智能工位終端在服裝大規(guī)模個(gè)性化定制行業(yè)的應(yīng)用研究

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)和電子商務(wù)的發(fā)展，消費(fèi)者對(duì)服裝產(chǎn)品的要求越來越高，個(gè)性化、差異化愈發(fā)顯著，傳統(tǒng)的服裝生產(chǎn)工藝已經(jīng)越來越無法滿足服裝產(chǎn)品的快速迭代以及消費(fèi)者的個(gè)性化需求。近年來，我國(guó)服裝制造業(yè)在電商渠道和國(guó)外服裝品牌的雙面夾擊下，一直難以擺脫產(chǎn)業(yè)低迷的困境，破產(chǎn)、倒閉、兼并成為近年服裝產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵詞。

由此可見，傳統(tǒng)服裝企業(yè)亟需從勞動(dòng)密集型向高科技型轉(zhuǎn)變，利用智能制造實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，既保證傳統(tǒng)制造時(shí)代大規(guī)模標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的產(chǎn)能和效率，又能夠解決互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代服裝消費(fèi)者的個(gè)性化需求。本文通過對(duì)智能工位終端在智能制造行業(yè)的應(yīng)用研究分析，期望對(duì)行業(yè)的發(fā)展提供借鑒和參考。

1 智能工位終端系統(tǒng)

1.1 智能工位終端系統(tǒng)組成

智能工位終端外形如圖 1 所 示。 該智能工位終端采 用 Android 6.0.1+Qt 5.8 系 統(tǒng)， 選 用 A33 四 核 CPU，4GB/8GB/16 GB EMMC 存儲(chǔ)，1 GB 內(nèi)存。核心模組集成以太網(wǎng)功能，以及一轉(zhuǎn)四 USB-HUB 芯片。

1.2 智能工位終端系統(tǒng)功能

時(shí)鐘校準(zhǔn)服務(wù)器 NTP 可通過設(shè)置選項(xiàng)選擇不同的服務(wù)器地址和校時(shí)超時(shí)時(shí)間。LCD 顯示可通過設(shè)置選項(xiàng)選擇默認(rèn)顯示方向 0°，90°，180°，270°，不用安裝第三方軟件就可實(shí)現(xiàn)獲取系統(tǒng) root 權(quán)限，可通過設(shè)置選項(xiàng)強(qiáng)制所有應(yīng)用程序與系統(tǒng)默認(rèn)的顯示方向一致，不會(huì)在程序啟動(dòng)時(shí)切換橫豎屏。支持客戶應(yīng)用程序?yàn)橄到y(tǒng)唯一桌面 Launcher，并且不會(huì)彈出選擇框，終端使用者無法運(yùn)行其支持 WiFi 網(wǎng)絡(luò)定位。集成科大訊飛 TTS 語音引擎支持 9 bit 串口通信和 POE 供電，通過 CAN 接口與主板進(jìn)行交互。

2 控制系統(tǒng)硬件構(gòu)成

智能工位終端控制系統(tǒng)電路原理如圖 2 所示，主要由主控制 CPU、電源模塊、以太網(wǎng)通信接口、WiFi 模塊、4G 無線傳輸模塊、RS 485 通信接口、RS 232 通信接口、CAN 通信接口、USB 接口、存儲(chǔ)模塊、音頻模塊、LCD 觸摸屏以及用于 RFID 的 MCU，RFID 模塊等組成。該終端系統(tǒng)負(fù)責(zé)大規(guī)模個(gè)性化定制服裝的生產(chǎn)工藝展示與指導(dǎo)，并通過采集 RFID 卡信息進(jìn)行服裝計(jì)件和員工考勤，同時(shí)還可接入各種傳感器。其中，主控制 CPU 采用全志 A33 處理器，該處理器基于四核 CortexTM-A7 架構(gòu)，搭載 Mali400MP2 圖形處理單元，支持 1080P 高清視頻處理及播放，最高頻率可達(dá)1.2 GHz，是目前最具性價(jià)比的超低功耗四核平板處理器 ；電源模塊支持 9 ～ 24 V 的寬輸入電壓，減小了電壓波動(dòng)對(duì)整個(gè)電路系統(tǒng)的影響，提高了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性 ；智能工位終端同時(shí)支持 4G 無線傳輸、WiFi 以及以太網(wǎng)有線傳輸三種通信方式，可以比較靈活地與平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信 ；預(yù)留RS 485，RS 232，CAN 等通信接口，可以接入各類傳感器來采集數(shù)據(jù) ；通過 USB 接口可以和 PC，U 盤等通信，用以傳輸文件 ；儲(chǔ)存模塊使用 SD 卡，它具有體積小、數(shù)據(jù)傳輸速度快、可熱插拔等優(yōu)良的特性，方便智能工位終端數(shù)據(jù)的存儲(chǔ) ；音頻模塊通過 LM4871 功率放大器驅(qū)動(dòng)喇叭播放智能工位終端中的工藝指導(dǎo)音頻信息 ；LCD 觸摸屏極大地方便了工作人員的操作，提高了智能工位終端的用戶友好性，同時(shí)LCD 屏還能夠以圖文的方式展示工序文字、工序圖片以及播放高清工序指導(dǎo)視頻，可對(duì)工作人員進(jìn)行快速培訓(xùn)，提高生產(chǎn)效率 ；RFID 模塊可以采集低頻卡以及高頻卡信息，最終通過串口與主控制 CPU 通信，該模塊的控制采用 STM32 系列的 32 位 MCU，該處理器基于 ARM Cortex-M 架構(gòu)，具有高性能、低成本、低功耗等特點(diǎn)，節(jié)約了主控制 CPU 的資源。

3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)模塊如圖 3 所示，主要分為 4 個(gè)模塊 ：吊掛程序模塊、用戶交互程序進(jìn)程模塊、Web 端服務(wù)模塊和系統(tǒng)模塊。其中系統(tǒng)模塊是本文設(shè)計(jì)的核心，因?yàn)槠渌K都要與該模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。系統(tǒng)模塊與其他模塊的交互方式也各不相同，與吊掛程序是通過 WebSocket 進(jìn)行通信、 與 Web 端服務(wù)是通過 HTTP 進(jìn)行通信、與用戶界面是通過Socket 進(jìn)行通信。

3.1 系統(tǒng)模塊

智能工位終端的系統(tǒng)模塊主要分為 5 個(gè)部分 ：用戶設(shè)置界面、普通產(chǎn)線界面、裁床界面、產(chǎn)線組檢界面和產(chǎn)線總檢界面。其中，用戶設(shè)置界面主要用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)信息，如設(shè)備號(hào)、WiFi 登錄、員工登錄和靜態(tài) IP 設(shè)置等 ；普通產(chǎn)線界面則包含該工位正在生產(chǎn)的款式工藝信息，如員工號(hào)、工序名稱、款號(hào)、顏色、尺碼、訂單號(hào)、產(chǎn)量和工藝圖片等，如圖 4 所 示 ；裁床界面主要是一些裁片以及裁剪的信息數(shù)據(jù)，如圖 5所示 ；產(chǎn)線組檢界面主要包含該流水線的每個(gè)工位的完成情況信息，如果某個(gè)工位的工序有誤可以進(jìn)行返修操作 ；產(chǎn)線總檢界面則包含所有流水線的完成信息，如果某條流水線的某個(gè)工位的工序有誤可以進(jìn)行返修操作，如圖 6 所示。

3.2 吊掛數(shù)據(jù)交互

考慮到智能終端與服裝生產(chǎn)流水線的數(shù)據(jù)交互比較頻繁，本系統(tǒng)采用 WebSocket 進(jìn)行通信。WebSocket 是一種基于 TCP 的持久化協(xié)議，它不僅可以保持服務(wù)端和客戶端的雙向通信，還能保持長(zhǎng)連接且支持多種語言和多種平臺(tái)。在數(shù)據(jù)協(xié)議方面，為了保證數(shù)據(jù)的有效傳輸，本系統(tǒng)采用 JSON協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行定義和封裝。

3.3 RFID 卡讀取系統(tǒng)

由于服裝生產(chǎn)流水線的運(yùn)行機(jī)制是通過讀取衣架上RFID 卡的信息進(jìn)行出站和進(jìn)站，所以在智能工位終端內(nèi)嵌有一個(gè) RFID 讀卡器，用于讀取該衣架上的卡號(hào)信息從而在系統(tǒng)服務(wù)器申請(qǐng)訂單號(hào)、款號(hào)、路線圖、工藝路線和工藝視頻等信息。當(dāng)智能工位終端啟動(dòng)后即啟動(dòng)讀卡程序，該程序可以保證讀卡器一直處于讀卡狀態(tài)，當(dāng)衣架落下流水線的站位后會(huì)經(jīng)過該智能工位終端即完成讀卡操作。這種讀卡機(jī)制可以準(zhǔn)確無誤地讀取衣架上的卡號(hào)信息，從而保證款式工藝的準(zhǔn)確下發(fā)。

3.4 Web 端服務(wù)模塊

Web 端的服務(wù)器根據(jù)款式工藝存有不同的工藝圖片，智能工位終端通過 HTTP 協(xié)議讀取 Web 端服務(wù)器的緩存來讀取工藝圖片，HTTP 是客戶端瀏覽器或其他程序與 Web 服務(wù)器之間的應(yīng)用層通信協(xié)議。在 Internet 的 Web 服務(wù)器上存放的都是超文本信息，客戶機(jī)需要通過 HTTP 協(xié)議傳輸所要訪問的超文本信息。由于流水線的站位比較多且刷卡比較頻繁，為了解決數(shù)據(jù)的高并發(fā)以及圖片加載過慢的問題，本系統(tǒng)采用 HTTP 協(xié)議進(jìn)行圖片的傳輸，當(dāng)界面有數(shù)據(jù)刷新時(shí)，通過 QT 里的信號(hào)與槽的機(jī)制可以觸發(fā)從服務(wù)器讀取圖片的事件。

4 結(jié) 語

本文在大規(guī)模服裝個(gè)性化定制生產(chǎn)中，針對(duì)常見的服裝生產(chǎn)流水線的不足，將智能工位終端應(yīng)用于服裝生產(chǎn)過程，設(shè)計(jì)一整套軟硬件系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)服裝生產(chǎn)過程中諸如訂單工藝的下發(fā)、產(chǎn)量同步、視頻傳輸等功能，較大地提高了服裝生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)效率與信息化管理水平。