你想造芯片美国人想缝衣服

发表时间: 2024-01-12 16:45:37 来源:酥饼机系列

  根据麦肯锡2019年的报告估算,全球服装业务的价值大约在1.7至2.5万亿美元之间。这在某种程度上预示着服装产业接近全世界汽车3万亿美元,而远超于了芯片6000亿美元的产值。

  当国内上下同热、压倒性地关注芯片问题的时候,其实忽略了服装业才是中国制造最重要的基本盘。从2001年中国加入WTO到现在,纺织服装业也是中国最赚钱的行业之一。根据纺织协会的数据,在2018年之前中国外贸顺差中有75%是来自这个行业。

  那些对服装行业产生放任甚至轻视态度的人们,可能并不太真切了解这个古老的行业对于中国这样一个大国的价值。

  人们总是认为服装是一个低价值低技术的行业。这种认识来自一个流传已久的古板印象。相比芯片、汽车等高度自动化产业而言,这个庞大行业的确是非常手工化的。尽管纺织厂的出现和缝纫机的发明,使得服装业是工业化的急先锋。但是,它在此后的百余年发展中却是步履蹒跚。织物的制造高度依赖人工,然而这样看上去低技术的行业,对于不发达国家的发展,却是至关重要的。这正是欧美日放弃的行业。大量非自动化环节,使得服装业一直被排除在发达国家的保留产业清单之中。美国很早就开始将这种劳动强度很大的产业转移到国外。而劳动力成本高昂的美国和欧盟,成为了全球最大的服装进口国,根据《2021年世界贸易统计评论》,美国和欧盟每年支出都超过1300亿美元。目前在美国购买的服装中,可能只有2%是美国制造的。

  中国是服装制造大王,但这几年越南、缅甸、墨西哥都在抢夺这门生意。有些人会抱着无所谓的态度,认为服装制造就是游牧产业,就是合该在全球劳动力洼地转悠。如果考虑到中国地区产业呈现厚薄不匀的“千层饼”形态,这样的产业对中国依然是着迷的。更不要说,服装行业也有很多高技术成分。上海长胜科技的冷转印的无水印染技术,正在成为东丽、耐克和阿迪达斯争抢的对象。

  最近两年,又有新的国家开始对这块市场虎视眈眈。这一次是美国,试图重新捡回这门古老的制造业。

  服装行业对于机器人而言,最大的难点在于面料的柔软性,对于机械手而言很难把握。大多数织物都很容易弯曲,这在某种程度上预示着缝纫过程中大多数织物要一直地校正,才能确保对齐。对于人手而言,这是最简单的活儿。但对机器人而言,这种触觉最难掌握。

  传统上刚性精密工业自动化的夹具与不可预测的柔性织物之间,有着天生的界面接触的矛盾。刚性与柔性的贴合是最难的。行业一直试图通过制造复杂的机器人系统来克服织物加工的复杂性,如柔性机械手、视觉系统、夹持器等。这条路并不顺利,而且每更换衣服和工序,就需要调整夹具和软件。

  于是,美国缝衣服的机器人一直在跃跃欲试。2012年就出现的Software自动化公司,奋力开发自动缝衣服的机器。后来还有Sewbo公司也加入进来。由于人工智能大发展的时候,传感器也在助力机器人手指变得更敏感。这两家公司最近两年都有不俗的进展,正在一点点啃噬那些难点。

  跟Software公司专注于缝制机器和传感器的改进不同,Sewbo反其道而行之。它并没有把机器人做得像织物一样复杂,而是把织物做得像金属片一样简单。Sewbo采用了一种水溶性热塑性的无毒聚合物,可以暂时使织物变硬。聚合物可以像纸板一样,被缝制其中。这样,现有的工业机器人就可以像处理硬纸板一样,自由裁剪“制作”服装。完成之后,使用普通热水洗涤成品服装,就可以去除硬化剂,留下缝合严密的柔软服装。

  服装装配的每一步都被整合成一长串的个人动作,由人类和机器人完成。缝制裤子是一个复杂的过程,涉及60道不同的工序。一条牛仔短裤则需要40步。而在一条牛仔裤上缝制胯部裤裆也是一项复杂的工作,一名工人要花上几个月才能掌握。今天牛仔裤的缝制,只有四分之一的工作自动化。

  Sewbo创始人认为,至少还有三分之一的工序能轻松实现自动化。而剩下的部分,就要人和机器人共同完成,协作机器人将会继续大放异彩。就这样,人工智能、3D打印和聚合物技术,在一个非常不可能的行业中得到了结合。水溶性的热塑性聚合物,物体姿态估计,加上先进控制,这种跨界的组合,有可能是在未来十年里,通过机器人来重塑美国的服装制造业。

  或者服装自动化的转折点,真的已经到了。深圳速英科技和深圳梭芯智能,是中国在服装制造机器人领域的两家重要企业。而德国人也想把服装制造带回欧洲本土。将生产转移到更靠近销售市场的地方,已经是全球化的必然趋势。机器人纺织品制造商确信,如果依靠机器人技术,欧洲纺织品生产商与来自低成本国家的竞争对手相比,也有一定胜算的机会。

  在通常的服装生产中,大约40%的劳动力成本都是在缝纫前加裤袋或衣领这样简单的操作中发生的。这种体力劳动对人类雇员来说是单调的,对公司来说也不经济,特别是在欧洲的高工资国家。没有数字化和自动化等现代技术,这种生产是不可能的。

  而现在,欧洲的时尚公司C&A正在与莱茵应用科学大学、北威州纺织学院、亚琛工业大学和初创公司如机器人纺织品进行合作。KUKA的小型机器人和专门设计的夹持器,自动从按尺寸裁剪的布料堆中取出织物层,并将它们逐个送入下一个生产步骤。德国也在积极努力跟上服装业自动化的潮流。

  美国两个缝制机器人的公司,并不是孤单在作战。它们背后是美国制造的大系统的补给。

  美国国防部实际上并不仅仅忙于制造武器,而且也是将服装制造搬回美国的热心拥抱者。根据法律,美国军服必须在美国境内生产。军装市场也是巨大的,目前市场超过20多亿美元,这是美国缝制机器人技术的最先进的试验场。然而,这并不是国防部的全部价值。美国国防部所起到的另外的组织连接作用,则被悄悄地忽略了。

  从大学实验室到企业商业化的这段中间地带,是创新最容易夭折的地方。这被称为“创新死亡峡谷”。中国产学研总是让人觉得乏力,是因为绝大部分科技成果都倒在这片死亡峡谷里。这实际上也是全球科学技术转化所碰到的难题。未解决创新死亡谷,美国在2014年就创立了第一个3D打印创新研究院,并在此后三年,创立了15个创新研究院。这些研究院分别由美国能源部、商务部和国防部所主导。国防部占据了多半,位于匹兹堡的先进制造机器人ARM研究院,正是国防部所主导。而ARM研究院,对缝制机器人情有独钟。

  2023年,ARM机器人研究院资助了11个项目,机器人3D服装缝纫是其中之一。跟往常一样,国防部以甲方身份,介入了项目的评审。项目旨在通过在三维空间中自动化缝纫来增强人类操作员与服装组装相关的常见行为,如拾取、对齐和缝制等具有复杂三维形状的工件,进一步巩固原有的机器人缝纫技术。该系统将边缘AI计算引入物体姿态的估计,而将高级控制用于三维缝纫。这些缝纫,进一步而言就会应用于航空航天的柔性材料缝制上。波音、洛克希德马丁已经在这里等候。

  在这里,西门子自动化公司是最重要的玩家,它试图将柔性自动化引入到服装行业中去,这是一个对未来蓝海市场的投资。西门子自动化技术,已经助力美国缝制机器人公司完成T恤底部的圆形自动缝合。机器人缝制军服裤子的口袋,已经完全自动化。而且,工厂还可以自动编程,让双手机器人从一堆衣服中拿起一件衣服,动态读取其形状,然后将其插入自动底部卷边机。

  牛仔裤李维斯、小型军服制造商蓝水防务公司等,都是这个创新项目的参与者。引人注目的是,这一个项目里居然还有一家越南牛仔裤制造商Saitex,它在美国也设立子公司。这一点让人很吃惊,在面向未来的全球化再分工的过程中,越南比任何一个时间里都更有自信地抓住了全新的机会。

  最重要的主角当然是机器人。Sewbo缝制机器人公司,在多年参与美国ARM先进制造创新院的项目之后,慢慢的变成了机器人缝纫的关键供应商。

  这背后都是美国军方的影子。除了ARM之外,还有一家先进功能纤维AFFOA创新院,也在推动美国缝制机器人的项目。这同样也是由美国国防部所支持的研究院。这家创新院没有设立在纺织专业最强的北卡大学,而是放到了麻省理工学院。这在某种程度上预示着在美国军方眼里,未来的纺织行业将更多拥有电子属性,而非传统纺织业的特点。未来的纤维将具备智能纤维的特点,芯片将像纺织一样缝制在服装里,形成电子服装。每个背包,每件衣服,本身就是一个通讯和能源的载体。这正是先进功能纤维AFFOA创新院的研究方向之一。而先进功能纤维AFFOA研究院,跟先进机器人ARM研究院,则很早就开始交叉合作,一同研究缝制自动化的问题。Sewbo让面料变得像纸板一样的热塑料技术,也正是在AFFOA的资助下所开发的。

  奇思妙想有很多。如莱斯大学,正在试图把纺织品变成气动计算机,将纺织品的舒适性与传感器和电子设备的功能相结合。它的动力来自空气的流动,织物结构则构造成跟电脑一样的0和1电路门进行逻辑判断。而大小约为一平方英寸的执行器小阀门,则被层压到纺织品中,就像一个扣子一样,洗涤也毫无影响。这在某种程度上预示着这些电子服装将成为一个可控制电路的执行器,进行意图识别和驱动控制。这对残疾人尤其重要。当你要举手的时候,服装就会自动识别意图,帮助你抬起手臂。

  Software自动化公司是来自佐治亚理工大学先进技术中心所孵化的项目,但它同样得到了美国国防部的支持。美国国防部高级研发局DARPA,非常倾心于这一个项目。同样意外的是,全球最大的零售公司沃尔玛也是它的早期天使投资者。而Seobo的创始人则根本不是自动化出身,而是一个经济学教授。

  服装制造业是一个过去没太多创新的经济部门。而ARM创新研究院,则让美国少数不多的缝纫机公司亨德森、自动化公司西门子、初创机器人Sewbo公司做联合开发。牛仔裤李维斯是时尚服装的机器人缝制测试场,而美国军服提供商蓝水防务公司也成为整个创新链条的终极一环。

  然而,美国创新院的投入并不多。机器人3D缝纫的项目,政府出资加上1:1的配捐也就是800万元人民币的样子。这是一个值得国内深思的现象,国内经常会抱怨课题经费都是撒胡椒面。但从美国制造创新研究院的做法来看,它们就是撒胡椒面搞创新。它的特点,就是花小钱办大事。创新,源自大工程组织所释放的活力。

  与其说,美国国防部是一个大金主,不如说它是一个大工程的组织协调者。它在精心调动各种组织之间的活力,释放所展现的能力,体现了一个大工程组织所需要拥有的系统性。它将分散的、有不一样利益诉求的各个企业拧成了一股绳。它对组织化反(组织之间的化学反应)的贡献,远超于了它所提供的有限资金。

  自2018年以来,美国先进机器人ARM创新院,已完成了六个项目,明显提高了机器人缝纫的技术水平。而缝制机器人,也在像婴儿的成长一样,迎风长大。当人们把热切的目标,盯着波士顿机器人每年都在炫酷地长本领的时候,美国缝制机器人也在慢慢的变成熟。还可以说,波士顿大狗其实并没有缝制机器人那么实用,后者慢慢的开始进行越来越复杂的操作,如布料的姿态识别、缝边、织物熔合、口袋设置和弯曲缝合等。

  像李维斯这样的商业公司,像蓝水防务这样的国防部军服供应商,以及像亨德森缝纫机公司,像Software和Sewbo的缝制机器人公司,都在共同将自动缝制能力整合到他们的流程和产品中。假如没有美国国防部的串接,假如没有美国机器人和纤维创新中心的技术上的支持,这一切,都不可能发生。

  这些创新交叉网络,给致力于缝制机器人的Sewbo和Software带来了巨大的创新养分。这样下去,自动缝衣服这事情,迟早会被美国机器人啃下来。而美国国防部热心于缝衣服,就为了重新改写传统制造业。服装制造的机器人和自动化的进步,使得美国保持供应链的安全性和连续性。一旦突破,它甚至有可能以反向输出的姿态,重塑全球制造业格局。

  彼时,中国制造的基本盘会如何呢?很显然,中国也需要在优势行业用创新工艺重新加固。制造无低端,民生无小事。国内创新中心也很多,不知道大家是否能看得上缝衣服这样的事情。制造并非只有卡脖子一个视角,芯片攻坚很重要,传统制造攻坚也不可缺。创新视角和资金的支持,哪里都需要。制造并不适合热火朝天的百米冲刺的激动场面,很多时候更需要马拉松般的理性的安静。

  当美国野心勃勃地试图颠覆这个万亿美元市场的时候,不知道支撑起万亿美元市场的中国制造,是不是已经听到了大洋彼岸越来越响的缝纫机的声音。

  作者简介,林雪萍,北京联讯动力咨询公司总经理,上海交大中国质量研究院客座研究员



相关产品