跟着智能制造的成长以及进入深水区，柔性制造（Flexible Manufacturing）作为工业4.0智能制造（Intelligent Manufacturing）皇冠上的明珠，其重要性和艰苦性引起了学术界和工业界的看重。实际上，柔性制造是智能制造的重要内容和成长偏向，是制造业将来成长的驱动力。《公平易近经济和社会成长第十四个五年筹划和2035年前景目标纲领》明白提出培养成长柔性制造、个性定制等新模式。

被业界誉为“中国柔性制造之父”的吴怀宇博士多年来带领三体科技团队经由经久的研发攻关在柔性制造技巧范畴已取得了冲破性进展，特别是在柔性制造技巧难度最大年夜的鞋服无人制造范畴取得了领先国际同业的颠覆性成果。今朝已实现了从3D精准柔性数据采集、楦/版CAD数字化、大年夜数据云办事、智能柔性分析、到柔性智能制造的完全技巧闭环，在国际上独一供给鞋服工业4.0的C2M全套技巧解决筹划。

“柔性”（Flexible）是 相对于“刚性”（Rigid）而言的，传统的“刚性”主动化临盆线重要实现单一品种的大年夜批量临盆，而“柔性”临盆线则更可以或许知足“小单快反”以及当今花费者个性化、多样化的需求。柔性制造是指一种应对大年夜范围定制需求而产生的新型临盆模式，具体包含：一是临盆才能的柔性反响才能，即机械设备的小批量临盆才能；二是供给链的敏捷和精准的反响才能，从传统“以产定销”的“产供销人财物”改变成“以销定产”的“人家当物销”。柔性制造的将来贸易模式包含C2M（Customer to Manufacturer）模式，是指用户直连制造商、不再有中心商赚差价，即花费者直达工厂，强调的是制造业与花费者的直接连接：在C2M模式下，花费者直接经由过程平台下单，工厂按需临盆、零库存，接收花费者的个性化需求订单，然后根据需求设计、采购、临盆、发货，是以具备小批量多批次的快速供给链反响才能。

通俗来说，解决柔性制造难题的核心在于3D智能数字化，即先经由过程3D视觉把个性化的“柔性”外形细节用3D数字化捕获到，然后再经由过程3D智能化对捕获到的这些柔性变更的细节进行个性化地零丁快速处理，以适应工业化批量定制的临盆才能。

图 鞋业C2M柔性智能制造全流程 

根据中国科学院吴怀宇博士的深度解读，柔性制造的“柔性”精确来说有两层含义：

先以下图中的鞋底主动喷胶为例，起首对柔性鞋底进行3D视觉扫描，获取其当前的3D外形，然后仿真模仿该鞋底在将来的“压底”工序中会遭受的受力变形情况，并提前预估获得将来受力形变后的喷胶路径，然后机械人根据这预估好的、将要形变后的路径进行精准喷胶。

“柔性”的第一层含义：柔嫩易变形的物品。比如鞋服，因为会柔嫩变形，使得本来的标准化产品变成了非标产品，导致在工厂临盆过程中要实现智能化、特别是无人化的操作难度很大年夜。

图 柔嫩易变形的鞋子和衣服 

此外，很多物品在应用时必须推敲到人体的个性化和人体柔嫩变形（以及不合站姿所导致的人体外形变更）情况。比如在鞋服范畴，人体是典范的非标对象（高矮胖瘦各不雷同，如下图所示），加上人体的柔性动态变形（包含由呼吸导致的体腔涨缩），对全主动、无人智能化的3D精准尺寸动态测量提出了极高的请求（比如请求在反复测量20次以上的情况下，皮鞋对3D脚型的动态测量一致精度请求达到1-2mm以内、西服/衬衫对3D体型的动态测量一致精度请求达到0.5-1cm以内）。以西服衬衫的领围为例，须要提取人体脖颈处的围度，偏瘦型人体可经由过程明显特点如喉结凸起点来定位几何关键点，但偏胖型人体在外形上可能无法找到喉结凸起点，这就让人体参数全主动测量算法针对随便率性人体的多次测量一致性和稳定性提出了很高的请求。

图 高矮胖瘦各不雷同（且各类形态的高低肩驼背等异常广泛）的非标个性化柔嫩人体 

多年来，鞋服行业因为一向无法解决柔性难题（特别是第一层含义的柔嫩变形所引起的非标化），导致智能化、无人化异常艰苦，经久处于须要大年夜量工人手动操作的低端行业，无法实现向高端制造进级的计谋转型。实际上，柔嫩制造的智能无人化无论是在学术界的理论上照样在工业界的工程上一向都没有真正获得解决，这导致了不合于已大年夜范围实现智能无人化的3C行业（如手机、半导体）的刚性（不会柔嫩变形）以及易标准化，鞋服行业成为了对柔性制造的智能无人化在技巧上最有挑衅性、且最难以实现的大年夜范围制造范畴。其表如今不仅物品（鞋服）是柔嫩变形的，如许让本来从模具压出来的标准件实际变成了非标件；同时人体本身长短标的（高矮胖瘦、各类形态的高低肩驼背等异常广泛）并且人体时刻动态柔嫩变形导致要精准提取稳定的尺码参数异常艰苦。是以有了“鞋子合不合脚，只有穿的人才知道”、“衣服合不称身，只有穿的人才知道”等多年来无可奈何的兴叹，这里面涉及到了“鞋子/衣服”以及“人体”的双重柔性身分的叠加难题。

“柔性”的第二层含义：即要灵活，按需定制、小批量定制C2M临盆，知足所谓的小单快反，具体表如今机械柔性、工艺柔性、产品柔性、临盆柔性、运行柔性、保护柔性、扩大柔性等等，对数字化和体系化的请求高。

为懂得决柔性制造中最艰苦的这些技巧难点，基于在3D智能数字化方面的经久技巧积聚，吴怀宇博士带领三体科技团队，在柔性制造最典范的鞋服制造范畴取得了领先国际的颠覆性冲破进展，并进行了智能无人化的大年夜范围家当应用。吴怀宇博士所提出的3D视觉计算+3D深度形变收集二步法，给出了针对柔性制造中从3D柔性外形获取、到3D形变智能仿真拟合、以及基于深度神经收集的3D智能纠偏算法的完全解决筹划，无论从理论上照样工程实践上都完成了技巧闭环，是国际上对柔性制造范围应用的初次冲破。

图 自立研发的3D视觉扫描传感器以及完全的3D人像定制化制造流程（3D扫描+3D建模+3D打印） 

图 3D智能数字化算法，包含3D形变智能仿真拟合、以及基于深度神经收集的3D智能柔性纠偏等算法 

1、针对非标准化柔性人体/脚型的精准一致参数测量 

起首在对非标准化柔性人体/脚型的参数测量上，三体科技团队自立研发了各类类型的3D人体/脚型扫描仪软硬件进行全主动的人体/脚型参数快速测量，以快速采集C端的用户3D人体大年夜数据。

图 C2M中的C端设备（用于采集C端花费者的个性化3D人体数据） 

2、针对鞋服柔性变形所导致的由标准件变成非标件 

须要强调的是，经由过程3D扫描仪获取高精度的3D人体/脚型外形并不是柔性制造的核心难点，最艰苦之处在于要对非标准且外面滑腻的柔性人体/脚型进行全主动、且稳定一致的体型参数线提取以及参数测量（更重要的是：测量成果要与量体师/量脚师手工测量的雷同），如下图所示，而这又恰好是鞋服厂家评判3D扫描仪是否“精准”的独一标准。前面已经提到过，人体是典范的非标对象（高矮胖瘦、各类形态的高低肩驼背等异常广泛），加上人体的柔性动态变形（包含由呼吸导致的体腔涨缩、以及不合站姿的外形影响），导致全主动无人智能化的3D精准稳定尺寸测量异常艰苦。

图 C2M中的2端算法（用于将C端花费者的3D脚型/人体数据，转换成工厂M端的临盆制造鞋楦/服装版型数据，其技巧核心在于对非标人体柔嫩变形下的精准一致3D人体参数提取） 

基于3D视觉计算理论以及3D人体大年夜数据下的3D深度柔性形变收集动态匹配算法，吴怀宇博士团队实现了复杂个性化情况下的柔性人体参数精准测量，成功初次经由过程了“3D量体范畴的图灵测试”。并在国内西服行业的龙头企业进行了范围测试，测试数据显示，该办法所获得的3D人体提取参数数据整体很稳定，达到了异常高的精确度（高于98%以上），已经可以实际知足高等定制的制衣需求。同时，测量成果不仅与国宝级红帮量体师/量脚师手工测量的成果精准邻近，且比人工测量加倍稳定、反复一致。该项目成果被甄选为中心电视台CCTV财经频道拍摄的建国70周年节目，重点介绍了三体科技团队所开展的3D量体和服装工业4.0智能制造。同时，吴怀宇博士主持制订了中国3D人体扫描范畴的第一个、也是今朝独一的国度行业标准。

图 CCTV财经频道拍摄的建国70周年节目，重点介绍了三体科技团队所开展的3D量体和服装工业4.0智能制造 

鞋服是柔嫩易变形的物品，正因为会柔嫩变形，导致了本来的标准化产品变成了非标产品，所以要在鞋服工厂临盆过程中实现智能化、特别是无人化的操作难度很大年夜。吴怀宇博士团队所提出的3D视觉计算+3D深度形变收集二步法，给出了针对柔性制造中从3D柔性外形获取、到3D形变智能仿真拟合、以及基于深度神经收集的3D智能纠偏算法的完全解决筹划，无论从理论上照样工程实践上完成了技巧闭环，是国际上对柔性制造的初次成熟应用。

图 鞋底主动喷胶 

鞋帮主动喷胶（请求喷胶路径精度达到1mm以内）也是类似（如下图所示），起首对柔性鞋帮（固然从同一模具临盆，但因为空间柔嫩形变，导致有2-3mm的个性化随便率性形变）进行3D视觉扫描，获取其当前的精确3D外形（精度达到0.01mm），然后仿真模仿该鞋帮在将来的“压底”工序中会遭受的受力变形情况，来提前预估获得将来受力形变后的喷胶路径，然后机械人根据预估好的、将来要形变后的路径进行精准喷胶。可以看出，针对鞋帮主动喷胶，只能经由过程逐个零丁3D视觉扫描进行个性化定制处理：因为喷胶的精度要达到1mm以内，而柔性鞋帮的个性化自由形变误差就有2-3mm，是以假如将鞋帮缺点地算作一模一样、一模一样的刚体而去采取一模一样的喷胶路径，则必定会因为柔性变形导致喷胶精度无法达到1mm以内。而我们采取3D智能数字化的逐个个性化定制处理方法，则可主动柔性适配好精准的喷胶路径（因为3D智能数字化处理的速度足够快，所以看起来固然跟临盆一模一样的大年夜货差不多，但实际上每双鞋都是被个性化定制临盆的，即每双鞋都已被智能算法精细化地“拿捏和安排”）。

图 柔性鞋帮主动喷胶 

这里须要额外提一下3D视觉辨认定位的附加好处是还避免了高成本的定制楦。下图左边是标准的鞋楦（成本38元/双阁下），假如没有3D视觉，机械人/机械臂是无法对其主动辨认定位的，只能经由过程在鞋楦上方额外安装一个高精度（微米级）加工的金属模组（见下图右边，一双定制楦的改革成本高达270-320元/双）来帮助机械人进行定位。因为工厂每年要临盆很多种不合款型的鞋款，据国内男鞋龙头企业的预估计算，每年工厂仅定制改革楦的成本就要花费500多万元。而采取3D视觉则完全避免了这笔额外的花费，可以100%兼容辨认通俗的鞋楦，同时仍可精准地引导机械人主动定位鞋楦的空间地位，以便进行接下来的各类工序精准操作。

同时须要解释的是，即使是采取定制楦帮助机械人定位，也只能实现对鞋楦的刚体定位，而无法对（易柔嫩变形的）鞋帮各部位进行精准的空间定位，是以也仍无法完成高精度（精度请求1mm）的鞋帮主动喷胶。唯有采取3D视觉以及3D智能计算才能完成如斯高度柔性、高精确的主动化无人操作。

图 标准鞋楦与定制楦 

3D智能数字化在柔性制造的成功应用，还使得之前从未实现过的混流临盆（一条线上可同时临盆不合款型、不合尺码）成为了实际，甚至实现产线上批量化临盆的每一只鞋都是各不雷同、为每个花费者个性化定制的，即所谓的千人千面、千鞋千面。同时切换款型异常智能、傻瓜化，不须要人工手动；也不须要定制高精度楦，节俭了大年夜量成本。

这里特别须要强调的是，对于以往的主动化线来说，切换临盆不合的鞋款类型，须要工程师事先手把手地引导机械臂记忆新的路径（即示教），中心须要长达几个小时的反复修改和调剂才能生成一个比较知足的路径，然后机械臂根据该路径对所有鞋子进行一模一样、照葫芦画瓢式的刚性操作。而采取3D视觉和3D智能数字化，只需1分钟之内就可以实现整条产线的新款型切换，更可全主动地实现对每一只鞋子的柔性路径优化以获得比人工（高等技工）手眼合营更为精准的路径定位。此外在产能方面，3D智能化线可以达到从未有过的日产6000双，比拟于之前的主动化线日产1800双，产能晋升230%。

表 3D智能化柔性线与之前主动化线的指标比较 

三体科技团队自立搭建了鞋服业界第一条基于3D视觉技巧无人柔性临盆线，如下图所示，整条线用了25套视觉传感器，10台工业机械人：“整条线由本来的36人削减到1人且产能翻倍”，实现了视觉上/下料、鞋帮打磨、鞋底喷胶、喷处理剂、主动压底、主动脱楦、烘烤等全部工序，体系无需示教，傻瓜式切换鞋款，搭建了柔性智能制造的体系的框架，将来可以向不合的行业复制筹划。核心的技巧优势包含：3D视觉软硬件的自立研发、针对柔性制造的3D形变智能仿真拟合与3D智能纠偏算法、工业流水线的整套设备设计、精晓中段成型的各个工艺流程、价格成本仅为国外的五分之一等多个高技巧门槛的组合。

图 C2M中的M端设备（用于工厂的柔性临盆制造） 

根据国内鞋业龙头企业总部工厂负责人的评价，这条柔性线是“对鞋业制造真正革命颠覆性的冲破”，因为柔性鞋帮无人刷胶国外也一向没有搞定，比如国外Robert Systems公司仍须要工程师人工示教筹划机械人的活动路径。而三体科技经由过程“3D视觉+3D柔性变形仿真纠偏”，在国际上第一次真正解决了柔性制造最艰苦的核心问题，属于真正意义上的国际原始立异和变革性冲破。此外因为整条线都是自立研产临盆，成本低（几百万的售价比拟于国外几切切的售价），企业客户2年即可收回全部投资成本。这条无人柔性制造线的研发成功，让中国的鞋服企业将来迁往越南和东南亚掉去了意义，因为该无人柔性临盆线的综合临盆成本降到了比越南东南亚的人工成本还要更低、良品率更高且稳定可控。

三体科技在人工智能/三维数字化/复杂机械人体系控制范畴深耕多年，将科技赋能传统的柔性鞋服制造行业，解决鞋服的舒适度，削减线上购物的退货率，进步工厂的柔性临盆效力。三体科技是集人体3D大年夜数据采集算法/SaaS办事/智能制造体系等技巧开辟于一体的高科技企业, 应用互联网、AI大年夜数据和人工智能等技巧，链接鞋业高低游家当链，向鞋服行业输出一站式柔性数字化解决筹划并建立分布式共享聪明制造工厂实现无人智能柔性制造，打破并超出了国外高技巧垄断、创作创造中国3D智能制造平易近族自立品牌。

当前，智能化改革进级已经成为大年夜多半企业的成长偏向。3D大年夜数据结合人工智能、柔性智能制造技巧，将给鞋服等传统行业进行颠覆式立异。基于核心的3D智能数字化技巧为个性化定制柔性临盆供给基本举措措施，经由过程对智能制造家当的信息化、3D智能化改革、工业4.0数字化工厂转型进级，打造全国鞋服行业的“供给侧改革、需求侧进级”的标杆。在大年夜数据和3D人工智能的赋能下，工厂可以或许根据3D大年夜数据调剂设计和并应用智能化进级柔性制造工艺，让大年夜范围工业临盆和个性化C2M订制合二为一，实现智能制造在各行各业的成功转型进级。