【CISMA2019專家談】張欣：服裝縫制生產線仿真技術在智慧縫制工廠建設中的作用
【CISMA2019專家談】張欣
陜西省服裝工程技術中心主任 教授
服裝縫制生產線仿真技術
在智慧縫制工廠建設中的作用
服裝生產企業(yè)所關心的問題
>訂單是否能夠按時完成？
>加工能力是否滿足訂單的要求？
>加工能力中設備、人員是否齊備？
>生產計劃的編排是否合理？
>生產計劃中，對工序、設備、人員的編排是否最優(yōu)？
>生產過程中，對現(xiàn)場的管理是否及時、有效？
>生產過程中，設備是否有較高的利用率？
>生產過程中，人員的工作是否均衡？
>生產過程中，生產的節(jié)拍是否均衡？
>如何培養(yǎng)一個合格的生產線管理人員（班組長）？
【思考】在智慧縫制工廠中應如何理解、解決這些問題？
服裝縫制生產線的特征主要表現(xiàn)在——
復雜的、多因素耦合、隨機因素并存、動態(tài)變化的、離散的生產系統(tǒng)。因此，研究服裝縫制生產線的唯一方法是系統(tǒng)仿真。
一、數(shù)字化仿真是建設智慧工廠的關鍵技術——
在智慧工廠建設中，如果沒有對生產系統(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)。所謂的以產品生命周期的相關數(shù)據(jù)為基礎，對整個生產過程進行自動感知、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。
在現(xiàn)代科學技術領域，數(shù)字化仿真是與理論和物理實驗對等的科學方法。數(shù)字化仿真賦能制造業(yè)的數(shù)字化轉型和創(chuàng)新。虛擬工廠，虛擬建筑，虛擬樣機，虛擬服裝縫制生產線，虛擬功能性服裝……系統(tǒng)仿真的優(yōu)勢
>大多數(shù)復雜的、真實的具有隨機因素的系統(tǒng)不能用可解析求解的數(shù)學模型來精確描述，可以用仿真的方法來研究。
>在某些計劃的一組運行條件下仿真可使人們估計一個現(xiàn)有系統(tǒng)的性能。
>在仿真中我們可以更好地控制實驗條件，這些實驗條件在用真實系統(tǒng)本身做實驗過程里往往可能出現(xiàn)。
>可以在計算機中，以壓縮時間的方式來模擬系統(tǒng)的運行。
二、Simfactory系統(tǒng)仿真技術賦能智慧縫制工廠建設
Simfactory系統(tǒng)簡介
由香港紡織及研發(fā)中心（HKRITA）立項，香港制衣業(yè)訓練局（HKCITA）與西安工程大學、陜西省服裝工程技術研究中心聯(lián)合開發(fā)。
系統(tǒng)是根據(jù)實際的縫紉生產模式而設計的虛擬縫紉生產線，用于培訓生產線組長及主管應用工業(yè)工程技術，支持他們作縫紉生產線資源分配決定。經過系統(tǒng)培訓后，他們可以獲得在工業(yè)工程基礎上安排人力、縫紉設備和縫紉生產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線，提高車間生產效率。
系統(tǒng)實現(xiàn)采用全仿真架構實現(xiàn)，可用于模擬復雜的縫紉生產線。
Simfactory系統(tǒng)仿真技術主要從三方面賦能智慧縫制工廠——
（一）通過仿真技術，提高生產管理系統(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：經驗數(shù)據(jù)和采集數(shù)據(jù)
經驗數(shù)據(jù)：用戶按照所在企業(yè)實際情況，對工人、設備、工序等相關對應參數(shù)給出經驗數(shù)據(jù)，仿真系統(tǒng)對此經驗數(shù)據(jù)進行模擬，給出預測
采集數(shù)據(jù)：用戶通過物聯(lián)網(wǎng)技術，將現(xiàn)場設備和仿真系統(tǒng)相連，仿真系統(tǒng)實時采集工作現(xiàn)場數(shù)據(jù)并進行模擬分析，通過分析給出下一步優(yōu)化方案并實時反饋給現(xiàn)場，以此實現(xiàn)工作現(xiàn)場工作方案實時智能調整。
2）分析判斷及規(guī)劃工人自身行為
（二）通過仿真技術，實現(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
>實際縫制生產線的數(shù)字孿生模型，例：西裝，女裝，牛仔褲…
>生產訂單及其生產計劃編排的數(shù)字孿生模型
>實際生產過程的數(shù)字孿生模型
（仿真車間布局）
通過實際縫制生產線的數(shù)字孿生模型，用戶可以按照需要的方式對車間進行布局。
（仿真人、物的流轉路線）
通過生產訂單及其生產計劃編排的數(shù)字孿生模型，可以對物料路線進行規(guī)劃。
（系統(tǒng)仿真模擬某訂單的生產流程）
通過實際生產過程的數(shù)字孿生模型，由系統(tǒng)算法進行驅動，按照用戶給定的參數(shù)進行模擬
通過仿真實現(xiàn)數(shù)字孿生的智慧縫制工廠
使用simfactory系統(tǒng)進行服裝縫制生產仿真流程
1.建立數(shù)字化孿生工廠
2.模擬排產
3.模擬生產運行
4.模擬結果報告
三、通過仿真技術，實現(xiàn)生產管理系統(tǒng)的自我學習
基于仿真系統(tǒng)的能力模型、業(yè)務模型、仿真模擬模型，采集分析在線數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，應用人工智能技術方法，實現(xiàn)系統(tǒng)的自我學習，賦能智慧縫制工廠制造過程資料信息的補充、更新。
例如：基于工人、設備、工序等實體模型及其之間的關系模型，通過在線KPI指標數(shù)據(jù)采集，實現(xiàn)工人學習曲線動態(tài)變化。
工人學習曲線模型?
?通過工人學習曲線模型，定義工人操作特定工序的學習能力。
實體之間的關系模型?
?工人、設備和工序均為多對多關系，由工人能力曲線和能力矩陣模型來定義。
通俗的理解，某人使用某設備加工某工序，可采用多個方案。
