計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具行業(yè)中的作用和應(yīng)用研究

劉秀娟， 姜俊俠

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，廣東 深圳 518172）

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計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具行業(yè)中的作用和應(yīng)用研究

劉秀娟， 姜俊俠

（深圳信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電工程學(xué)院，廣東 深圳 518172）

摘 要：計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具行業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，提高行業(yè)整體的競爭力上起著舉足輕重的作用。雖然市面上毛絨玩具CAD軟件還處于起步階段，CAM自動化的生產(chǎn)設(shè)備也是近幾年才進入市場，但是，這些新技術(shù)和新設(shè)備的應(yīng)用，已經(jīng)在一定程度上優(yōu)化了毛絨玩具設(shè)計和生產(chǎn)的各個流程，突破了傳統(tǒng)手工生產(chǎn)模式的局限，促進毛絨玩具行業(yè)向規(guī)?；⒓s化方向轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：計算機輔助技術(shù)；毛絨玩具；設(shè)計；開版；算料報價

1　計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具行業(yè)中的作用

一方面，隨著數(shù)學(xué)建模、數(shù)值計算和計算機圖形學(xué)等學(xué)科的發(fā)展，計算機輔助技術(shù)日趨成熟，其應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，毛絨玩具電腦設(shè)計和自動開版也已經(jīng)成為可能。另一方面，越來越多的自動化的設(shè)備，如復(fù)版用的自動切割機、裁剪布料用的激光切割機，及打印電剪工藝所需的大幅面繪圖儀等，在毛絨玩具行業(yè)開始普遍使用，而使用這些自動化設(shè)備的前提條件是首先將傳統(tǒng)的紙質(zhì)樣片轉(zhuǎn)換成專用機器可識別的計算機圖形。所以，計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具行業(yè)的應(yīng)用是科技技術(shù)發(fā)展的必然，其必將為毛絨玩具業(yè)的發(fā)展帶來生機與活力。毛絨玩具計算機輔助技術(shù)與其傳統(tǒng)的手工作業(yè)方式相比，具有如下幾個方面的優(yōu)點:

1.1減輕勞動強度， 提高工作效率

毛絨玩具設(shè)計工作涉及大量的制圖和繪圖， 如果采用傳統(tǒng)的手繪技術(shù)來完成，制圖的準確度和效率都相對較低，而且各種顏料、工具、紙張充斥著設(shè)計環(huán)境。同時， 手繪毛絨玩具設(shè)計存在設(shè)計資料不好保存和查詢， 也不便于拷貝與修改的弊端，而利用計算機輔助設(shè)計，就可以克服這些問題，可大大減少手工勞動量，提高生產(chǎn)效率。目前很多企業(yè)在進行排版算料時仍是采用傳統(tǒng)的雇傭資深算料員對樣板進行手工排版算料的方法，為了減少誤差和原材料的浪費，算料師傅們只能不斷地重復(fù)計算，不僅浪費了重復(fù)計算的時間，還有可能因為一些主客觀原因?qū)е掠嬎愠鲥e，直接影響正常的生產(chǎn)。計算機輔助排版算料系統(tǒng)可以擺脫對人工的依賴，在幾秒鐘內(nèi)就可將紙樣自動生成，節(jié)省了排版算料時間，大大提高了生產(chǎn)效率。傳統(tǒng)的毛絨玩具布料裁剪環(huán)節(jié)是采用傳統(tǒng)電燙工藝，其很大程度上要依賴燙工師傅的經(jīng)驗，勞動強度大，工作效率低。傳統(tǒng)電燙工藝在燙裁過程中會產(chǎn)生很多有害氣體，會給燙工師傅身體帶來一定的傷害，借助計算機輔助技術(shù)可以實現(xiàn)全程全自動送料及切割，用機器替代人工，可以大大提高工作效率。

1.2縮短毛絨玩具設(shè)計周期， 提高新產(chǎn)品研發(fā)速度

一般采用傳統(tǒng)的方法來設(shè)計開發(fā)毛絨玩具新產(chǎn)品可能需要幾十天的時間才能完成， 而利用計算機輔助技術(shù)卻只需要幾天甚至幾小時就可以完成［1］。特別是針對同系列樣式和不同配色要求的毛絨玩具來說，如果利用計算機的快捷復(fù)制和修改功能，可大大的節(jié)省設(shè)計時間。利用計算機的海量存儲功能可極大地豐富毛絨玩具的設(shè)計資料庫和素材庫，從而縮短新玩具的開發(fā)周期。加上計算機技術(shù)所具有的數(shù)字化調(diào)配色功能，可大大豐富設(shè)計師的想象力，激發(fā)設(shè)計靈感，從而加速毛絨玩具的更新?lián)Q代速度。結(jié)合使用計算機輔助造型軟件和開版軟件，一人一天即可完成十幾種毛絨玩具產(chǎn)品的造型和紙樣的繪制，而即使讓最熟練的設(shè)計師來手工繪制效果圖和紙樣的話，一天最多也不過能設(shè)計幾套毛絨玩具，尤其是針對同一樣式不同型號的樣片設(shè)計來說， 如果采用純手工方法可能需要耗費幾天的時間才能完成十幾個型號的縮放，而利用計算機輔助排版制版軟件的紙樣放碼功能，十幾分鐘即可完成，這將大大的縮短毛絨玩具的設(shè)計周期。

1.3保證質(zhì)量， 降低成本， 提高效益

毛絨玩具傳統(tǒng)手工作業(yè)方式很大程度上依賴于工人的經(jīng)驗，所以玩具產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量不穩(wěn)定的現(xiàn)象，而計算機輔助技術(shù)卻可以大大的減小誤差，提高產(chǎn)品的設(shè)計精度， 降低產(chǎn)品的次品率，從而保障了產(chǎn)品的質(zhì)量。另一方面，目前毛絨玩具行業(yè)屬于勞動密集型產(chǎn)業(yè)，面臨著招工難，工人工資大幅上漲的壓力，如果繼續(xù)走傳統(tǒng)純手工作業(yè)的老路，企業(yè)必將很難實現(xiàn)可持續(xù)的發(fā)展。而毛絨玩具計算機輔助技術(shù)可優(yōu)化毛絨玩具行業(yè)的各個流程，實現(xiàn)作業(yè)的智能化和自動化，突破對人工的依賴，減少企業(yè)生產(chǎn)過程中生產(chǎn)成本的投入，擴大企業(yè)利潤空間，促進毛絨玩具產(chǎn)業(yè)向規(guī)?；?、集約化方向發(fā)展。

2　計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具中的運用

2.1計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具設(shè)計中的運用

輔助毛絨玩具設(shè)計的軟件有兩大類，一類是二維繪圖軟件，另一類是三建模維軟件。其中二維繪圖軟件有Adobe公司出品的圖象處理軟件Photoshop、和矢量圖形軟件Illustrator，還有Corel公司的設(shè)計矢量設(shè)計軟件Coreldraw等，三維建模軟件有Autodesk公司的3D Max和Maya、還有BobertMcNeel&Associates公司的犀牛軟件等。目前，在毛絨玩具設(shè)計應(yīng)用方面，企業(yè)常見的還是使用二維繪圖軟件，其中Photoshop和Coreldraw搭檔，應(yīng)用最廣泛，通常設(shè)計師先使用Photoshop軟件來繪制毛絨玩具的平面效果圖設(shè)計，然后結(jié)合Coreldraw軟件來開展CAD紙樣設(shè)計。但是，三維建模軟件可繪制出設(shè)計師所能想象出來的任何形狀的三維模型，并可實現(xiàn)三維形體的多方位調(diào)整，比二維效果圖更具表現(xiàn)力，產(chǎn)品外形可以更復(fù)雜豐富，同時，憑借三維建模軟件的虛擬現(xiàn)實功能，可更直觀地建立起設(shè)計師與客戶之間的溝通渠道，從而縮短玩具的設(shè)計周期［2-5］。但是，三維建模軟件建模耗時耗力，如果渲染不當(dāng)，對于毛絨玩具效果圖來說，會耽誤時間，前功盡棄。而且大多數(shù)設(shè)計師來自基層，幾乎沒有電腦基礎(chǔ)，三維建模是非常困難的。所幸的是，為了解決玩具三維建模的問題，使得在大多數(shù)設(shè)計師可以很快地學(xué)會并且在很短的時間內(nèi)設(shè)計出三維玩具模型，近年，國內(nèi)知名企業(yè)，如杭州力孚科技有限公司、廣州雅迅科技有限公司和上海咔咻智能科技有限公司，相繼開發(fā)了一些簡單易學(xué)的毛絨玩具設(shè)計軟件，如杭州力孚科技有限公司開發(fā)的圖易造型軟件，其基于草圖式造型方法，設(shè)計人員只需輸入二維的輪廓線，就可直接生成三維模型，圖1即是應(yīng)用圖易軟件設(shè)計的毛絨玩具三維模型實例。草圖式造型方法簡單易學(xué)，對于即使沒有三維造型經(jīng)驗的初學(xué)者也可以在短時間內(nèi)學(xué)會并熟練掌握其造型功能。同時，該軟件系統(tǒng)可以輸出帶顏色的.obj格式文件，該格式文件可被導(dǎo)入到其他3D軟件中，被用于進一步的細化和渲染。所以，如果把可實現(xiàn)快速三維造型的圖易軟件與其它設(shè)計渲染功能強大的3D軟件配合使用，必將極大地縮短毛絨玩具造型設(shè)計的時間。

圖1　計算機輔助設(shè)計毛絨玩具三維模型實例Fig.1 Three-dimensional model instance of plush toys by Computer-aided design

2.2計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具開版中的運用

毛絨玩具開版，是一項結(jié)合審美、工藝、材料、技術(shù)等為一體的綜合性設(shè)計開發(fā)工作。好的符合生產(chǎn)規(guī)律的卡通形象設(shè)計是玩具開版的前提，結(jié)合好的打版工藝，是大批量生產(chǎn)的前提基礎(chǔ)［6-8］。在傳統(tǒng)的毛絨玩具手工開版過程中，開版師首先根據(jù)客戶提供的圖片和需求，充分理解玩具形象，將平面設(shè)計圖想象成立體形狀，然后憑借經(jīng)驗探討分解結(jié)構(gòu)，直接將紙樣設(shè)計出來［6］。這就要求設(shè)計師在出片時，有很好的空間想象能力和豐富的經(jīng)驗。所以，傳統(tǒng)的手工開版對開版師的空間想象能力和實踐經(jīng)驗有非常高的要求。一般來說，要培養(yǎng)一名優(yōu)秀的開版師，需要五年甚至更長的時間。另外，由于傳統(tǒng)的毛絨玩具手工開版過程是直接從平面設(shè)計圖到玩具紙樣的過程，中間沒有真正可視化的三維立體模型，其設(shè)計精度相對比較低，需要多次的修改試制才能最終確認樣板。多次的試做既延長了設(shè)計的時間又浪費了材料。而開版軟件是由電腦自動將三維表面展平為二維紙樣的，對開版師的空間想象能力沒有特別高的要求。開版時，主要的工作是在三維模型表面繪制合理的縫合線，至于二維紙樣是怎樣的，就交給電腦自動處理了［8］。目前關(guān)于毛絨玩具開版計算機輔助軟件的開發(fā)和應(yīng)用，我國走在了世界的前列，涌現(xiàn)出了一批布絨玩具電腦自動開版系統(tǒng)，比如杭州力孚科技有限公司、廣州雅迅科技有限公司和上海咔咻智能科技有限公司成功研發(fā)出的具有世界領(lǐng)先水平的布絨玩具電腦自動開版軟件，這些軟件近年在國內(nèi)已經(jīng)被眾多玩具企業(yè)和院校所認可和應(yīng)用。并且應(yīng)用表明相對于傳統(tǒng)的手工開版，電腦開版具有明顯的優(yōu)越性，如表1所示［8］。

表1　電腦自動開版和傳統(tǒng)手工開版之比較Tab.1 The comparison of computer-aided and manual plush toy making plates

2.3計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具排版算料中的運用

排版是毛絨玩具生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)，也是一個要求細致、非常耗時的環(huán)節(jié)，企業(yè)如果能減縮短排版時間，就可以提高生產(chǎn)效率［9］。目前行業(yè)內(nèi)的排版方法通常是憑借資深算料師傅的經(jīng)驗，運用CAD勾圖軟件對復(fù)雜多變的圖案進行編輯來達到制版的要求，這就要求排版工作人員經(jīng)驗豐富且能熟練操作CAD勾圖軟件，即使如此，也需要耗費大量的時間。而且，企業(yè)需要花費相當(dāng)長的時間和成本才能培養(yǎng)出一個既懂得操作專業(yè)的勾圖軟件，又懂得生產(chǎn)排版技巧的人才。但如用專業(yè)的計算機技術(shù)來輔助毛絨玩具排版代替?zhèn)鹘y(tǒng)的手動編輯排版，不僅可以節(jié)省時間，而且還可以減少用工投入，節(jié)省原材料。

圖2　計算機輔助毛絨玩具排版實例Fig2 Example of computer-aided layout design of plush toy plates

目前，市面上比較知名的排版算料軟件，均可采用多種數(shù)據(jù)輸入方式，如電腦開版數(shù)據(jù)輸入、掃描輸入、攝像輸入和DXF文件輸入，把電腦開版生成的數(shù)據(jù)或手工設(shè)計的紙樣數(shù)據(jù)輸入到軟件中，只需花費幾秒鐘就能自動完成紙樣的勾圖，再配合使用軟件所具有的排版功能，如上下、左右、直排、倒毛、順毛、鏡像、自動套小模版等多種排法，用戶可以根據(jù)實際的需要選擇合適的排列方式，幾分鐘就能生成滿足不同需要的排版結(jié)果，圖2為計算機輔助毛絨狐貍玩具排版的應(yīng)用實例。而且，對于刺繡的紙樣，可以進行單獨的特殊排版方法。針對激光切割機，軟件還能提供自動計算最省料的排版方式，排版的結(jié)果可以被激光切割機直接利用。這樣一來，必能為企業(yè)節(jié)省下非常多的時間和人力成本，簡化了玩具生產(chǎn)的過程，提高了生產(chǎn)效率。

算料報價也是玩具生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，直接影響生產(chǎn)成本的高低［9］。如何保證算耗料的準確性已是玩具廠家面對的重要課題。傳統(tǒng)手工算料耗時長、易出錯，無法準確把握庫存和采購。而正確使用專業(yè)的排版算料軟件則能為玩具廠家解決這些難題。傳統(tǒng)的完整的手工算料到報價至少需要1-2個小時，而軟件只需要10-15分鐘。目前常見的算料軟件不僅能用來估算布料的用量，還可以估算車縫工時、填充物用料量、縫合線的長度以及進行成本核算等。圖3為利用計算機輔助技術(shù)進行毛絨狐貍玩具算料報價的應(yīng)用實例。而且，這些軟件還能實現(xiàn)紙樣的編輯和紙樣的放碼，可將紙樣的尺寸任意放大或縮小，生成不同尺寸的紙樣，并即時更新算料的結(jié)果，從而提高排版算料及報價工作的效率。另外，該軟件還具有紙樣打印功能，能實現(xiàn)1：1大小紙樣的打印，從而幫助企業(yè)減少復(fù)版的工作量。結(jié)合使用紙樣放碼功能和打印紙樣排版圖功能，還可以在紙樣縮放后按同比例大小打印出來，從而避免使用復(fù)印機進行紙樣放碼的尺寸限制，并可有效減少算料部門和裁切部門之間的溝通成本。同時，借助這些軟件可以將玩具、紙樣、報價和工藝等信息保存到數(shù)據(jù)庫中，便于管理。并通過把紙樣信息保存在紙樣庫中，從而便于新玩具的設(shè)計。

圖3　計算機輔助毛絨玩具算料報價實例Fig 3 Example of computer-aided plush toy material quotation

2.4計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具生產(chǎn)設(shè)備中的運用

布料的裁剪環(huán)節(jié)一直是毛絨玩具生產(chǎn)流程中非常重要的一道工序。傳統(tǒng)的用刀模裁斷，生產(chǎn)效率低，裁切精度也低。但是憑借CAM技術(shù)，用信息化智能設(shè)備代替人工手動裁切，可大大提高勞動工作效率，降低生產(chǎn)成本。例如，使用激光切割機進行激光裁切，只需通過計算機把數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入激光機，即可操縱激光機行進面料切割。經(jīng)由激光切割機切出來的樣片大小一致，版片非常漂亮，損耗也是目前裁切方式中最低的。另外，目前市面上還有很多其它的智能化設(shè)備在毛絨玩具行業(yè)得到廣泛應(yīng)用，比如自動電燙機，大幅面打印機、自動龍門沖床、自動縫紉機、自動縫口機、電腦刺繡機等，這些智能設(shè)備的使用，必將降低毛絨玩具行業(yè)的用工成本，解決用工荒問題，給玩具行業(yè)帶來徹底的變革［10］。

3　結(jié)論

隨著市場經(jīng)濟的不斷完善和發(fā)展以及毛絨玩具廠家對生產(chǎn)高效率的追求，傳統(tǒng)意義上的手工生產(chǎn)已經(jīng)無法適應(yīng)毛絨玩具行業(yè)的運行體制，要求毛絨玩具行業(yè)必須走信息化的道路，目前，許多玩具企業(yè)依靠計算機輔助技術(shù)在毛絨玩具信息化道路上已經(jīng)取得了一定的成果，如專業(yè)的三維造型軟件、開版軟件、排版算料軟件、激光切割機、大幅面打印機等一系列能提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的新技術(shù)和設(shè)備的應(yīng)用，必將有利于毛絨玩具行業(yè)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)調(diào)整，提高行業(yè)的競爭力。

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【責(zé)任編輯：楊立衡】

【博士論壇】

Studies on effect and application of computer-aided technology in the plush toy industry

LIU Xiujuan， JIANG Junxia
（School of Mechanical and Electrical Engineering， Shenzhen Institute of Information Technology， Shenzhen 518172， China）

Abstract:Computer-aided technology plays an important role in the industrial restructuring of plush toy industry and improves its industry competitiveness. While plush toys CAD software market is still in its infancy and CAM automated production equipment is only in recent years to enter the market， however， these new technologies and new equipments have optimized various processes of plush toys design and production to a certain extent. And the plush toy industry has broken the limitations of traditional manual mode of production and transited to a large-scale and intensive direction.

Key words:computer-aided technology； plush toy； design； making plates； material quotation

中圖分類號：TS958.1； TP391.72

文獻標識碼：A

文章編號：1672-6332（2016）01-0082-05

［收稿日期］2016-3-10

［作者簡介］劉秀娟（1978-），女（漢），湖北黃岡人，博士，副教授，主要研究方向：玩具設(shè)計與制造專業(yè)的課程教學(xué)研究。E-mail：Liuxj@sziit.edu.cn