一種面向服裝大規(guī)模定制生產的吊掛流水線設計

王東云，胡 飛，劉新新

(1.中原工學院 電子信息學院，河南 鄭州 450007；2.黃淮學院 智能制造學院，河南 駐馬店 463000)

隨著社會經濟的發(fā)展和消費觀念的轉變，大批量生產模式下的同質化服裝產品，越來越無法滿足消費者對時尚和品味的追求[1]。這種需求的變化造成多品種、小批量的服裝訂單持續(xù)增加。與之相應，服裝制造企業(yè)陷入兩難：一方面，傳統(tǒng)的大批量生產庫存過大問題一直難以解決，導致行業(yè)利潤被蠶食，去庫存成為了行業(yè)的“心病”[2]；另一方面，小批量的個性化定制產品和服務，因伴隨著高昂的成本而無法大面積推廣和普及。為解決或者緩和服裝產業(yè)的供求矛盾，提高服裝企業(yè)的應變能力，一種能夠快速且靈活響應市場需求，在滿足消費者個性化需求的同時，既能保證大批量生產的服裝成品質量，又具有較低生產成本和較短交貨周期的服裝生產模式——大規(guī)模定制生產模式[3]，應運而生。

胡琴芳等將大規(guī)模定制模式界定為能夠精確識別、快速響應顧客異質需求，實現大規(guī)模效益，使得企業(yè)增值的戰(zhàn)略模式，并指出其主要特點表現為柔性制造、延時制造、模塊化生產等[4]。這些特點交織在一起，互相影響，構成了大規(guī)模定制生產的全面快反系統(tǒng)的基石。對于服裝定制生產過程來說，柔性制造能通過精益生產、智能排產和智能人機排位等技術，實現多品種、多款式、小批量的快速生產[5]；延時制造采用標準化、模塊化和通用化的設計與生產方式，使產品具有兼容性和統(tǒng)一性，將差異化的定制部分從成衣組合中分離出來并進行推遲處理，以實現定制訂單的快速生產[6]；模塊化生產是通過產品各組成部件的拆分來設計標準化的產品簇，將客戶選擇的模塊組合成定制產品的生產方式[7]?？梢哉f，模塊化生產是構建定制模式下全面快反系統(tǒng)的基礎[8]。眾多學者在通過模塊分割實現服裝生產設計快速反應的基礎上，闡述了基于模塊化思想的服裝智能傳輸系統(tǒng)的開發(fā)思路，并驗證了模塊化生產的可行性[7,9-10]。曾有學者通過對比模塊化生產和傳統(tǒng)制造模式，證明了模塊化生產的流水線能緩解定制服裝生產中換款頻繁造成的流水線中斷問題[11-12]。謝子昂等將訂單分解為多部件支線和部件組裝線來實現模塊化生產，從投產秩序上減少了服裝部件的匹配時間和調動次數[13]。但是，大規(guī)模定制生產時，多品種、多款式頻繁切換帶來的工藝同步要求和模塊化串并行混合生產時的秩序優(yōu)化問題，依然有待解決。為此，本文將對吊掛流水線的結構進行改進設計，并通過工業(yè)以太網對流水線的工藝信息同步、生產信息實時采集及串并行混合生產的秩序優(yōu)化功能進行集成，提升吊掛流水線對大規(guī)模定制生產的響應能力和柔性作業(yè)能力。這對傳統(tǒng)服裝制造企業(yè)向定制生產模式轉型具有重要的現實意義。

1 傳統(tǒng)吊掛流水線存在的問題

服裝吊掛系統(tǒng)早在20世紀70年代已經出現，是人們在總結多年服裝生產經驗的基礎上逐漸研發(fā)并確定的生產運輸方式，它能夠有效解決服裝制作過程中輔助作業(yè)時間占比高、生產周期長、成衣質量難控制等問題[14]。國外吊掛流水線的控制系統(tǒng)靈活性強、智能化程度高，能夠顯著提高服裝制造企業(yè)的生產效率。我國從20世紀90年代開始引進國外吊掛流水線和信息集成系統(tǒng)，但長期以來，一方面在核心技術上受制于人，另一方面在員工素質、企業(yè)管理水平、生產設備狀況等方面與國外企業(yè)相比存在一定差距，限制了吊掛流水線生產能力的發(fā)揮。目前，國內對這些吊掛流水線的應用主要集中在一些大型服裝制造企業(yè)，且引進的吊掛流水線中多數僅作為形象工程保留著，在實際中應用的并不多[15]。

吊掛流水線能將自動化技術用于生產管理，提高企業(yè)的生產效率和管理水平。近年來，國內企業(yè)對吊掛流水線的需求量逐漸增大，一些中小型企業(yè)也嘗試用吊掛流水線來提升企業(yè)的競爭力。國內雖然對吊掛流水線的研究起步較晚，但是服裝企業(yè)眾多，應用市場龐大。目前國內已有吊掛流水線相關設備制造廠商，如“圣瑞斯”“衣拿”等品牌，但制造水平與國際同行的差距較大，與中國 “服裝制造業(yè)大國”的頭銜極不匹配[16]。目前市場上的吊掛流水線產品基本都只是在引進機型的基礎上改進了電子器件和智能控制設備，機械部分則與原機型相差不大[16]。

在服裝產品市場過度供給的情況下，服裝企業(yè)紛紛對可滿足消費者個性化需求的大規(guī)模定制生產模式進行探索。然而，大部分服裝制造企業(yè)都缺乏連續(xù)生產小批量、多品種訂單的能力。大規(guī)模定制的小批量、多品種訂單會引起流水線上生產秩序和生產工藝的頻繁切換，導致吊掛流水線只能生產加工工藝相似的不同款服裝，而難以應對大規(guī)模定制生產品種差異大、批量彈性大訂單時需要的響應速度、工站組合能力和頻繁變更的工藝信息傳遞需要，致使部分從事服裝定制生產的企業(yè)放棄了使用吊掛流水線來提升生產效率的想法。

2 大規(guī)模定制生產吊掛流水線的需求分析

吊掛流水線屬于懸空的物料傳輸線，它能有效克服傳統(tǒng)捆扎式服裝生產流水線的不足，有利于建立連續(xù)、高效的生產秩序，使服裝縫制過程既有節(jié)奏又有秩序，便于發(fā)揮每個生產單元的生產能力。面對市場的新需求，企業(yè)不必再大批量地生產某種單一產品，而是靈活多變地連續(xù)生產多種不同的服裝。這種特殊的大規(guī)模定制生產模式對生產管理水平、企業(yè)員工素質、生產設備性能都提出了新的要求，同時已成為目前服裝企業(yè)突破發(fā)展瓶頸的有效選擇。

2.1 應具有靈活高效的工站組合能力

個性化定制的訂單復雜多變，且生產周期短，需要生產線具備快速生產“小批量、多品種”產品的能力。采用訂單池延遲生產策略，不但會受到延遲交付成本的制約，而且也不能從根本上消除訂單頻繁切換對生產線造成的沖擊；同時，企業(yè)原投資的生產設備又不可能全部拋棄使用。因此，在現有大批量生產線的基礎上，提升服裝企業(yè)對定制訂單的生產柔性和快速制造能力，成為了突破的方向。受現階段的技術限制，用智能機器人來實現多品種、小批量的具有高度柔性的生產還難以實現[15]，而采用能靈活組合工站的吊掛流水線來應對多變的生產任務，已成為一種切實可行的辦法。

吊掛流水線由執(zhí)行機構和控制系統(tǒng)兩大部分組成。執(zhí)行機構包括由導軌和檢測單元組成的主運輸軌道、由進出站控制裝置和提升臂組成的各個工站。工站設置于各工位附近。主運輸軌道上的推桿鏈條具有固定的傳動方向，能對各工站間的衣架進行沿環(huán)形軌道的傳遞。傳統(tǒng)吊掛流水線一般為環(huán)形結構，居中的主運輸軌道能將沿軌道排列的所有工位有序串聯(lián)起來，如圖1所示。吊掛流水線的控制系統(tǒng)由主控制器和分布在各工站的分布式控制器工位終端共同組成。

圖1 傳統(tǒng)吊掛流水線的結構

因為傳統(tǒng)吊掛流水線只能單向傳遞物料，所以排產時，多以流水線上的工位順序安排加工順序。在圖2所示6種排產方案的生產工位順序中，A方案的6個工站需要依次完成6個工序的加工任務。吊掛流水線可以根據生產任務和工位的設備信息調整工位數量，以適應新的服裝款式，如圖2中B方案和C方案。當生產任務中加工順序與工站排列順序不一致，且任務批量足夠大的時候，可以優(yōu)先考慮調整機器排位，如圖2中D方案。但是，在面對大規(guī)模定制頻繁更換的小批量訂單安排生產時，若選擇調整機器位置去適應生產任務就會浪費生產線的大量生產時間。定制服裝生產模式下，由于生產過程中對質量控制和生產周期要求非常嚴格，且在生產時沒有冗余物料，因此不可避免地會出現圖2中E方案的生產返工現象。這種問題只能通過增加衣架在主運輸軌道上的運輸周數來解決。由于出現生產瓶頸和空閑的位置隨著定制訂單種類的更換會產生變動，因此生產系統(tǒng)很難對其進行準確預測。在面對圖2中F方案，即生產中存在串、并行工序混合生產的情況時，由于傳統(tǒng)吊掛流水線的加工順序無法根據工站的加工情況適時調整，因此只能將F方案轉化為A方案的串行生產方式。

圖2 6種排產方案的生產工位順序

服裝加工設備的通用性較強，一臺加工設備通常具有完成多種加工任務的能力，而固定順序的串行生產方案不僅限制了設備利用率的提高，還降低了工人生產的積極性。

2.2 應具有敏捷可靠的制造協(xié)同能力

服裝產品的一個重要生產環(huán)節(jié)就是生產工藝設計，其信息化與智能性特征表現為：根據設計開發(fā)過程或與客戶交流中所獲取的信息，以產品生產流程優(yōu)化為基礎，在服裝的生產流程、工藝制作方法、工序編排等方面進行系統(tǒng)的管理，在保持生產線動態(tài)平衡的同時，能根據環(huán)境與任務的變化產生適時的智能性反應[17]。服裝工藝作為服裝產品生產標準的主要部分，包含的產品工藝流程、工藝操作方法、質量檢驗標準、工藝裝備(設備、工夾具等)、工藝縫型、工時定額和工藝參數、材料定額等信息貫穿于產品生產的全過程[18]。通常，工藝設計信息是以符號、文字、圖表來表達的。工藝設計的目的在于：降低生產成本，提高生產效率，保證產品質量，快速響應客戶需求。無論是大規(guī)模生產還是小批量生產，過分對人的依賴都無法形成標準和生產力，而現代化的生產力是離不開標準化過程的。

服裝定制生產模式因存在訂單到達時間隨機、款式差異明顯、插單和追單頻繁等特點，增加了服裝制造企業(yè)生產調度的復雜性。服裝制造企業(yè)為了確保生產的穩(wěn)定性、連續(xù)性和生產調度的響應速率，往往要求生產線能夠根據訂單任務進行動態(tài)調度[19]。服裝定制生產模式下的訂單既有款式切換快、插單和追單時間隨機、產品批大量小等問題，又存在工藝準備時間不固定、工藝變更頻繁、設備故障和瑕疵品返工難預測等問題，導致制造資源的狀態(tài)難以預測，因此需要通過收集生產過程的各種有用數據，為資源利用的最大化和生產要素的協(xié)同奠定基礎。利用MES(Manufacturing Execution System)，能夠實時掌握生產資源全貌，進行生產信息集成，實現敏捷生產。這意味著制造過程中需要對車間內設備能力、其他異地多點的資源進行整合優(yōu)化，實現制造資源的高效共享與配置，以便以最快的速度、專業(yè)的質量來協(xié)同完成產品的制造過程[20]。

用于服裝生產的吊掛流水線貫穿于整個縫制加工過程，能將縫前的裁剪和縫后的熨燙、包裝連接起來，承前啟后作用重大；同時，它又是生產監(jiān)測和人機協(xié)同的主體。因此，大規(guī)模定制生產吊掛流水線的正常運行，既需要實時采集工位、設備參數，又需要向各工位的工人和設備智能地匹配工藝信息，以滿足不斷變更的加工要求；同時應能根據預測的生產趨勢，靈活地組合加工單元，應對頻繁變動的生產安排，以實現人、機、料、法的制造協(xié)同。

3 大規(guī)模定制生產吊掛流水線的結構和控制系統(tǒng)架構

針對傳統(tǒng)吊掛流水線，采用分布式控制技術進行改進，可以提高整個控制系統(tǒng)的可靠性、擴展性和靈活性，實現資源共享，以便有效地實施大規(guī)模定制生產。

針對大規(guī)模定制生產對吊掛流水線靈活組合和制造協(xié)同能力的需要，本文在傳統(tǒng)吊掛流水線上增設了反向傳輸的軌道(副軌)、正反雙向傳輸軌道的連接機構和工位的工藝同步單元，設計了大規(guī)模定制生產吊掛流水線。其結構如圖3所示。

圖3 大規(guī)模定制生產吊掛流水線的結構

面對大規(guī)模定制生產需要，吊掛流水線的控制系統(tǒng)應能通過各工站對衣架的檢測，一方面同步生產網絡，匹配工藝信息，并在各工站的顯示屏幕上顯示對應衣架的加工指南，同時向生產設備傳送加工文件和生產指令；另一方面收集各工站的生產信息，通過分析生產信息對生產趨勢進行預測，并動態(tài)調整工站的組合，以應對生產安排的變化。本文結合大規(guī)模定制生產的特點和傳統(tǒng)吊掛流水線功能提出的大規(guī)模定制生產吊掛流水線控制系統(tǒng)(其架構如圖4所示)，能通過雙軌更加靈活地調配、篩選特定的衣架，實現工站的靈活組合和緩存區(qū)衣架的統(tǒng)一調配，以提升生產系統(tǒng)的柔性。

圖4 大規(guī)模定制生產吊掛流水線的控制系統(tǒng)架構

大規(guī)模定制生產吊掛流水線的控制系統(tǒng)主要用于對衣架傳輸過程的控制，實現生產調度的優(yōu)化。生產調度優(yōu)化的實質也在于對衣架傳送路徑的重新規(guī)劃，以減少生產中的等待時間。

4 流水線執(zhí)行機構設計

傳統(tǒng)吊掛流水線的結構剛性大，缺乏對工站高效靈活組合的支持能力。本文在傳統(tǒng)吊掛流水線的執(zhí)行機構上增設用于反向傳輸衣架的副軌道以及正反雙向軌間由連接裝置組成的調節(jié)軌道。改進后吊掛流水線的工站被圍在正反雙向傳輸軌道組成的環(huán)形區(qū)域內，通過雙軌之間的調節(jié)軌道實現雙軌之間的衣架流動。工位終端控制器控制L形搭桿的抬起放下動作，通過調節(jié)軌道控制主、副軌的連接斷開狀態(tài)。L形搭桿抬起時，主副軌斷開；放下時，主、副軌連接。改進后吊掛流水線執(zhí)行機構的功能優(yōu)勢體現在工站靈活組合、緩存區(qū)共享、特定衣架篩選三方面。

主軌逆時針以設定速率推動軌道上的衣架前行，副軌則順時針以設定速率推動軌道上的衣架前行。為了實現主軌和副軌間衣架的順利流動，并減少衣架傳遞對站內工人作業(yè)的影響，在執(zhí)行機構設計時，讓從主軌進入調節(jié)軌道的衣架經過一個提升臂連接至高于主軌的副軌，同時讓從副軌進入主軌的衣架能從高度上經過緩降的緩存區(qū)調整至主軌高度。吊掛流水線改進后，由于每個工站都比改進前增加了從主軌至副軌的單向調節(jié)軌道和從副軌至主軌的單向調節(jié)軌道，通過任意工站間的衣架傳遞能實現各工站的自由組合，也可通過雙軌執(zhí)行機構和雙軌間的調節(jié)軌道實現衣架的篩選，達到生產工站和篩選站的功能統(tǒng)一。同時，改進后吊掛流水線能通過工站的自由組合，對所有工站的緩存區(qū)進行邏輯組合，實現分布式緩存。工站結構如圖5所示。

圖5 工站結構示意圖

圖5中：1為工站進站L形搭桿，當主軌上射頻讀卡器檢測到衣架并判定需要進站時，1落下，完成衣架進站；2為工站中待加工衣架的緩存及加工區(qū)；3為控制工站中衣架出站的L形搭桿；4為控制衣架進入副軌的L形搭桿；5為衣架提升臂，一方面用來避免衣架進入副軌時對工站內工人操作的影響，另一方面由于提升前后高度差的存在，為衣架通過L形搭桿6進入副軌提供了便利；副軌將衣架反向傳送到對應工站后，副軌上的射頻讀卡器讀取衣架ID，對應工站的終端控制器控制工站的L形搭桿7落下，通過副軌的推桿將衣架送入指定工站；8為工站中用于緩存半成品的導軌，具有衣架緩存功能，且能將衣架緩降到與主軌同一高度，通過工站的L形搭桿9讓衣架回到主軌上。

4.1 實現工站的靈活組合

大規(guī)模定制生產吊掛流水線的執(zhí)行機構，能實現流水線上各工站的靈活組合。針對一條吊掛流水線，可通過虛擬方式設計多條流水線并行加工的場景，根據各工位的實際加工情況調整并行工序，以減少各工位的等待時間。這里以圖2中F方案為例，進行工站靈活組合的系統(tǒng)功能分析。按1-2-3-4-5-6的工站順序組織生產時，如果2號工站出現了衣架堆積現象，可讓后面的衣架先進入4號和5號工站加工，再通過副軌將衣架傳遞至2號工站加工，形成1-4-5-2-3-6 新的工站順序；如果3號工站出現衣架堆積現象，可以讓后面的衣架先進入4號和5號工站加工，再通過副軌將衣架傳遞至3號工站加工，形成1-2-4-5-3-6新的工站順序。雙軌結構的吊掛流水線打破了原有工站的空間限制，能通過邏輯關系形成更加靈活的工站順序，為工序實時調整和工站的靈活組合奠定基礎。對需要調整加工順序的衣架，可通過圖5中虛線方框內的調節(jié)軌道和副軌實現衣架的反向傳遞。當j-i

4.2 實現衣架的共享緩存

在吊掛流水線執(zhí)行機構中設計反向軌道和正反雙軌道之間的調節(jié)軌道，一方面讓各工站有了更大的衣架緩存空間，另一方面讓多個工站彼此獨立的緩存區(qū)能通過邏輯組合形成分布式共享緩存區(qū)。工站Sj(1≤i

4.3 實現特定衣架的篩選

服裝模塊化生產中通常將加工工序最多的部件選定為主體部件，多部件組合生產時需要篩選出與主體部件匹配的衣架，進行組合加工。各部件在加工完成后會在緩存區(qū)中暫存，生產中應根據主體部件的加工要求，篩選緩存區(qū)，并從緩存區(qū)中取出與主體部件匹配的部件，通過軌道運往組合工站進行加工。改進后吊掛流水線的執(zhí)行機構應在服裝生產需要從半成品緩存區(qū)篩選衣架Jm時，能將Jm和Jm之前緩存的衣架通過圖5中L形搭桿9傳遞到主軌道上，并將衣架Jm留在主軌道上，實現衣架篩選功能；同時，能在放下L形搭桿4后，用衣架提升臂5和L形搭桿6將Jm之前緩存的衣架送入反向副軌道，再讓該衣架經過L形搭桿4 進入緩存區(qū)。此外，改進后吊掛流水線執(zhí)行機構具有的特定衣架篩選功能，使篩選出的衣架Jm既可以沿著主軌道向下游傳遞，也可以通過副軌道向上游傳遞。

5 流水線控制系統(tǒng)設計

大規(guī)模定制生產吊掛流水線的正常運行，需要生產設備、工藝、物料之間保持信息的互動和同步。傳統(tǒng)的吊掛流水線控制系統(tǒng)功能單一，缺乏對生產信息的實時采集功能和生產工藝信息同步功能的集成，信息不同步，生產難以協(xié)同。本文采用嵌入式技術對工站控制、信息采集和工藝顯示功能進行集成，來提高人、機、料、法之間的協(xié)同能力，即在原有的控制系統(tǒng)上增設用于顯示工藝指南并進行人機交互的觸摸顯示屏，以及具有生產信息采集和傳遞功能的數據通信接口；為了滿足功能集成后的通信要求，將吊掛流水線控制系統(tǒng)原有的低速串行網絡(RS232、RS485、CAN等)改為高速、穩(wěn)定的百兆級工業(yè)以太網，并根基工業(yè)以太網環(huán)網高速、實時、大冗余的特點，用各工站終端與吊掛流水線控制系統(tǒng)組成環(huán)形局域網，以保證通信暢通，方便擴展，避免設備因線路突然中斷而引發(fā)控制中斷。

5.1 實現工藝信息同步

大規(guī)模定制下訂單的產品量小、款式更新頻繁、工藝要求多變，而且服裝加工柔性高，對人的經驗依賴性強。因此，服裝企業(yè)現階段很難實現“機器換人”，服裝制造過程需要較多工人參與，工人要根據工單要求調整設備并進行作業(yè)。而工藝匹配的高準確率、低更新時延是定制生產得以高質量實現的前提，大規(guī)模定制生產吊掛流水線的控制系統(tǒng)設計中必須考慮工藝信息同步問題。

客戶端-服務器分布模式具有交互性強、存取安全、響應快等特點。本文設計的控制系統(tǒng)，采用客戶端-服務器分布模式，使工站終端在檢測到衣架進站后，能通過工業(yè)網絡，利用MES緩存衣架上服裝部件的當前工站工藝信息；在衣架從緩存區(qū)進入待加工區(qū)時，能通過待加工區(qū)的射頻讀卡器獲取衣架信息；能從工站終端緩存區(qū)篩選與衣架匹配的工藝信息，且篩選出的工藝信息能顯示在終端控制系統(tǒng)的觸摸屏上；設備參數和加工文件可通過終端通信端口傳遞到生產設備層；終端能對當前設備的原設置參數進行讀取，并且可修改設備參數，提高生產工藝的達成度和大規(guī)模定制生產的效率。

5.2 實現生產信息實時采集

預調度的前提在于對生產過程中每個工序加工時間的準確評估，但是服裝定制生產模式下的訂單實際加工時間波動較大，導致了制造資源的不斷變化。這就需要實時收集生產過程的各種有用數據，對加工任務的狀態(tài)進行實時跟蹤并進行生產信息的分析；將實時狀態(tài)和歷史信息作為預測模型的輸入，對生產趨勢進行預測，以滿足生產過程中出現隨機擾動時的自適應需求。因此，生產狀態(tài)的跟蹤記錄和保存，對生產預測和調度優(yōu)化的意義重大。

大規(guī)模定制生產模式下的訂單存在產品款式隨機性強、插單和追單頻繁、大批少量、加工時間不穩(wěn)定等問題，工站衣架數量難以準確描述當前工站的加工情況。大規(guī)模定制吊掛流水線的控制系統(tǒng)，可通過增設的衣架檢測裝置，檢測衣架的到來和離開時間，用衣架離開時間減去到達時間作為衣架的實際加工時間(包含物料取放時間)；通過衣架的加工時間、等待時間(進站時刻到加工開始時刻的時長)和實際加工時間，來評估當前工站的生產效率，為并行生產工序的調整提供參考；通過設備信息的實時采集和監(jiān)控來評估生產設備的狀態(tài)，為故障預測、故障定位、計劃變更和質量追溯提供數據參考?？傊?，大規(guī)模定制生產的吊掛流水線控制系統(tǒng)的生產信息采集功能在于，通過生產數據的收集和挖掘，幫助企業(yè)實現排產計劃制定、產品質量追溯、故障位置快速定位、生產效能提升和產品質量控制等目標。

6 流水線串、并行混合生產秩序優(yōu)化

服裝生產的作業(yè)調度可分為串行調度和并行調度兩種方式。對于串行調度，在任意時刻，只允許執(zhí)行至多1項工序加工任務；對于并行調度，在任意時刻，沒有優(yōu)先關系的工序，可在不同加工設備上同時進行處理。并行調度相對串行調度方式來說，具有柔性高的特點，但串行調度可以提高單臺設備的利用率。由于鎖眼、釘扣等設備價格昂貴，服裝生產企業(yè)的生產設備資源有限，專用設備配置的數量較少，因此服裝企業(yè)的實際排產工序之間存在著串、并行混合的關系。串行加工的加工周期長，并行生產會受到生產企業(yè)加工資源的限制而難以實施。若將串行調度和并行調度結合起來進行混合調度，則可兼顧生產柔性要求和設備資源限制，縮短生產等待時間，提高吊掛流水線的生產效率。

本文以襯衣生產為例，對大規(guī)模定制生產吊掛流水線的串、并行混合生產秩序優(yōu)化問題進行討論。在串行生產順序(圖6)中，單件物料依次流經各個工序，經過加工完成縫制任務，工藝路線固定且可優(yōu)化程度有限。襯衣從結構上可以分為袖子、袖口、領子和大身等部件。由于各部件的加工工序互不影響,因此各部件可以同時并行加工。加工過程的組合階段是將大身部件分別與領子、袖子組合，而大身與領子組合、大身與袖子組合，二者存在相鄰并行的關系。在圖7所示的串、并行混合生產順序中，從St開始，大身、領子、袖子、袖口的生產過程各自獨立，若選擇并行生產方式，則可將單部件完工時間縮短至各部件中加工時間最長的部件加工時間；由于大身、領子、袖子、袖口都需經過鎖眼和釘扣兩道工序，鎖眼與釘扣兩道工序互斥，大身、領子、袖子、袖口4個部件可以自由選擇鎖眼和釘扣的工序，這相較圖6的串行生產順序，減少了約1/2的等待時間；绱領子與绱袖子兩個工序互斥，绱領子工序可以根據后續(xù)組合工序的生產等待情況，作為插入工序來安排，以縮短單件產品完工時間。Fn表示縫制加工過程結束。

圖6 串行生產順序

圖7 串、并行混合生產順序

在襯衣的模塊化生產中，各部件的組合匹配既需要各部件的生產保持同步，還需要在組合工序加工前將相關部件篩選出來，并進行秩序調整。無論是單件流還是模塊化生產，都需要將小部件組合到大部件(即主體部件)中。部件的組合邏輯如下：訂單J的第i件衣服由Ji,a、Ji,b、Ji,c和Ji,d4個部件組成，4個部件分別獨立加工，加工完分別排隊進入鎖眼、釘扣兩道工序。假設Ji,a為主體部件，Ji,b、Ji,c和Ji,d分別和Ji,a進行組合加工，且Ji,b、Ji,c和Ji,d之間相互獨立；Ji,a在組合工站至少要與Ji,b、Ji,c和Ji,d中的一個部件進行組合加工，首先讓Ji,x(x為b、c、d)與Ji,a一起或先后進入組合工站，然后依次從剩下的部件中選擇一個部件進行組合加工。各部件完成加工后儲存在相應的部件加工緩存區(qū)，在主體部件完成加工時從緩存區(qū)篩選與之匹配的其他部件，直至主體部件與所有其他部件都完成組合加工為止。

7 結 語

對大規(guī)模定制生產模式下的生產需求和傳統(tǒng)吊掛流水線的分析得出，阻礙服裝大規(guī)模定制生產效率提升的關鍵在于，服裝生產的柔性制造能力與個性化定制需求的不匹配。為此，本文針對服裝大規(guī)模定制生產的特點，設計了一套雙軌吊掛流水線。所設計基于工業(yè)互聯(lián)網的流水線控制系統(tǒng)具有工藝信息同步、生產信息實時采集功能，能夠保證信息傳遞的可靠性、實時性以及控制系統(tǒng)的可擴展性，為工人、設備、運輸的信息協(xié)同奠定基礎。該流水線具有正反雙向的傳輸軌道，將普通工站與篩選工站的功能合二為一，不僅賦予了普通工站的衣架篩選功能，還提升了工站的靈活組合能力。

所設計大規(guī)模定制生產的吊掛流水線能大幅提高流水線上各工站的靈活性和利用率，為串、并行混合生產提供技術支撐；能夠幫助服裝企業(yè)更好地應對大批量個性化訂單的生產挑戰(zhàn)，使批量加工的服裝制造企業(yè)有信心向服裝定制生產轉型，同時使服裝定制小企業(yè)能放心地用吊掛流水線提升產能；能夠為服裝制造業(yè)從大批量生產向大規(guī)模定制生產轉型創(chuàng)造條件。本文在現有單軌單向吊掛流水線的通用功能之上，有針對性地提出了提升生產柔性的改進方法，簡化了個性化訂單生產時衣架之間的串并行混合關系。但服裝生產過程突發(fā)狀況的分析、主動式的調度策略等仍需要未來進行深入研究。