紡織等完整的產業(yè)鏈?？p制設備行業(yè)產業(yè)鏈全景如圖 1 所示，縫制設備行業(yè)產業(yè)鏈上游包括通用機械部分、電氣控制系統(tǒng)和智慧縫制系統(tǒng)等;中游縫制設備包括縫前、縫中和縫后設備;下游包括服裝、家紡及以戶外產品、玩具等為代表的其他行業(yè)。
我國縫制設備行業(yè)屬于傳統(tǒng)的輕工裝備制造，前期發(fā)展主要以承接發(fā)達國家產業(yè)轉移為主。經過多年的發(fā)展，現在我國已經成為世界上最大的縫制設備產銷基地。
縫制設備產業(yè)的轉型升級推動了智能縫制設備的快速發(fā)展。近些年，中國智能縫制設備產業(yè)整體上得到了快速發(fā)展，已經形成了規(guī)模龐大、縫制設備產品種類完備、技術水準較高的智能縫制設備工業(yè)生產體系，產業(yè)鏈條較為完善，主要以出口為導向，近些年我國縫制設備出口額持續(xù)增加，2012—2022 年縫制設備進出口貿易數據如圖 2 所示，可以看出，近十年出口額保持在 18~35 億美元，2022 年中國縫制設備產品累計進出口貿易額高達42.77 億美元，其中出口額為 34.3 億美元。我國縫制產業(yè)鏈條完整，生產和市場優(yōu)勢顯著，為推動縫制產業(yè)向智能化發(fā)展提供了良好的產業(yè)優(yōu)勢?？p制設備行業(yè)已具備充分滿足市場用戶需求及市場引導和創(chuàng)造能力的條件，產業(yè)發(fā)展水平和國際競爭力進一步提升，行業(yè)整體水平在國際第一陣營的地位進一步穩(wěn)固，實現由縫制機械制造強國向創(chuàng)造強國轉變的目標。
2 縫制設備行業(yè)數字化發(fā)展存在的問題
2.1 智能制造能力成熟度水平較低
根據《國家智能制造標準體系建設指南(2021 版)》，截至 2022 年末，全國近 6 萬家企業(yè)通過平臺開展了智能制造能力成熟度(GB/T39116—2020)自診斷，覆蓋了31 個行業(yè)大類、31 個省市自治區(qū)，智能制造能力成熟度指數為 106。根據麥肯錫 2021 年數據，我國傳統(tǒng)制造業(yè)數字化轉型企業(yè)，49% 的企業(yè)仍然處于數字化試點階段，距離規(guī)模數字化仍有較大差距。根據調研分析，縫制設備行業(yè)絕大多數企業(yè)仍然沒有開展智能制造能力成熟度評價，其智能制造能力成熟度水平低于制造業(yè)平均水平，縫制、服裝生產企業(yè)的智能制造能力仍然處于初級階段。
此外，目前制造行業(yè)主要依據《智能制造能力成熟度模型》和《智能制造能力成熟度評估方法》等兩項國家標準開展智能制造能力成熟度評價，對于具有特殊性質的縫制設備行業(yè)，目前沒有建立面向本行業(yè)的全面、精細化的智能制造能力成熟度評價模型，服裝制造企業(yè)不清楚如何更準確地分析智能化建設效果，并根據智能制造能力成熟度指標評分找到企業(yè)發(fā)展的短板，進而為企業(yè)更好地發(fā)展提供重要的指導。
2.2 智能縫制設備產品同質化現象嚴重
管理薄弱、技術人才缺失，導致縫制智能設備產品同質化嚴重。面對縫制設備行業(yè)參差不齊的下游需求、短平快的贏利特點，以及重復投入和大量人員、資本的進入，企業(yè)早期更愿意采取仿制跟隨的低投入、低風險模式來初期發(fā)展，直接導致了市場熱銷成熟產品的產能過剩和同質化低價競爭。隨著制造業(yè)數字化、智能化轉型加速，同質化在一定程度上增加了企業(yè)轉型升級的困難。智能縫制設備企業(yè)受到改造成本、企業(yè)管理、創(chuàng)新技術積累薄弱和市場前景不明等多種因素綜合影響，沒有建立起以市場需求為導向的科技成果轉化機制?？萍紕?chuàng)新成果轉化率較低，知識產權運用、保護意識不足，導致了市場熱銷成熟產品的產能過剩和產品同質化嚴重。
2.3 縫制設備行業(yè)智能化標準體系尚未建立
縫制設備行業(yè)智能化標準體系建設，包括技術標準、評價標準和管理標準等方面。智能化標準體系是行業(yè)能否適應市場并長久健康發(fā)展的重要保證，盡管縫制設備行業(yè)近些年的數字化發(fā)展取得一系列重要成就，但是，縫制設備行業(yè)還沒有形成典型的智能制造影響力。根據《國家智能制造標準體系建設指南(2021 版)》要求和建設內容，紡織和服裝等縫制設備制造下游行業(yè)，有明確的應用目標和建設要求，并已經形成了多項國家級標準。但是，縫制設備行業(yè)并不在智能制造標準體系建設內容和目標中。從更廣泛的角度分析，自“十三五”制造業(yè)大力發(fā)展智能制造以來，中國的智能制造領域構建了國際先行的標準體系，發(fā)布國家標準 285 項，牽頭制定國際標準 28 項;培育具有行業(yè)和區(qū)域影響力的工業(yè)互聯(lián)網平臺近 80 個(“十四五”智能制造發(fā)展規(guī)劃)。然而，縫制設備行業(yè)尚未形成典型的智能制造國家、國際標準。
3 縫制設備行業(yè)數字化技術發(fā)展動態(tài)分析
縫制設備行業(yè)制造數字化是縫制企業(yè)制造數字化的根基，是使用最為頻繁、優(yōu)先級最高、最需要改造的環(huán)節(jié)。近些年，中國縫制設備行業(yè)數字化發(fā)展取得巨大進步，從追隨國外技術到自主研發(fā)，借助于數字化、信息化、工業(yè)互聯(lián)網等技術，在智慧縫制、智能縫制單元等方向持續(xù)發(fā)力，取得了一系列重要成果。從專利保有量和申請情況分析，近十年(2014—2023 年 10 月底)智能縫中設備主要技術分支專利申請數量情況如圖 3 所示，增長率倍數排名前三的技術分支分別為橫機、刺繡機和絎縫機。
從技術發(fā)展趨勢看，總體上，縫制設備行業(yè)呈現出產品功能智能化、縫制單元集成化和生產模式數字化趨勢。智能化升級趨勢明顯，整機設備制造行業(yè)，自動縫制單元是主要發(fā)展方向。在當今萬物互聯(lián)、萬物智慧的時代，我國縫制機械自動化設備替換人工的潮流下，行業(yè)中龍頭企業(yè)利用工業(yè)互聯(lián)網、大數據實現業(yè)務創(chuàng)新，縫制設備行業(yè)數字化、自動化、智能化進程不斷加速。
結合下游紡織、服裝行業(yè)智能化轉型升級，進而加速推動縫制設備行業(yè)智能化技術創(chuàng)新及運用，智慧縫制、智能制造是當下縫制和紡織行業(yè)轉型的重中之重?？p制機械正朝著技術集成化、設備專業(yè)化的智能化縫制單元方向發(fā)展。從單機向集成 / 成套化設備轉變，縫制工藝從傳統(tǒng)單道方式轉為多工藝組合集成的加工中心模式。
3.1 零部件 / 電控、縫前縫后行業(yè)數字化發(fā)展現狀和路徑
(1)通用零部件企業(yè)持續(xù)向數字化、自動化方向發(fā)展 縫制設備行業(yè)通用零部件領域主體是以中小企業(yè)為主，由于資源配置、資金投入、市場影響力、技術研發(fā)等多方面因素制約，行業(yè)內大多數企業(yè)目前仍然處于探索階段。在數字化發(fā)展和改進方面，上游的零部件 / 電控領域，發(fā)展路徑主要包括智能化設備和自動化生產線、制造工藝優(yōu)化和能源節(jié)約、數據化運營管理、智能供應鏈管理及數字化產品設計和制造等環(huán)節(jié)。這些發(fā)展路徑都體現了企業(yè)推動數字化、自動化和智能化發(fā)展的目標。同時，技術創(chuàng)新方面的發(fā)展主要集中在CAD/CAM技術、物聯(lián)網技術、大數據分析等方面。未來，通用零部件企業(yè)還將持續(xù)推進數字化發(fā)展，提高產品質量和生產效率，以適應市場競爭的變化和需求的增長。
智能化設備和自動化生產線。智能制造生產線主要由五個部分組成：加工區(qū)、分揀搬運區(qū)、組件裝配區(qū)、成品搬運區(qū)和中控區(qū)。通用零部件企業(yè)通過引入智能化設備和自動化生產線，提高生產效率和產品質量。通過數字化技術，基于制造工藝優(yōu)化和能源節(jié)約，通用零部件企業(yè)對制造工藝進行優(yōu)化和改進，提高生產效果和減少能源消耗。例如，通過模擬仿真技術，對生產工藝進行優(yōu)化和改進，減少生產過程中的浪費和能源消耗。而數據化運營管理、智能供應鏈管理，以及數字化產品設計和制造，通過引入CAD、CAM等技術，進而實現數字化產品設計和制造。
（2）電控系統(tǒng)向集成化、高速化和多功能化方向發(fā)力
電子電控(機械數控)系統(tǒng)生產領域，主要代表性技術有各類工縫產品伺服控制器、刺繡機控制系統(tǒng)、各類縫制機械單元數控系統(tǒng)及縫制附屬裝置驅動部件等。企業(yè)主要特點是具有自主研制和生產縫機控制系統(tǒng)的整機企業(yè)不多，主要以自給為主;部分做通用或專用數控的企業(yè) / 科研單位參與了縫機控制系統(tǒng)及技術解決方案的開發(fā)和研制，在數字化生產系統(tǒng)集成領域，圍繞縫制設備及生產系統(tǒng)網絡化、智能化等技術開展攻關，提出了一些智慧縫制工廠成套解決方案。
電控系統(tǒng)領域的技術智能化升級進展成效比較明顯，據統(tǒng)計，在縫制設備行業(yè) 2022 年圍繞新型數控系統(tǒng)，已經累計申報發(fā)明專利數近 100 項。代表性技術有基于數控系統(tǒng)的縫制針紡行業(yè)智能工廠云平臺建設、智能集成一體化刺繡機電腦控制系統(tǒng)(AX8/MX8 系列)、六代花樣機電控系統(tǒng)開發(fā)、基于異構平臺的智能分布式數據采集計算系統(tǒng)研究、步進輔助多軸羅拉車控制系統(tǒng)(HL987)、全步進平車協(xié)縫系統(tǒng)(HL989S4)、雙步進同步車伺服控制系統(tǒng)、高速 - 高性能電機及其系統(tǒng)和生產系統(tǒng)可視化等。從近十余年專利申請情況可以看出，零部件 / 電控系統(tǒng)企業(yè)的主要發(fā)展方向依次是數控系統(tǒng)、旋梭、機頭、電機、工業(yè)機器人和智能傳感器。
（3）智能驗布和智能吊掛系統(tǒng)是縫前縫后設備制造數字化發(fā)展的重要領域
縫前縫后設備是縫制產業(yè)鏈中重要環(huán)節(jié)，根據近十年(2014 年—2023 年 10 月底)智能縫前設備主要技術分支專利申請量情況的對比分析，智能縫前設備主要技術專利申請數量如圖 4 所示，十年增長排名前三的技術分支分別為裁剪機、粘合機和驗布機，表明裁剪機是當前縫制設備技術領域的研究熱點，斷布機、驗布機的研究熱度緊隨其后;此外拉布機、鋪布機和預縮機是近幾年較為關注的熱點。從智能縫后設備分支專利情況分析可以看出，主要技術發(fā)展以智能吊掛系統(tǒng)為主導，熨燙設備、檢針設備等緊隨其后。
受全球經濟低速增長、勞動力短缺，生產成本不斷上升等多重因素影響，縫制設備行業(yè)推動產業(yè)向智能化發(fā)展趨勢愈發(fā)堅定?？p制設備行業(yè)數字化涉及的四個核心技術分別是縫制工廠的工藝技術、縫紉機機械原理及選型、機械自動化實現的技術路徑，以及數據化處理技術。
基于此，從行業(yè)技術整體發(fā)展趨勢、設備產品數字化趨勢及數據管理和應用等都是對這四個維度不同方面不同層次的解讀。
(1)智能縫制單機設備 針對縫制設備數字化內容主要包括兩部分：①數字化設計，涉及設備數字化設計、嵌入式系統(tǒng)設計和智能化集成;②數字化集成，涉及物理建模、數據建模，縫制設備數字與整廠設備管理系統(tǒng)等?？p制設備持續(xù)向著智能化、多功能化、綠色化方向發(fā)展。關鍵技術主要集中于檢測系統(tǒng)、自動剪 / 斷線機構、自動送料、光機電一體化和數字驅動控制技術等，以及引入新技術手段，例如語音交互系統(tǒng)、機器視覺感知系統(tǒng)、預測故障系統(tǒng)、數據管理系統(tǒng)、自動感應系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)技術等。從平縫機、包縫機，到家用縫紉機，以及工業(yè)縫紉機，都不同程度地引入了智能化軟硬件系統(tǒng)、步進 / 伺服電機控制系統(tǒng)等，實現了縫制設備的智能化設計和智能化制造和智能化應用，見表 1。
表 1 縫制設備行業(yè)數字化 / 智能化發(fā)展代表性技術
刺繡機持續(xù)向著高速、低噪聲的方向發(fā)展。高速低噪聲刺繡機，其對電機和應用環(huán)境提出新的要求，由于高速振動引發(fā)噪音，因此如何優(yōu)化設計并減小縫制設備高速噪音是這一領域一個重要課題。以高速平縫機為例，通過運動學分析、結構設計和優(yōu)化，確定挑線機構運動模式，以及送料機構的運動分析和結構優(yōu)化等方式，動態(tài)優(yōu)化后總慣性力大幅降低。
(2)自動化生產系統(tǒng) / 生產線 自動化生產線包括縫紉設備數字化和吊掛系統(tǒng)數字化改造、生產設備聯(lián)網、生產線數字化管控，以及數據采集和信息顯示系統(tǒng)等。生產線的所有設備進行物理聯(lián)網，實現設備的互聯(lián)互通和數據的自動采集、管理和共享。針對縫制加工生產線的業(yè)務流程和管理模式，研發(fā)數字化管理系統(tǒng)，實時監(jiān)控生產線設備狀態(tài)數據、任務數據、物流數據，并進行采集與分類處理，提供包括生產任務協(xié)調平衡、任務執(zhí)行過程監(jiān)控、生產狀況電子看板、設備運行監(jiān)控、人員加工監(jiān)控和數據統(tǒng)計分析等功能，完成與外部生產管理系統(tǒng)(例如ERP、MES等)的集成。近年來杰克股份的技術團隊，自主研發(fā)了我國首個面向縫制裝備專用的嵌入式實時操作系統(tǒng) Jack+IoTOS，支持多樣性邊緣處理和嵌入式算力底座，并打造適配縫制設備無線通信協(xié)議組件和安全框架，兼容 OpenThread、Z-Wave 等主流無線通信協(xié)議，推動自動化軟件系統(tǒng)和大數據的深度融合。縫制設備向著高端人工智能型的方向發(fā)展。縫制設備的無人自動視覺縫紉、基于輪廓的圖像識別和機器視覺等，是智能縫紉設備和生產的一個新的發(fā)展方向。
例如，通過對自動上料系統(tǒng)的優(yōu)化。自動縫制單元的效率可以達到單片 12~15s/ 片，可以減少 50% 的熟練工，總體減少 80% 的人工。此外，北京大豪開發(fā)的尋邊銹/ 定位銹，利用圖像識別輪廓和機器視覺，以及紅外精準定位等功能，實現了高效和多功能刺繡的有機結合。
(3)成套智聯(lián) / 智慧縫制整廠解決方案 智慧生產工廠流程有一定的共性，包括工廠的應用層、數據層和設備層軟硬件建設內容，以及自動化設備、縫制單元、裝備和管理軟件等制造資源，還包括縫制過程的數據存儲、分析、轉化及計算等服務。從不同的縫制特點及應用層面，差異化的智慧縫制工廠有三類：①基于信息管理系統(tǒng)的縫制生產，能保證生產訂單柔性化和生產信息實時化;②基于自動控制的縫制生產，能實現多工序的連續(xù)生產，更有效地減少加工工序和工人數量;③基于精益管理的縫制生產，更多替代腦力勞動，關注局部優(yōu)化和全局優(yōu)化，更多關注整體優(yōu)化的實現。此外，結合人工智能技術、大數據技術、機器人技術、元宇宙、5G、數字孿生、工業(yè)互聯(lián)網及平臺技術、云計算技術、傳感器技術、AR/VR/MR 技術、增材制造技術和縱模向系統(tǒng)集成技術等，以打造出適用不同應用場景的智能工廠。
服裝、家紡、紡織品(產業(yè)用)等縫制下游領域，發(fā)達國家在這三個領域的比例大致相同(各占約 1/3);而我國在這三個領域的比例分別為 80 ∶ 12 ∶ 8，可以看出服裝占絕大多數。因此，我國的智能縫制主要應用場景以服裝為主，近些年縫制整機設備行業(yè)的代表性新型數字化技術見表 2。
成套智聯(lián)數字化服裝工廠為服裝企業(yè)數字化轉型提供數據支撐，綜合了大數據挖掘和人工智能技術等新一代信息技術，推動數據價值的透明化與移動化，助力服裝企業(yè)進一步開展業(yè)務變革;借助數字技術改變業(yè)務模式、流程和布局，實現自動化制造和精益生產。結合下游需求和生產數據的進一步支撐，推動信息技術和運行技術在服裝縫制生產流水線再次優(yōu)化，進一步拓寬服裝企業(yè)內部的數字化與智能化路徑。
杭州犀牛智造操作系統(tǒng)(MOS)，以服裝行業(yè)為基礎，發(fā)展出了從設備到產線，從設計到產品，從服務到平臺的全流程數字化技術。東華大學開發(fā)了基于圖譜的縫紉工藝知識融合與服務系統(tǒng)，實現了縫紉工藝信息的智能搜索、故障運維、操作面板和縫機系統(tǒng)參數查詢和工藝知識的智能推薦功能 。
(4)產業(yè)大腦助力產業(yè)集群發(fā)展 浙江省臺州市椒江區(qū)作為全球最大的工業(yè)縫紉機生產和出口基地，為傳統(tǒng)縫制設備產業(yè)帶來了一場革命性的數字化變革。“縫制設備產業(yè)大腦”是椒江區(qū)政府部門為縫制企業(yè)專門打造的服務平臺，產業(yè)大腦對椒江縫制設備產業(yè)的分析如圖 5 所示，該平臺通過提供惠企政策、法律咨詢、企業(yè)直通車、知識產權和企業(yè)信用評價等多方面的公共服務助力集群發(fā)展。
縫制設備上下游企業(yè)之間原本是存在信息壁壘的，縫制設備制造企業(yè)通過在產品上安裝芯片、電機，使下游的加工制造企業(yè)具備數據集成和共享的基礎，產業(yè)大腦通過集成、匯總和貫通這些數據，將行業(yè)的上下游貫通，同時還對用戶開放了行業(yè)的數據共享，貫通了技術合作的渠道，提供了各項生態(tài)服務，促進了行業(yè)上下游企業(yè)之間更加緊密協(xié)同。截至 2023 年 10 月底，縫制設備產業(yè)大腦已經實現了區(qū)域行業(yè)的全覆蓋，物聯(lián)企業(yè)總共是388 家，其中整機企業(yè) 37 家，零部件企業(yè) 66 家，下游的加工制造企業(yè) 282 家，連接設備 1090 臺。據統(tǒng)計，產業(yè)大腦幫助企業(yè)降低約 50% 的物聯(lián)接入總體成本，綜合提升 20% 左右的制造效率。
3.3 縫制設備行業(yè)未來數字化發(fā)展分析
1)發(fā)展基于智能縫制單元、智慧縫制工廠和工業(yè)互聯(lián)網等技術相結合的軟硬件多層次平臺。構建以引領行業(yè)發(fā)展的智能制造示范工廠、工業(yè)互聯(lián)網平臺等，推動產業(yè)鏈供應鏈深度互聯(lián)和協(xié)同響應。
2)持續(xù)推動領域內龍頭企業(yè)、優(yōu)勢企業(yè)，實現數字化轉型、網絡化協(xié)同、智能化變革。加快實施中小企業(yè)數字化促進工程，針對中小企業(yè)典型應用場景，推廣一批符合中小企業(yè)需求的數字化產品和服務;發(fā)揮專精特新“小巨人”企業(yè)示范引領作用，開展裝備聯(lián)網、關鍵工序數控化、業(yè)務系統(tǒng)云化等改造，推動中小企業(yè)工藝流程優(yōu)化、技術裝備升級。依托數字化服務商，提供數字化咨詢診斷、智能化改造、上云用云等服務。
3)開發(fā)面向特定縫制場景的智能成套生產線及新技術與工藝結合的模塊化生產單元。建設基于精益生產、柔性生產的智能車間和工廠;大力發(fā)展數字化設計、遠程運維服務、個性化定制等模式。
4)構筑縫制設備行業(yè)智能制造標準體系。標準化是行業(yè)健康長久發(fā)展的重要內涵，縫制設備行業(yè)的普遍性和特殊性，以及中國縫制產業(yè)的國際地位，都迫切需要建立一整套完善的符合實際發(fā)展的智能制造關鍵技術標準，形成以國家標準、行業(yè)標準、團體標準和企業(yè)標準相互補充的標準群;此外，積極參與國際標準化工作，推動有代表性的國家標準和國際標準的接軌。
5)縫制設備行業(yè)大數據模型的構建和應用。大數據是實現縫制設備行業(yè)智能制造的核心。實現縫制設備行業(yè)大數據的高效自動采集、智能決策需要行業(yè)龍頭企業(yè)、行業(yè)協(xié)會或政府平臺共同推動，促進盡快實施落地。
在數字化國家戰(zhàn)略的整體布局和政府部門的大利支持下，以縫制設備行業(yè)為代表的機械制造業(yè)的數字化轉型升級有序開展，本文主要針對縫制設備、通用零部件 /電控、縫前縫后設備相關的數字化轉型升級，以及涉及到的智能制造方向的問題和發(fā)展途徑進行了梳理和分析?？p制設備行業(yè)數字化發(fā)展仍然存在一些問題，包括縫制智能設備產品同質化嚴重，智能制造能力成熟度水平較低，以及智能縫制設備行業(yè)標準體系建設需要進一步加強等方面。
縫制設備產業(yè)大腦、智慧工廠、智能制造示范區(qū)和工業(yè)互聯(lián)網試點示范等引領性項目是縫制設備龍頭企業(yè)發(fā)展的重點;以智能縫制單元 / 設備、自動化生產系統(tǒng) /生產線是行業(yè)整機制造企業(yè)的主攻方向;服務于智能多場景集成，并構建縫制設備行業(yè)大模型等。
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施工企業(yè)的數字化是怎么被玩廢的
