智能化服装生产体系与智能服装体系解读及对其标准制订的思考

张惠芳 曹丽勤 龚芬 何波 楼才英 潘金颉 刘亚楠 叶翔宇

摘要： 标准是产业改造提升的基础，是贯通科研、生产、应用三者的桥梁，标准化在保障产品质量安全、促进产业转型升级、经济提质增效和服务外交外贸等方面起着至关重要的作用。文章以梳理现有智能服装相关标准和市场产品汇总成熟的标准体系为思路，以系统性、协调性、引领性、国际性为基本原则，因智能服装行业缺乏相关的测试仪器和测试技术，特制定并解读服装领域智能化服装生产体系和智能服装体系框架，且在此基础上分析智能服装的技术难点和技术挑战以促进后期完善研究。建立健全顶层设计和系统布局带动智能服装行业的全面提升，规制和引领智能服装全产业链，进而推动经济社会发展。

关键词： 智能服装;标准体系;全面提升;系统性;引领性;产业链

中图分类号： TS941.1

文献标志码： A

文章编号： 1001-7003（2021）12-0047-07

引用页码： 121109

DOI： 10.3969/j.issn.1001-7003.2021.12.009（篇序）

Abstract： Standard is the basis of industry transformation and upgrading， as well as the bridge connecting scientific research， production and application. Standardization plays a vital role in ensuring product quality and safety， promoting industrial transformation and upgrading， improving economic quality and efficiency， and serving diplomacy and foreign trade. Based on the idea of sorting out the existing intelligent garment related standards and the mature standard system of market products， adhering to the basic principles of systematic， coordinative， leading and international， to make up for the insufficiency in test instruments and test technology in the intelligent garment industry， the intelligent garment manufacturing system and intelligent garment system in the clothing filed were formulated and interpreted in this paper. On this basis， the technical difficulties and challenges of intelligent garment were analyzed to promote and improve subsequent research， establish and improve the top-level design and system layout， mobilize the overall improvement of intelligent garment industry， regulate and lead the whole intelligent garment industry chain， so as to facilitate economic and social development.

Key words： intelligent garment; standard system; overall improvement; systemic; leading; industry chain

現如今，国民消费水平逐渐提高，人们对纺织服装已不满足于蔽体、保暖等最原始的服用性能，逐渐在功能化、智能化方向提出了各种需求。功能服装是外观和内在质量得以提高且同时被赋予一项或几项特殊功能的纺织品[1]，各类功能性的综合集成体现了服装的智能性[2]。功能性与智能性使纺织品、服装服饰产品被赋予了极高的附加价值，现已成为纺织品领域的重要研究课题。目前智能服装主要应用领域和场景有军事装备、医疗保健、休闲娱乐、运动健身及其他特殊环境如航天航空等[3-6]。然而目前与智能服装相关的产业链还不成熟，潜力还没有得到充分发挥[7]。市面上智能服装的成熟产品不多且需要更加细分，同时目前市面上对智能服装的定义不统一，与一般功能性纺织品的边界模糊，容易引起混淆。智能服装涉及多学科的交叉融汇，产品种类丰富，定义和分类方式的不统一，使智能服装在概念的内涵和外延上存在泛化现象，特别是概念的偏颇会影响科学思维，从而影响产品的开发，制约了服装产业发展速度。

本文通过强化对智能服装的标准化测试方法和综合评价指标的研究，用相关的标准来指导与规范生产，并科学客观地认定这些新型纺织品的各项性能，以促进、强化智能服装生产企业对正式进入市场流通产品的质量承担保证和提升的责任，赋予消费者对拟购产品应有的知情权，并为产品质量监管提供可考量的依据，最终促进行业自律。

1 智能服装标准行业存在的问题

当前许多国家都致力于多种功能电子智能纺织品的研究和生产，包括一些传感器监测服装、多媒体夹克、发光服、投影裙、芳香服装、自清洁服装、军用智能服装等。国外智能服装的产品标准较少，大多是相关的方法标准，且不同国家和地区所使用的方法标准也不尽相同。中国智能服装的测试方法标准大多参照ISO标准和欧盟标准，国内智能服装测试方法和评价标准研制总体滞后于开发速度，导致部分智能服装进入市场后，高科技赋予服装特殊“功能性”缺少标准及测试方法支撑，阻碍了产业的健康发展。需要将消费者比较偏主观的模糊需求，转化为可量化的、可测试的指标，并与真正的使用过程相关联。特别是与消费者使用感受、舒适性、使用功能相关技术指标的测试方法和参数的确定，更是迫切需要用客观的、仪器化的测试手段和数据去代替主观测试过程和主观感受。

但是目前智能纤维、服装相关的检测方法、产品性能检测仪器及广泛认可的检测标准还很缺乏，尤其是缺少标准化的测试仪器和测试技术，导致整个行业的发展处于较为无序的状态，这将会影响智能服装与纺织整个产业的健康持续发展。新型检测仪器的研发和检测方法标准化对于智能服装的技术创新和产品质量提升具有重要推动作用，有利于提高智能服装的竞争性生产经营能力，有利于智能服装冲破贸易壁垒走向世界。

2 智能服装标准体系解读

2.1 智能服装标准体系建立的基本原则

系统性：系统考虑浙江省智能服装产品的基础术语、生产、产品、检测、应用等，覆盖面全且广，利于后续标准的研究和智能服装的开发。

协调性：与已有的标准化工作基础相协调，与现行的国家、行业标准体系配套衔接和优化升级;避免互相交叉重复。

引领性：纺织服装行业不再是传统制造业，它的发展趋势必然是时尚的、智能的、具有一定引领作用的，所以智能服装的出现必将是行业的一次大的革命。

国际性：充分融合国际大客户、大品牌的品质管理和采购要求，充分结合国际标技委、国际检测认证机构的标准化工作基础，对标国际标准化水平，提高浙江省智能服装标准化水平，以标准国际化带动产品走出去。

2.2 智能化服装生产体系框架解析

本文对服装领域智能化体系作相关的研究，对基础定义、术语、装备智能化、生产智能化、管理智能化、服装生产系统智能化进行完善和明确，为智能服装标准制定奠定基础，对服装生产智能化标准体系框架进行解析，如图1所示。

2.2.1 术语与定义

智能材料是模仿生命系统，具有感知、驱动功能的材料。这三大要素是感知、反馈和响应，即感知自身和所处的热、湿、光、电、应变、磁等环境，通过模拟信号的产生、传输及信息处理，对控制单元进行刺激从而做出相应的反应行为。

智能服装具有感知人体的生理参数、运动参数和环境参数，并能以此做出合理的响应。

2.2.2 装备智能化

纺织装备普遍采用数字化控制技术、配置网络接口、实施在线监测，使得纺织装备具有很高的数字化、自动化水平，同时也具备了一定的智能化功能。如通过技术创新研发的喷气涡流纺纱机、高效精梳机、全自动落纱粗纱机、自适应数码印花机、高速双针床经编机、全自动电脑横机、筒子纱数字化自动染色成套技术与装备、新型智能环保高速退煮漂联合机、高效能棉纺精梳机、自动落纱粗纱机及粗细联输送系统、纱库型自动喂管自动络筒机等取得突破并在企业应用，大幅提升了新型纺织装备和工艺的数字化智能化水平与效能。

2.2.3 生产智能化

近年来，生产过程智能化在服装产业的多个生产环节取得了明显进展，通过计算机辅助制造系统（CAM）、计算机辅助生产过程计划系统（CAPP）、柔性生产制造系统（FMS）、三维人体测量技术、3D虚拟试衣间、增强现实技术（AR）和虚拟现实技术（VR）、3D打印技术、智能化搭配及推薦系统[8]、GST标准工时系统、棉纺生产智能管理系统、全自动筒子纱染色系统、全自动电脑调浆系统及制造执行系统（MES）等进一步提高了生产过程中的智能化，推动了服装产业生产智能化进程。

2.2.4 管理智能化

为了实现智能化管理，计算机集成制造系统（CIMS）、企业资源计划系统（ERP）、产品数据管理（PDM）、客户关系管理（CRM）、物联网技术、SAAS（软件即服务）租用服务、远程服务平台等应用于服装生产管理，进一步提高了管理过程中的智能化[9]。

2.2.5 服装生产系统智能化

智能化服装生产系统包括客户管理系统、智能设计研发系统、人体数据采集系统、量体数据处理系统、智能打版与裁剪系统、智能缝制系统、智能整烫系统、智能物流配送系统[10]。

1） 客户管理系统。客户管理系统由客户基本信息资料管理、营销管理、客户服务、VIP服务等构成。客户管理系统的应用能够保证公司及时、高效地管理已有客户、掌握投标信息、追踪订单进度、跟踪分析售后情况并发掘潜在客户。

2） 人体数据采集系统。号型在服装生产过程中必不可少，其决定了服装的尺寸，人体数据采集的目的就是确定人体所对应的服装号型，也是服装工业化生产的首个环节。为保证智能化人体数据采集的准确性，企业需要做到三点：一是量体手法规范化，通过建立企业内部的量体标准作业文件，对所量部位的起止点进行明确;二是基于量体标准文件，自主建立相对应的标准号型库;三是开发具有数据采集、数据录入、数据比对、数据分析、号型判断、号型归档、数据汇总等功能的智能化软件。通过采集大量的人体数据，为开展人体号型研究提供基础资料，这就是人体数据采集系统。

3） 量体数据处理系统。量体数据处理系统应具备对人体数据进行分析的能力，其主要功能包括统计、筛选、分析、甄别等。为使企业能更好地制造出合体且舒适的服装，该系统通过对不同地域、不同年龄段、不同职业人群的体形特征分析，建立起人体信息大数据库，为服装设计、大半与修版奠定基础[11]。

4） 智能设计研发系统。服装款式直接影响到市场认可度，因此，服装款式的设计工作受到企业的高度重视。服装设计包括着装环境考虑、主辅料选择、款式设计、颜色搭配与包装设计等。若要建立能够为设计者提供设计资源、高效的智能设计研发系统，在硬件与绘图软件的辅助下，还需要设计资料数据库的支撑。该系统还可以在款式设计的基础上对产品标准进行编制，为产品设计研发工作的产业化奠基。

5） 智能打版与裁剪系统。智能打版一般可再细分为排版、修版系统，把成品服装的各个部位拆成数个平面样片称为打版。服装由号与型组成，由排列组合的形式形成极大体量的号型数量称为排版，为其逐一建立版型不具可操作性。一般情况下，企业将对中间号版型进行建立，并以之为基础，结合服装不同部位间的数据关系，制定出样板的缩放规则，再通过计算机语言的程式化运算，形成同一版型下、不同号型的全套样板。排版是通过硬件、软件的结合，将打版所得的平面样片以降低布料损耗为原则进行排列优化的过程，以达到降低成本。除打版与排版外，建立科学而有效的修版规则，在特殊体型人群数量日益扩大的当下，打版与排版工序十分重要。以特体人群的需求进行修版，要建立在实践与经验的基础上，并通过计算机程序加以固化，形成特体修版规则。通过智能打版、排版、修版系统的运行，能有效降低布料损耗，提升企业对漏版的快速反应能力，降低生产过程中的漏版制作时间。裁剪是将排版完成的布料裁切成裁片。随着信息化时代的到来、智能化的高速发展，通过计算机裁床制作裁片已然成为趋势。

6） 智能缝制系统。智能缝制系统是智能化服装生产系统中的核心内容和投资金额最高的组成部分。智能缝纫系统由三个部分共同组成，分别为智能生产信息系统、智能缝制设备和智能吊挂系统，并协同发挥作用。智能生产信息系统可以为员工提供标准作业文件，为员工进行操作提供技术指导。智能缝纫设备是包括计算机平缝机、敷衬机、智能上袖机、自动钉扣机在内的自动化硬件设备。智能吊挂系统是一种辅助系统，也称之为智能传输系统，其主要通过内置生产管理软件，用于完成裁片与半成品的传输工作。智能吊挂系统由硬件与软件组成：其硬件部分包括支架、升降机构、主轨输送与电子元件;而軟件部分作为系统的核心，则需要具备数据采集、数据整理、数据分析、数据汇总的能力[12]。

7） 智能整烫系统。整烫是服装后整理加工环节中，非常重要的工序，对服装造型起到保型的作用。平面裁片须先后通过款式与结构的设计及缝制加工处理，最后还要通过归拔烫工艺，对服装进行定型，最终缝制成服装[13]。在成衣生产的工序中，服装整烫总体分为中间熨烫和成品熨烫两大类。中间熨烫即服装生产过程中的熨烫工序，是对平面裁片、衣片与半成品的修烫过程;成品熨烫即成品服装钉扣与包装之前的最后整理熨烫，是对成衣进行定型熨烫的过程。

8） 智能配送系统。服装产品品种多且号型杂，一般而言，一件产品就对应了几十种号型。因此，作为服装生产中最后的配送环节，公司的物流配送系统须具备高效灵活、配份准确、管理有效等特点。时装类产品具有极强的时效性，为能够有效提升市场占有率，物流配送的及时与准确起到关键作用。只有做到科学与高效地配送，真正对物流配送管理产生重视，使配送管理以企业的增值服务形式存在，才能实现市场占有率的提升。服装行业的配送系统由仓储系统和物流系统两部分组成。为了实现生产与仓储的无缝衔接，仓储系统采用RFID技术，建立起完整的产品编码体系。在智能物流系统下，实现从生产到仓储、从仓储到发货的全流程智能分拣与传输。其根据接收到的各供应链的成品信息与出仓计划，经由统筹分析，做到服装套装的自动匹配与智能仓储及按需按时出仓发货。

2.3 智能服装标准体系框架解析

将智能服装标准体系分为智能服装分类、智能服装安全性、智能服装关键技术三项，对每项内容进行精准解析，为制定智能服装标准奠定基础，如图2所示。

2.3.1 智能服装分类

智能服装根据功能不同可以分为以下几类：智能变色服装（光致、电致、热致、压敏、湿敏）、智能调温服装、智能防水透湿服装、智能变形服装（热响应变形、光响应变形、湿响应变形）、形状记忆服装（防烫保护服、防冲击服、可变形服装）、智能定位服装、智能监测服装、智能情绪香薰服。

2.3.2 智能服装安全性

智能服装的物理安全性包括材料使用安全性、电学安全性、电磁安全性、环境可靠性。智能服装的运行安全性包括数据备份与恢复、病毒的检测与消除、电磁兼容。智能服装的信息安全性包括保密性、完整性、可用性、抗抵赖性。

2.3.3 智能服装关键技术

1） 柔性传感器。传统的传感器是一种由敏感元件、转换元件和测量电路3部分组成的，并能将非电量信号按一定规律转换成便于处理的电信号并将其输出的器件。由于智能服装和可穿戴技术的广泛应用的促使下，传感器逐渐向柔性化、智能化、微型化和集成化的方向发展。按转换原理分类，可将传感器分为如柔性压力传感器、柔性温度传感器、柔性湿度传感器、柔性气体传感器、柔性离子传感器、生物电干电极。

2） 功能纺织品。功能纺织品是组成智能服装与服饰的重要部件之一。功能纺织品包括很多，如柔性加热织物、相变调温织物、温致变色织物等。

3） 柔性储能器件。在智能服装兴起的促使下，柔性可穿戴能源储存及转换器件变得极为重要。相比笨重的传统储能器件，柔性储能器件集微型化和功能化于一体，更适合用于为服装提供能源储存与供给。根据能量储存器件和转换方式的不同，将其分为太阳能电池、摩擦电发电机、热电发电机、锂离子电池、柔性超级电容器等[14]。

4） 柔性显示技术。柔性显示部件是智能服装服饰与用户交互和信号输出的一种重要手段。包括柔性显示器、柔性屏幕。柔性显示器是在塑料薄膜、金属薄片等柔性基材上制备具有可挠曲性的平板显示器件。柔性屏幕是可弯曲、具有柔韧性的电子屏幕，其由背板和前板两部分组成。

5） 仪器与标准。新型检测仪器和检测方法对于智能服装与服饰的技术创新和产品质量改进具有重要推动作用。目前，与智能服装与服饰相关的检测方法和产品性能检测仪器还很缺乏，尤其是标准化的测试仪器。标准化对于智能服装与服饰的健康和可持续发展至关重要。

3 智能服装标准体系制订的思考和研究

3.1 智能服装技术思考

1） 人体生理信号监测技术。智能服装是在传统服装技术的基础上，与人体生理信号监测技术相结合。因此，也对人体生理信号监测技术提出了新的要求：监测速度与监测结果。在监测速度上，智能服装要能够利用服装内置的人体生理信号监测装置与相应的程序算法，达到实时监测与数据处理，以生成即时数据;在监测结果上，智能服装的人体生理信号监测的数据收集过程与数据分析过程须安全可靠，并保证监测所得数据的准确性。因此，人体生理信号监测的即时性与准确性成为了整体技术的要点。而进一步制定数据标准、进行数据交互、保障数据安全与用户隐私等问题，都将建立在这一技术要点之上[15]。

2） 传感元件与服装平台集成技术。为与服装形成良好结合，用于智能服装的电子元件须满足柔性化与微型化的特征，如柔性电极、柔性传感器、柔性电路等，但目前这些电子元件的集成技术还未形成规模化生产，仍处于实验室阶段。同时，这些电子元件还需要满足基本的服用性能，如续航时间长、可洗性、穿着舒适性与服装美观性等。如心电监测等一些人体生理信号监测项目的传感元件的放置精确度亦十分重要，在设计时，须充分考虑人体的可穿戴面积，充分考虑消费者体型不同而导致传感元件与人体部位错位，不应为消费者穿着带来负担。常见的解决办法有：选择在运动过程中人体与衣物相对静止或相对运动较小、且体表面积大的区域安装传感元件。

3） 信号处理及系统通信技术。随着半导体行业与计算机技术的快速发展，监测技术逐渐无线化，而传感元件也逐渐集成化。通过信号端口的集中整合与无线信号传输的应用，智能服装上的导线数量将大幅减少且人体生理信号监测也更为便捷。同时，端口的集中整合还有利于后期的新功能的添加与扩展。因此监测技术的无线化与传感元件的集成化也是产业的发展趋势，也是技术难点。

4） 服装与皮肤之间的动态作用研究。在活动过程中，人体与服装之间会有相对的滑移产生，而这一滑移与活动过程中的接触压力变化，将直接影响人体生理信號监测的稳定性与准确性。因此，为使智能服装具备稳定性与实用性，研发一种可减小皮肤与传感元件相对位移的传感元件或传感元件的固定方式极为重要。

5） 高新技术的产业化。智能服装的发展与电子传感元件与数据传输系统的集成化和无线化密不可分，这与半导体、计算机行业等专业紧密相关，需要大量的专业人才投入研发，而数据分析的软件也需要专业人员的维护。正因如此，智能服装大都价格不菲，阻碍了其普及与推广。目前，由于成本无法降低、市场未充分打开等原因，智能服装的先进成果仍主要来自科研院校与研究机构等，如来自意大利米兰理工大学的传感编织内衣织物等。

3.2 智能服装技术研究方向

1） 产品安全问题。智能服装的安全性主要体现在三个方面：物理安全、运行安全、信息安全。智能服装首先是服装，其安全性涉及材料本身的安全性、服用性能等。智能服装也是电子产品，其安全性涉及用电安全、环境可靠性等。而对于智能服装，完整而规范的智能服装测试方法与产品标准仍未建立，其质量安全无法得到保障[16]。同时，在物联网、大数据和云计算这些技术快速发展的背景下，人们的信息安全正在面临越来越严重的挑战。智能服装服饰保存有用户个人基本信息及其健康指标信息，并且实时接入到互联网，而人们普遍未对智能穿戴设备等建立起防范意识，因而面对个人信息泄露时无法有效防范。国家有关部门也尚未制定专门针对智能可穿戴设备的行业标准与相应的安全规范[17]。

2） 数据分析的准确性。智能服装的人体生理信号监测是通过附着于人体的电子传感器获取数据与分析来完成的，但同样的数据样本，在对应人体不同的使用环境时，其判断的结果是不同的。因此，在监测过程中，如何通过大数据快速、准确地判断被监测者所处的使用环境，也是行业未来面临的一大技术挑战。

3） 耐久性。智能服装首先是服装，定期需要进行洗涤。而内置的传感器等电子元件组成的智能化系统也要能满足水洗、搓揉、拉伸、压缩、弯曲等性能要求。而这一智能化系统中的任一电子元件损坏，都有可能使该服装丧失智能功能，影响消费者的穿着体验。

4） 舒适性。智能服装仍处于新兴阶段，其本身涉及多学科领域。目前，智能服装以实现功能为主，由于学科之间的融合程度较低，其作为服装的部分服用性能，如穿着舒适性，做出了巨大让步。内置的电子元件与传感器的柔性化程度较差，使用者能明显察觉到异物感。而为了实现数据采集的准确性，内置电子元件与传感器的智能服装通常为紧身衣为版型进行剪裁，不仅降低了使用者的穿着舒适性，甚至阻碍了用户的一般日常活动。

4 结 论

标准是产业改造提升的基础，是贯通科研、生产、应用三者的桥梁，标准化在保障产品质量安全、促进产业转型升级、经济提质增效和服务外交外贸等方面起着至关重要的作用。通过梳理现有智能服装相关体系和智能服装标准体系框架，分析智能服装的技术难点和技术挑战，为建立健全顶层设计和系统布局，带动智能服装行业的全面提升，规制和引领智能服装全产业链，进而推动经济社会发展，提出以下建议。

1） 对服装领域智能标准体系和智能服装标准体系相关内容进行完善和明确，为智能服装标准制定奠定基础，也能规范产品在市场上的辨识度，形成统一、合理的机制。

2） 加强对智能服装特殊性能的评估，建立合理、可操作、

可重现性的方法标准及相应的评价指标。

3） 通过对功能性和智能服装服饰标准化技术难点和技术挑战的提出与研究，后期完善规范智能纺织品质量的标准、统一测试方法、量化指标、评估安全要求，可引导智能服装行业的可持续发展。

4） 为规范和加强市场良性导向，联合监管部门、生产企业、高等院校、研究机构、消费者等，形成合力，不仅规范市场，也能集结多方力量对智能服装的开发和研究。

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