【CISMA2019專家談】張欣：服裝縫制生產(chǎn)線仿真技術(shù)在智慧縫制工廠建設(shè)中的作用
【CISMA2019專家談】張欣
陜西省服裝工程技術(shù)中心主任 教授
服裝縫制生產(chǎn)線仿真技術(shù)
在智慧縫制工廠建設(shè)中的作用
服裝生產(chǎn)企業(yè)所關(guān)心的問題
>訂單是否能夠按時完成？
>加工能力是否滿足訂單的要求？
>加工能力中設(shè)備、人員是否齊備？
>生產(chǎn)計(jì)劃的編排是否合理？
>生產(chǎn)計(jì)劃中，對工序、設(shè)備、人員的編排是否最優(yōu)？
>生產(chǎn)過程中，對現(xiàn)場的管理是否及時、有效？
>生產(chǎn)過程中，設(shè)備是否有較高的利用率？
>生產(chǎn)過程中，人員的工作是否均衡？
>生產(chǎn)過程中，生產(chǎn)的節(jié)拍是否均衡？
>如何培養(yǎng)一個合格的生產(chǎn)線管理人員（班組長）？
【思考】在智慧縫制工廠中應(yīng)如何理解、解決這些問題？
服裝縫制生產(chǎn)線的特征主要表現(xiàn)在——
復(fù)雜的、多因素耦合、隨機(jī)因素并存、動態(tài)變化的、離散的生產(chǎn)系統(tǒng)。因此，研究服裝縫制生產(chǎn)線的唯一方法是系統(tǒng)仿真。
一、數(shù)字化仿真是建設(shè)智慧工廠的關(guān)鍵技術(shù)——
在智慧工廠建設(shè)中，如果沒有對生產(chǎn)系統(tǒng)的數(shù)字化仿真，智慧工廠的以上主要特征難以在物聯(lián)網(wǎng)和企業(yè)數(shù)字化管理中體現(xiàn)。所謂的以產(chǎn)品生命周期的相關(guān)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對整個生產(chǎn)過程進(jìn)行自動感知、自動分析、閉環(huán)控制的智慧工廠系統(tǒng)就是無源之水，無法落實(shí)。
在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，數(shù)字化仿真是與理論和物理實(shí)驗(yàn)對等的科學(xué)方法。數(shù)字化仿真賦能制造業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型和創(chuàng)新。虛擬工廠，虛擬建筑，虛擬樣機(jī)，虛擬服裝縫制生產(chǎn)線，虛擬功能性服裝……系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢
>大多數(shù)復(fù)雜的、真實(shí)的具有隨機(jī)因素的系統(tǒng)不能用可解析求解的數(shù)學(xué)模型來精確描述，可以用仿真的方法來研究。
>在某些計(jì)劃的一組運(yùn)行條件下仿真可使人們估計(jì)一個現(xiàn)有系統(tǒng)的性能。
>在仿真中我們可以更好地控制實(shí)驗(yàn)條件，這些實(shí)驗(yàn)條件在用真實(shí)系統(tǒng)本身做實(shí)驗(yàn)過程里往往可能出現(xiàn)。
>可以在計(jì)算機(jī)中，以壓縮時間的方式來模擬系統(tǒng)的運(yùn)行。
二、Simfactory系統(tǒng)仿真技術(shù)賦能智慧縫制工廠建設(shè)
Simfactory系統(tǒng)簡介
由香港紡織及研發(fā)中心（HKRITA）立項(xiàng)，香港制衣業(yè)訓(xùn)練局（HKCITA）與西安工程大學(xué)、陜西省服裝工程技術(shù)研究中心聯(lián)合開發(fā)。
系統(tǒng)是根據(jù)實(shí)際的縫紉生產(chǎn)模式而設(shè)計(jì)的虛擬縫紉生產(chǎn)線，用于培訓(xùn)生產(chǎn)線組長及主管應(yīng)用工業(yè)工程技術(shù)，支持他們作縫紉生產(chǎn)線資源分配決定。經(jīng)過系統(tǒng)培訓(xùn)后，他們可以獲得在工業(yè)工程基礎(chǔ)上安排人力、縫紉設(shè)備和縫紉生產(chǎn)過程管理的正確知識，從而提高自己的管理技能水平，更合理的安排縫紉生產(chǎn)線，提高車間生產(chǎn)效率。
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)采用全仿真架構(gòu)實(shí)現(xiàn)，可用于模擬復(fù)雜的縫紉生產(chǎn)線。
Simfactory系統(tǒng)仿真技術(shù)主要從三方面賦能智慧縫制工廠——
（一）通過仿真技術(shù)，提高生產(chǎn)管理系統(tǒng)的自主能力。
1）數(shù)據(jù)采集與處理
系統(tǒng)數(shù)據(jù)來源分為兩類：經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)
經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)：用戶按照所在企業(yè)實(shí)際情況，對工人、設(shè)備、工序等相關(guān)對應(yīng)參數(shù)給出經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，仿真系統(tǒng)對此經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，給出預(yù)測
采集數(shù)據(jù)：用戶通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，將現(xiàn)場設(shè)備和仿真系統(tǒng)相連，仿真系統(tǒng)實(shí)時采集工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進(jìn)行模擬分析，通過分析給出下一步優(yōu)化方案并實(shí)時反饋給現(xiàn)場，以此實(shí)現(xiàn)工作現(xiàn)場工作方案實(shí)時智能調(diào)整。
2）分析判斷及規(guī)劃工人自身行為
（二）通過仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的智慧縫制工廠
智慧工廠的數(shù)字孿生模型
>實(shí)際縫制生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型，例：西裝，女裝，牛仔褲…
>生產(chǎn)訂單及其生產(chǎn)計(jì)劃編排的數(shù)字孿生模型
>實(shí)際生產(chǎn)過程的數(shù)字孿生模型
（仿真車間布局）
通過實(shí)際縫制生產(chǎn)線的數(shù)字孿生模型，用戶可以按照需要的方式對車間進(jìn)行布局。
（仿真人、物的流轉(zhuǎn)路線）
通過生產(chǎn)訂單及其生產(chǎn)計(jì)劃編排的數(shù)字孿生模型，可以對物料路線進(jìn)行規(guī)劃。
（系統(tǒng)仿真模擬某訂單的生產(chǎn)流程）
通過實(shí)際生產(chǎn)過程的數(shù)字孿生模型，由系統(tǒng)算法進(jìn)行驅(qū)動，按照用戶給定的參數(shù)進(jìn)行模擬
通過仿真實(shí)現(xiàn)數(shù)字孿生的智慧縫制工廠
使用simfactory系統(tǒng)進(jìn)行服裝縫制生產(chǎn)仿真流程
1.建立數(shù)字化孿生工廠
2.模擬排產(chǎn)
3.模擬生產(chǎn)運(yùn)行
4.模擬結(jié)果報告
三、通過仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)
基于仿真系統(tǒng)的能力模型、業(yè)務(wù)模型、仿真模擬模型，采集分析在線數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，應(yīng)用人工智能技術(shù)方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自我學(xué)習(xí)，賦能智慧縫制工廠制造過程資料信息的補(bǔ)充、更新。
例如：基于工人、設(shè)備、工序等實(shí)體模型及其之間的關(guān)系模型，通過在線KPI指標(biāo)數(shù)據(jù)采集，實(shí)現(xiàn)工人學(xué)習(xí)曲線動態(tài)變化。
工人學(xué)習(xí)曲線模型?
?通過工人學(xué)習(xí)曲線模型，定義工人操作特定工序的學(xué)習(xí)能力。
實(shí)體之間的關(guān)系模型?
?工人、設(shè)備和工序均為多對多關(guān)系，由工人能力曲線和能力矩陣模型來定義。
通俗的理解，某人使用某設(shè)備加工某工序，可采用多個方案。
