ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
ЦИФРОВАЯ ТРАНСФОРМАЦИЯ В ЛЕГКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Яхьяева Нигина Рустамовна
магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет,
РФ, г. Казань
Яхьяева Нозима Рустамовна
магистрант, Казанский национальный исследовательский технологический университет,
РФ, г. Казань
DIGITAL TRANSFORMATION IN LIGHT INDUSTRY
Nigina Iakhiaeva
Graduate Student, Kazan State National Research Technological University,
Russia, Kazan
Nozima Iakhiaeva
Graduate Student, Kazan State National Research Technological University,
Russia, Kazan
АННОТАЦИЯ
В статье основное внимание уделяется стратегиям внедрения и применению этих цифровых технологий, которые также связаны с индустрией 4.0 или тенденцией четвертой промышленной революции. Ожидается, что в ближайшем будущем эта тенденция окажет огромное влияние на легкую промышленность. Во статье также рассматриваются недавние исследования по применению популярных цифровых технологий в легкой промышленности, а также представлены перспективы, проблемы и рекомендации, связанные с этими технологиями. Основной научный вклад этой статьи заключается в предложении модели для каждой из технологий, которая принесет пользу исследователям, производителям и потребителям в сфере легкой промышленности.
ABSTRACT
The article focuses on strategies for the introduction and application of these digital technologies, which are also associated with industry 4.0 or the trend of the fourth industrial revolution. It is expected that in the near future this trend will have a huge impact on the light industry. The article also examines recent studies on the use of popular digital technologies in light industry, as well as presents prospects, problems and recommendations related to these technologies. The main scientific contribution of this article is to propose a model for each of the technologies that will benefit researchers, manufacturers and consumers in the field of light industry.
Ключевые слова: легкая промышленность, цифровые технологии, компьютерное зрение, 3D-печать, цифровая печать, компьютерное зрение.
Keywords: light industry, digital technologies, computer vision, 3D printing, digital printing, computer vision.
В последние годы легкая промышленность стремительно развивается. Как размер предприятий, так и фактическая численность кадрового состава, задействованного в производственных процессах, увеличивается год от года, конкурентоспособность отрасли постоянно повышается. В ходе быстрого развития легкая промышленность также сталкивается с проблемами, накопившимися за длительный период времени. Во-первых, необходим поиск инновационных способов развития отрасли. Стоимость продукции низкая, а ключевые технологии и оборудование в основном зависят от импорта. Во-вторых, необходимо скорректировать промышленную структуру [6, c. 2687]. Многие продукты легкой промышленности относятся к низкому и среднему классу, а не к высококачественным и с высокой добавленной стоимостью. В-третьих, задача энергосбережения и сокращения загрязнения окружающей среды является все более и более актуальной. В-четвертых, существуют серьезные проблемы, связанные с качеством продукции легкой промышленности. Система гарантии качества продукции еще не полностью создана, а осведомленность предприятия о безопасности качества слаба, и время от времени происходят несчастные случаи на производстве.
Продолжающийся сдвиг образа жизни людей и рынков розничной торговли в сторону различных организационных моделей свидетельствует о том, что применение цифровых технологий в настоящее время находится в центре современных дискуссий и научных статей, охватывающих широкий спектр дисциплин, варьирующихся от гуманитарных до естественных, инженерных и технологических. Таким образом, прогнозируется, что применение цифровых технологий, таких как 3D-печать, цифровая текстильная печать, радиочастотная идентификация и компьютерное зрение, заметно изменит промышленные системы легкой промышленности [1-4].
Цифровые технологии основаны на оцифрованных методах производства, которые включают использование цифровых файлов, автоматизированного проектирования, автоматизированного производства, языков программирования, датчиков, серверов, электронных сигналов и т.д. Возможности этих технологий для создания устойчивого будущего побудили производителей и розничных торговцев в сфере легкой промышленности трансформировать свои цепочки поставок с использованием этих технологий [2].
Далее обратимся к анализу основных особенностей цифровых трансформаций легкой промышленности.
1. 3D-печать
3D-печать можно охарактеризовать как технологию компьютерного проектирования / компьютерного производства, при которой компонент или все вещество изготавливается послойно на основе цифровой 3D-модели с использованием жидких или жестких материалов. 3D-печать – это аддитивный метод производства, который способствует созданию экономически эффективной, устойчивой и новой технологии производства, основанной на дизайне одежды. Исследователи также предположили, что эта технология потенциально может улучшить быстрое прототипирование, экологичность и минимизацию затрат по сравнению с традиционными методами [4, c. 121]. Предварительная обработка и постобработка являются двумя основными фазами метода 3D-печати. Преимущество быстрого прототипирования и одноступенчатой производственной системы сокращает время выполнения заказа и позволяет персонализировать или массово настраивать продукцию. Следовательно, это побудило текстильных технологов, модельеров, розничных торговцев и производителей внедрить эту новую технологию в легкую промышленность.
Наиболее часто используемым сырьем для производства нитей, необходимых для 3D-печати, являются акрилонитрилбутадиенстирол, полимолочная кислота и поливиниловый спирт. Технологии 3D-печати, применяемые для производства товаров легкой промышленности, могут быть разделены на [5, c. 238]:
- стереолитографию;
- селективное лазерное спекание;
- струйную печать.
Стереолитография включает в себя использование фотополимерной смолы на основе жидкого пластика и ультрафиолетового (УФ) лазера, где УФ-лазер применяется для отверждения объекта, образующего слои. Селективное лазерное спекание включает в себя взаимодействие между лазерным лучом и порошком для печати любых типов объектов на основе полимеров, металлов, керамики и композитов. При моделировании плавленого напыления тонкую производственную нить в форме проволоки расплавляют внутри сопла и выдавливают через ее головку на печатающий слой путем формирования слоев. При струйной печати жидкие чернила нагреваются с образованием пузырьков в резервуаре для чернил, которые выталкивают каплю чернил через бесконечно малое отверстие печатающей головки.
3D-печать позволяет специалистам легкой промышленности создавать индивидуальный дизайн одежды, обогащать требования дизайнера к дизайну, обеспечивать более короткие сроки выполнения заказа и сокращать потери материалов по сравнению с обычным производственным процессом, а также повышать качество продукции [3]. Кроме того, технология 3D-печати позволяет дизайнерам применять автоматизированное проектирование и изготовление для создания сложных и гибких конструкций.
Непрерывный прогресс в исследованиях по сочетанию мягких волокон с нитями сможет повышать популярность 3D-печатных изделий среди потребителей. Дополнительная деталь, напечатанная на 3D-принтере, может широко использоваться при производстве спортивной обуви, умной одежды с датчиками, спортивного снаряжения и медицинского текстиля. 3D-печать также может быть использован для изготовления противопожарного снаряжения и другой защитной одежды. Инженеры НАСА разработали ткани при помощи 3D-печати, которые могут обеспечить защиту от суровых условий в космосе [6, с. 2690].
2. Цифровая печать
Цифровую печать можно определить как метод струйной печати с использованием красителей на ткани. Этот метод печати также называют прямой печатью на одежде, поскольку рисунки меньшего размера могут быть напечатаны непосредственно на одежде [3]. Рынок цифровой печати в настоящее время изобилует различными типами новых ингредиентов и технологическими разработками, которые оказывают влияние на весь мир. С помощью цифровой печати можно получить больше дизайнов и цветовых вариантов за более короткое время, чем при традиционной печати. Самое главное, что нет никаких цветовых ограничений для создания мелких деталей и эстетичных узоров [3].
С помощью цифровых печатных машин можно создавать специальные дизайны со слишком маленькими повторяемыми размерами, высоким разрешением, тонкими линиями, сложными, мягкими или фотографическими узорами и большим разнообразием цветов. С помощью цифровых печатных машин производители могут создавать рисунки с высоким разрешением до 1200 точек на дюйм, что в 2-3 раза выше, чем при традиционной печати. С помощью цифровой печатной машины можно печатать тонкие линии размером 20-30 микрон. Программы графического дизайна используются для создания полутоновых цветов с различиями в плотности от 0 до 256 уровней. Это позволяет получить 90% фактических уровней с помощью цифровой печати, в то время как традиционная печать позволяет достичь 40-50%. Таким образом, цифровая печать обеспечивает превосходное цветопередачу, точность размеров и более быстрый, но в то же время более дешевый процесс проектирования.
Процесс начинается с разработки шаблона с использованием Adobe Photoshop, Adobe Illustrator, Ramsete и Corel Draw [2]. Затем ткань предварительно обрабатывается с использованием загустителя, кальцинированной соды, соли и мочевины. Затем предварительно обработанная ткань подается в машину и чернила застывают. Дизайн отправляется на компьютер через подключенный сервер. Как только оператор запускает машину, дизайн начинает печататься на ткани. После печати ткань подается в пропарочную машину в случае хлопчатобумажной ткани, напечатанной реактивными чернилами, или в машину для отверждения/сушки в случае полиэфирной ткани, напечатанной дисперсными чернилами.
Цифровая текстильная печать в настоящее время широко используется в рулонной печати на ткани, печати на панелях одежды и даже в электронной текстильной печати. Ткань с цифровой печатью также можно использовать в качестве баннера [1, с. 1650]. Эффективное внедрение фотоэлектрических тонкопленочных элементов в носимый текстиль или одежду тесно связано с концепцией потребительской моды. Технология прямой цифровой печати на текстиле позволяет пользователям печатать рисунки непосредственно с компьютера на ткани. Применение цифровой печати позволяет изготавливать самые разнообразные предметы одежды из различных типов напечатанных небольших партий тканей, что устраняет необходимость использования большого объема ткани. Лист ткани с цифровой печатью также может быть использован для изготовления обуви по низкой цене [5, с. 330].
3. Компьютерное зрение
Компьютерное зрение представляет собой отрасль искусственного интеллекта, которая использует входные изображения, чтобы заставить компьютер понимать и прогнозировать реальный мир на основе заданных данных. Развитие техники компьютерного зрения показало растущую перспективу в области робототехники и позволило роботу обладать зрительными способностями, почти идентичными человеческим. Обобщенная версия техники компьютерного зрения содержит особенности как методов обработки изображений, так и методов распознавания образов. Эволюция техники компьютерного зрения также внесла значительный вклад в обнаружение дефектов. Растущая важность управления качеством вдохновила исследователей на проведение экспериментов по автоматическому контролю ткани в режиме реального времени и обнаружению дефектов на ткацком станке с использованием компьютерного зрения [3].
Исследователи используют различные методы обработки изображений и классификации изображений, используемые в автоматическом обнаружении дефектов текстиля до настоящего времени. Эти методы можно разделить на пять подходов – структурный, статистический, спектральный, основанный на моделях и основанный на обучении. Структурный подход рассматривает текстуру поверхности изделия как важнейший элемент текстурных примитивов. Статистический подход использует статистические выражения для анализа и идентификации текстурных структур на основе классификации поверхности продукта. Спектральный подход, как правило, предназначен для обобщения базовой текстуры, обеспечиваемой правилами пространственного расположения. Подходы, основанные на моделях, помогают в идентификации и синтезе текстуры. Подход к обучению сформулирован с использованием контролируемой техники, которая делит текстуры на две категории изображений с дефектами и без дефектов [4, с. 121]. Технологии компьютерного зрения могут использоваться в разработке системы для обнаружения дефектов трикотажных тканей, таких как дыра, масляное пятно, сброшенные стежки и узел, с использованием методов обработки изображений и извлечения признаков и обнаружения дефектов ткани.
В завершении хотелось бы отметить, что применение цифровых технологий в производстве легкой промышленности расширяется день ото дня. Производителям необходимо внедрить эти технологии, чтобы сделать свою цепочку поставок более эффективной, чем раньше. Применение этих технологий в странах, ориентированных на экспорт, поможет производить высококачественную ткань в короткие сроки. Также появятся новые рабочие места в текстильной и швейной промышленности. Цифровые технологии, описанные в данной статье, также помогут производителям текстиля внедрить эти цифровые технологии в свою цепочку поставок текстильного производства. Применение цифровых технологий будет полезно, так как они исключают чрезмерную зависимость от ручного труда, что позволит снизить себестоимость производства. В то же время существующая рабочая сила может быть обучена необходимым техническим навыкам, что создаст новые возможности трудоустройства на рынке. Применение этих технологий также обеспечит устойчивые процессы производства текстиля за счет сокращения потерь ткани и повышения качества. Эти технологии также принесли бы пользу производителям товаров легкой промышленности в период после COVID-19, изменив существующие модели цепочек поставок. Применение 3D-печати, цифровой печати и компьютерного зрения поможет не только сократить время и затраты на производство, но и повысить эффективность цепочки поставок и общую прибыль. Эти технологии также многообещающи с точки зрения обеспечения устойчивости.
Список литературы:
- Батырбекова Ж.К. Перспективы цифровизации производственных процессов в легкой промышленности // Инновации. Наука. Образование. 2022. №35. С. 1648-1656
- Зубрицкая, И.К. «Индустрия 4.0» и предпосылки ее применения в отечественной промышленности [Электронный ресурс] / И.К. Зубрицкая // Наука и инновации. 2018. №185. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/kontseptsiya-industriya-4-0-i-predposylki-eeprimeneniya-v-otechestvennoy-promyshlennosti (дата обращения: 20.11.2022).
- Никитин А.А. «Индустрия-4.0»: концептуальные вопросы цифровизации в легкой промышленности [Электронный ресурс] / А.А. Никитин, Ю.А. Левин // Инновации и инвестиции. 2019. №1. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/industriya-4-0-kontseptualnye-voprosy-tsifrovizatsii-v-legkoy-promyshlennosti (дата обращения: 20.11.2022).
- Сергиевич Т.В. Предпосылки и тенденции трансформации цепочек создания стоимости в условиях роботизации: на примере легкой промышленности. Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2021. №3. С. 120-128
- Щербачева Л. В. Цифровая трансформация производства в легкой промышленности // Вестник Московского университета МВД России. 2022. №1. С. 328-332.
- Wang B. Z., Chen Y. The Effect of 3D Printing Technology on the Future Fashion Design and Manufacturing. 2014. vol. 496–500. pp. 2687–2691