国家级平台入局智能制鞋成型产线！将带给业界哪些惊喜变化？

国家级平台入局智能制鞋成型产线！

将带给制鞋行业哪些惊喜和变化？

国家级科研大平台

用“中国大脑”装备“中国鞋业制造”

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前言

最近两年，受到疫情以及外部国际形势变化的影响，国内鞋业界受到了极大冲击，众多鞋企纷纷遇到了订单萎缩、利润降低，年轻人不愿意下传统车间等问题，国内知名大型鞋企在面临这些严峻问题的时候，选择了积极拥抱数字化、自动化、智能化的制鞋产线以应对市场剧烈波动及劳动力的变化。

目前，是否引进自动化产线、如何消化、用好自动化产线，已经成为了所有鞋企都需要去了解和考虑的一个问题。然而，目前市面上的进口产线动辄千万的设备单价和长周期的技术服务，让大部分鞋企老板望而却步；另一方面，近5年以来，虽然国内有10余家科研机构、国企及民企参与了制鞋成型产线的研发和制造，但是由于种种原因，却鲜有成功案例，反而留下了很多烂尾工程，给制鞋企业的尝鲜者带来无尽的烦恼。

因此，当我们听说市面上有一家自动化公司的制鞋成型智能产线，在2022年连续拿下三个不同品类的智能制鞋产线的样板工程（一个是劳保鞋领域，一个是Nike的代工体系，第三个是军鞋领域），同时已经批量生产的时候，不禁吸引了我们的目光。

近期，环球鞋网主编带着一颗好奇心，拜访了这家略带神秘色彩的公司——泉州华数机器人有限公司。

泉州华数机器人有限公司

前瞻动向，励精图治

国家级科研大平台入局鞋业智能成型产线

武汉华中数控股份有限公司

“华数机器人”是华中数控在机器人版块的品牌，分别在佛山、重庆、深圳、东莞、宁波、苏州、泉州、南宁等地设有子公司，华中数控集团是集数控系统、机器人产品研发、制造、集成应用于一体的国家高新技术企业。其旗下的华数机器人公司，在国内市场占有率在国产机器人中名列前茅，有数以万计的工业机器人服务于3C、汽车、新能源、光伏、军工等领域。

2016年，泉州华数机器人有限公司和华中科技大学在泉州的研究机构“泉州华中科技大学智能制造研究院”（以下简称“泉州研究院”），在与鞋企深入交流的过程中，前瞻了传统制鞋业转型升级的需求，开始组建“鞋业智能产线”的研发团队。先后邀请了中国工程院段正澄院士及其专家团队、国家数控系统工程技术研究中心以及来自华中科技大学机械学院等智能制造领域的专家一起参与研发，由此迈进了鞋业的智能制造领域，掀起了制鞋成型自动化产线研发、应用的热潮。

泉州华中科技大学智能制造研究院

制鞋成型自动化产线的研发是从硫化鞋开始的。从项目立项到第一代的产线正式上线使用，研发团队与鞋企相关人员通力配合，一起摸爬滚打了一年零六个月的时间。为了加快研发进度，团队把办公室设在制鞋车间里，对鞋类生产过程中的技术标准、工艺特点、材料类别、技能要点等核心内容，进行了数字化提取与分析，通过多方位、多维度、多层面的专业研究，围绕硫化鞋的工艺梳理出相应的技术路径，完成了硫化鞋成型智能生产线整体规划设计、功能化单元设计、产线控制系统集成、机器人自动化编程、生产线信息化管理系统等功能模块的研发，最终实现了机器人三维视觉扫描、喷胶等关键技术模块的集成。自2017年底开始，第一代的产线在合作企业的车间里投入生产。随后3年，在双方的紧密配合下，通过不断的优化、改良、升级，制鞋成型产线从功能、性能、易用性、自动化、智能化等方面都更加成熟、稳定。在攻克硫化鞋智能产线的基础上，研发了第一代冷粘鞋成型智能产线。至今在用户现场仍有多条产线在稳定运行生产。

硫化鞋成型智能生产线

冷粘鞋成型智能产线

2020年底，为了更好的推广制鞋的智能产线技术，泉州华数和泉州研究院的团队，开始独立面向市场进行制鞋成型智能产线的推广。经过半年的技术更新和迭代，2021年6月在自己的工厂搭建了第三代的智能产线，用来做持续的研发、测试与迭代改进，同时给鞋厂客户做打样。2021年底，耐克的代工厂和瑞安做安全鞋等企业慕名而来进行打样、验证。新一代的智能成型产线，在面对多材质皮面混合打磨工艺、多种喷涂工艺混合、混款无缝衔接等业界高难度的打样挑战时，经受住了考验，打样取得了良好的效果，也收获了2022年三个样板产线的订单，目前已经完成了两条产线的全负荷生产验证。

及冷粘鞋智能成型样板产线

六年磨一剑，今朝露锋芒。在接受环球鞋网采访的时候，华数公司的负责人告诉我们：“泉州华数和泉州研究院之所以在鞋业等传统劳动密集型产业领域坚持投入这么大、投入人力这么长时间，一方面是制鞋业正在转型升级的重要时间窗口，招工的不稳定、订单的下滑、外资的撤出、产业链的外迁，让鞋企不得不寻找自动化解决方案来解决这些问题。中国作为全球最大的制鞋基地，国内的产线保有量巨大，市场前景可观；另一方面制鞋业是泉州重要的支柱产业之一，公司和研究院是泉州市政府重点引进的企业和科研机构，在政策上、资源上和资金上，政府都给予大力支持，政府支持的目的就是希望用能够落地的科研技术，提升当地支柱产业的智能化水平；第三个方面，华数是一家具有民族情怀的装备公司——从创立之初，就坚持用“中国大脑”装备中国制造，坚持国产化，坚持自主创新这么多年，就是希望能够用国产化的技术和国产化的智能装备，给中国产业带来更有性价比的解决方案，真正做到能用、耐用、好用。”

自主创新，硬核科技满满

硬科技颠覆传统制鞋成型生产方式

那么，我们不禁好奇，市面上有那么多家做制鞋中段成型产线的不成功的案例，为什么泉州华数能够成功？泉州华数的智能产线技术到底比别人强在哪里呢？

以下为企业负责人告诉我们的答案：

首先是机器视觉技术的突破性研发与应用。通过研发团队的攻关，专门为制鞋产线研发了成套3D视觉解决方案：包括鞋面3D视觉扫描、大底3D视觉扫描，不仅实现了“眼在手”的机器人3D扫描的工作模式，而且实现了“眼在外-工具在手”的机器人三维视觉伺服控制系统。有了机器人视觉伺服的先进技术，是实现制鞋成型智能产线的基础，是华数机器人研发的制鞋成型智能产线，获取客户青睐、区别于其它厂家同类产品的制胜法宝。

视觉软件工作界面

在鞋企具体的制造场景中，由于员工素养、生产理念、工作习惯、材料配套等方面存在不一致性，从而导致目前传统制鞋产线的工艺流程无法完全做到数字化、标准化。通过自主研发的视觉系统和高效的视觉匹配、建模与机器人施胶路径规划算法，在制造过程中可以有效的实时修正由于鞋面套楦误差、鞋楦定位误差、鞋楦尺寸/形状误差等导致的偏差，从而得到所见即所得的制造效果。相比于使用普通的示教编程或者平面视觉定位技术走固定的轨迹喷胶，加入机器人3D视觉伺服系统的智能产线，在柔性上和精确性上是有质的提升。特别是不同的工序段，例如鞋面喷胶、鞋底喷胶、鞋面打磨、鞋底打磨等，都需要提供不同的喷枪矢量状态和喷胶工艺参数，华数的这套基于3D视觉的机器人制鞋成型自动化系统，完美的提供了一整套的解决方案，经过了客户现场多款鞋型换款、混码生产的长期的生产验证，性能突出且稳定可靠。

其次是机器人本身的运动控制系统。华数机器人的机械手臂是全自主研发的，机器人运动控制系统也是完全拥有自主知识产权。控制系统底层和视觉系统深度融合，才能够清晰看清目标物（鞋面、大底）、精准“指挥”机器人划线、打磨、喷胶等动作运行，实现复杂曲线和高加速度变化的机器臂运动特性，在精度和速度上超越了国外机器臂；同时机器人控制系统通过和产线总控系统的深度结合，缩短了各个控制系统间的信息传送时间，拥有更高的实时性，整个产线运行的可靠性也有质的提升。同时，由于核心系统的自主化，可以根据产线的需求进行更深层次的二次开发。

鞋面扫描过程

第四点就是精准喷胶技术。作为鞋企来说，如何做好一只鞋子，是企业关心的核心问题。鞋材料在制造过程中的不一致性和支撑鞋子外形的鞋楦的不一致性，导致喷胶精度的准确性和多工序胶线合一的准确性，是两个难以同时达到的指标。

华数自研的3D视觉技术在处理这些不一致性上起到了关键性作用。一次位姿匹配，二次形状修正，经过多重视觉优化算法，最终解决了精度和一致性的问题。

然而视觉生成的路径在喷胶的时候还会出现由于机械臂姿态变化和鞋子曲率变化导致的胶量不稳定。

喷胶工作站及喷胶效果

为了解决这个问题，研究团队花费了大量的时间测试，并采集了大量的测试数据，获取了制鞋成型过程中生产的大数据，从而分析出胶线特征与喷胶参数之间的关系。这套生产工艺参数，可以通过喷涂工艺包的形式下载到总控系统中即时生效，用户可以远程完成不同鞋款的换款工作，从而缩短换款时现场的调试时间，实现一键换款，从而提高了整个产线的生产效率。

针对鞋面施胶和鞋底施胶，还单独开发了相应的工艺软件包加持其稳定性。正常情况下一只鞋底喷涂的时间为6-8秒。再通过2D视觉检测系统，对于缺胶以及欠胶的鞋底可以自动剔除，大大提升了生产效率和产品质量的稳定性。

车间级数据中心

最后就是加入了车间信息化系统。针对车间面临的订单排产、生产任务跟踪、生产数据汇总、质量数据追溯、设备远程运维、工艺远程辅助等老大难问题，车间信息化系统实现了远程辅助工艺设计、远程胶线轨迹修订和远程检修、点检提醒等服务，同时可以定制数字孪生工厂，实时显示当前产线的生产状况并记录整个生产过程中的各种工艺状态数据。每只鞋子的鞋面和鞋底都可以建立唯一的配对身份信息，大数据平台可以根据生产质量的状况，给予综合的质量分析报告，从而实现生产可追溯、质量有保证的智能化生产。

那么这条产线能做到什么呢？不同鞋型、鞋码的鞋子，在不更换胶水型号、类型的前提下，都可以在该生产线上进行混线生产；与传统的人工制鞋成型质量相比，成品率提高了近3个百分点，达到了99.5%；同时，智能化的制鞋成型生产线，在节省了中段的技术工人后，还能有效地提升单位时间的产量，一班可生产2400双鞋以上。这些数值的背后，代表着鞋企投资一条智能生产线仅需24到30个月便可收回成本。

新时代、新起点

鞋业智能装备核心价值是服务

“对于智能制造来说，它的出发点和落脚点都是制造，制造技术是核心。”中国工程院主席团名誉主席周济院士曾在多个世界级智能制造大会上强调。而正是他，自2016年泉州华数和泉州研究院启动“鞋业智能产线”研发项目以来，多次走进泉州华数和泉州研究院的研发基地和合作企业的应用车间，进行现场调研指导，多次提出实质性的宝贵意见和建议，促进了智能产线的优化改良速度。

原中国工程院院长周济一行参观智能成型生产线

“智能设备的核心价值是服务，过去是买机器，现在要加上买软件、买系统、买服务，买装备制造企业的综合实力”，鞋业界知名专家陈启贤（方岩）在一次鞋业高峰论坛上如此宣称，“对于制鞋成型智能产线的制造企业而言，装备制造企业的规模、资金、人才等综合实力不足，无法持续投入研发，是鞋企的最大担忧”。

泉州华数机器人总经理郑冰与鞋业专家方岩进行圆桌对话

很庆幸有“泉州华数”这样的公司、“泉州华科大研究院”这样的新型研发机构入局中国智能鞋机市场。他们抱着为了制鞋行业共同发展的大胸怀，既能深入现场，充分调研，认真思考，又能脚踏实地的去解决实际问题，提供高性价比的产线，是行业之福，鞋企的希望。希望他们能够越做越好，也希望有更多的鞋企与他们一起共同进步。

用“中国大脑”装备中国制造，助力鞋业智能制造转型升级！期待他们持续给制鞋行业带来惊喜与改变！