电子计算机在胶鞋制造工业中的应用

计算机应用

18 橡塑技术与装备2002年第28卷

电子计算机在胶鞋制造工业中的应用

叶春葆　

(天津市胶鞋厂技术开发部，天津 300012)

摘要：论述了电子计算机在广义胶鞋制造工业中的数据收集和处理、科学计算、计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助制造(CAM)、计算机综合制造(CIM)和智能产品(IG)等方面的应用，同时指出其今后趋势。

关键词：计算机辅助设计；计算机辅助制造；计算机综合制造；智能产品；胶鞋

中图分类号：TQ330.943 文献标识码：B 文章编号：1009–797X(2002)07–0018–05

1 前言

电子计算机又称电脑，自20世纪40年代诞生以来，在各行各业和各个领域起着愈来愈重要的作用，目前已广泛应用于科学技术、工农业生产、交通运输、邮电通讯、国防建设、企事业管理、金融贸易、文化教育、娱乐体育甚至日常生活之中，自然也应用于胶鞋工业之中，有力地推动着生产与科学技术的发展。此外，在制鞋工业中随着新产品、新原料、新技术和新设备的不断开发和扩大应用范围，原先的皮革、橡胶、织物和塑料鞋靴，业已交叉和融合，除纯皮革、塑料或布料鞋外，作为底料皆普遍使用橡胶和热塑性弹性体。本文就国内外电子计算机在广义胶鞋工业中的应用情况作一简介。

2 数据收集和处理以及科学计算

我国早在制订全国统一鞋号之前，业已使用电子计算机对从全国各省、市和自治区25万多人所测量和收集的脚型数据进行分析和整理[1]，为制订统一鞋号及鞋楦尺寸系列标准奠定了良好的基础。后又研制出计算机鞋号测量仪，采用软面膜轻触键，只要人站立其上，即能打印出该人的鞋号纸卡，还能统计被测人数和脚型分布。故不仅能供研究单位、生产厂家使用，也可供商场和大型鞋店应用。类似的应用为我国建立适于国情的脚型和鞋楦数据库打好了基础。而稍后的SMD-6410三维(立体)制鞋辅助测量、辅助设计系统中，则采用了三维楦面测量和普通286或386微型计算机为主的系列装置。由于采用光学楦面测量仪作楦面数据的自动采集联机设备，不仅采集到的数据完整准确，且其所显示的三维楦体也是真实可信的，完全符合制鞋设计的要求。国外在这方面也做了大量工作，如日本东洋橡胶工业株式会社所开发的计算机辅助设计(CAD)/计算机辅助制造(CAM)的制楦和制鞋系统中，包括激光源/传感器脚型自动测定仪、激光束/摄影机非接触型三维鞋楦测定仪和数字化负荷传感器脚面压力分布测定仪等装置。另外在日本特许公报中还记载了采用三对光源/光传感器和荷重传感器的脚型自动测定装置。而美国Gerber系统技术公司的Sabre-5000模具CAD/CAM系统，是通过三座标测量仪(实际过程是借助于多轴数控机床的测量探头)测量鞋楦的。而另一家Microdynamics 公司的楦面体测量仪是人工手持电传感器触及楦面作多次采样加以测出的。此后，上述Gerber公司又采用将鞋楦直立于转轴上，测头沿着它的垂直方向作螺旋式运动的方法，15min左右就可画出1 200多个点。而英国联合制鞋机器公司则把楦或鞋置于一直径不足一米的小“黑屋”中，然后开动几个摄像机，从不同方向和角度进行扫描摄像，在几秒钟内可完成测量，且具有极高的精确度。综上所述，这类可作脚型、鞋楦、鞋部件甚至整鞋尺寸测定，向计算机输入数据和图形，以及通过计算机输出数据和图形的设备已为数不少，且已在实际生产上得到应用。其主要装置除计算机外，还采用能数字化的各种探头(或探针)、扫描器或摄像机等探测传感装置。另外，作为今后的开发方向将应用全息照相(摄像)技术，以提高图形输入或输出的真实度和精确度。

作者简介：叶春葆(1938-)，男，高级工程师，毕业于莫斯科罗氏精细化工学院高分子物化及其加工专业，现主要从事科技信息工作，已发表论文11篇。

收稿日期：2001-11-7

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计算机在制鞋科学计算方面的应用是多方面的，目前主要有：各种实验数据的处理、配方试验设计、结果分析与配方优选[2]、高聚物的传热与流变学性质计算和各种鞋制品的应力分布等[3]。如对于配方试验设计与结果分析常采用随机、等间距、拉丁方、析因、0.618优选、等高线图、正交和回归分析等试验法。优选法是科学试验中一种多快好省的方法，对于单因素问题效果尤为显著。正交试验法和回归分析法是近年来广为应用的试验设计和结果分析方法，它们都建立在数理统计的基础上，不仅能在多因素中找出重要因素，确定最佳配方或最佳工艺条件[4]，且能进行误差分析，评价结论的可靠程度。对此，我国业已相继开发了正交试验和回归分析软件，利用计算机进行辅助试验设计、试验结果分析、优选最佳配方和工艺条件、绘制性能等高线或函数曲线图。上述软件具有以下特点：可在IBM PC 及其兼容机上运行，采用中文操作系统，“菜单”技术和模块化技术等。

对于鞋成品的应力和应变分析，也可以采用有限元分析法(FEA)。有限元法是计算结构物体在负荷作用下的变形状况、应力分布和应变分布的有效方法，也可用于计算温度分布和振动频率等。该法是把连续物体在计算机上隔离为若干个小的部分，建立描述各个部分的数学模型，组成各部分矩阵[5]

。所用的计算机软件有美国的MSC/Mastran 等。它由一个数据库、一个执行系统和若干个模块组成。用它可以作各种静力分析、屈曲分析、振型分析、综合特征值分析、瞬态分析等。这种计算机辅助下的有限元分析法，不仅可用于成鞋的应力和应变分析，从而达到完善设计和提高成品质量的目的，还可用于对鞋楦、模型[6]、螺杆、口模、辊筒等生产工具设计和制造之中，从而提高产品质量、设备的效率和使用寿命。

3 胶鞋业中的计算机辅助设计

计算机辅助设计(CAD)是计算机应用的一个重要分支。用计算机不仅可以绘制出清晰、漂亮的设计图，且能优化设计并提高设计质量，加快设计和绘图过程，节省人力。胶鞋工业中业已用来设计鞋样、鞋楦、各种鞋部件、模型、螺杆、口模、辊筒等，原则上还可用来作整个车间甚至工厂的设计。

我国早在1989年以前已开发出对鞋样的微机扩缩、排料及资料检索系统。该系统包括IBM PC/XT 微机、24针打印机、图形数字化仪和绘图机各一台。软件编程采用BASIC 语言。该软件包括鞋扩缩系统、多模块的鞋样排料系统和以DBASE III 为基库的检索系统。该系统具有扩缩准确、排料周密和检索方便等优点。后又开发出“计算机辅助设计布鞋帮、底样和排料系统”。该系统能作底样的设计、修改、放样、存贮和显示；帮样的设计、楦面展平、曲跷处理、放样和排料；立体鞋样或鞋帮的显示和配色；鞋样或小样的收集、修改和扩缩。这是一种三维彩色计算机辅助设计系统，采用Auto-CAD 和Auto-Lisp 软件。继而又开发出“PX-1皮鞋微机辅助设计系统”。这是一种二维设计系统，是针对当时三维系统价格过高，一般小制鞋厂难以购置的实际国情而开发的，且具有比三维系统实用和精确的优点。稍后又开发出“SMD-6410三维制鞋辅助测量辅助设计系统”，其特点是辅助设计功能全面和实用、联机楦面测量数据的采集及计算准确、楦体三维造型可信、有限元楦面展平法更为先进实用、楦面展平图符楦良好、空间画点三维设计法直观方便、符合传统设计习惯、鞋款或三维着色造型实物感强、色彩丰富、便于对比选择、帮底样片扩缩快速、打印样片清晰和精确、符合生产要求、排料优化、计算准确、可核定产品的成本、操作灵活方便、运行稳定可靠、价格低廉。较近期内又开发出“皮鞋CAD 及技术辅助管理系统”。其基本思想是以三维制鞋CAD 技术应用为突破口，以出口皮鞋生产全过程管理为目标，使用微机远程通讯网络技术，设立生产微机辅助调度、制鞋生产微机信息处理等，扩大CAD 技术成果，以获得更大的经济效益。

日本重机公司的鞋样计算机辅助设计系统采用电视摄像机作图形输入仪，所设计图样可用彩色照片或复印件输出，且可操纵进行自动冲切裁断或往复割刀裁断等的数控(NC)裁断设备。此外还可用网络通信技术作远距离数据和图形传输。而美国Compag 公司的计算机辅助设计系统已扩展为既有三维设计能力(鞋楦设计和款式变化)，又可控制生产的计算机辅助和综合制造系统(CIM 系统)。法国Lectra 公司在其System2000系统中所用的Modrais 软件能加快样片的生成，并自动完成对样片的调整

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和检查。而该公司的排料系统可用照相机把所需面料图案直接送到裁床控制屏上。此外，在处理对花、对格布纹时能把不规则、弯曲线和斜纹等因素考虑在内，作相应的调整，控制输送带式的裁床完成裁剪。美国Gerber 公司在计算机辅助设计方面先后开发出Saber-5000模具CAD/CAM 系统、Optimizer 排料系统、Konsam 扩缩兼具自检和报警功能系统、Nester 服务器能快速响应用户要求兼作成本计算的排料系统[7]、Apex II 和shoe Maber 等CAD/CAM 系统。新近又开发出产品资料管理(PDM)软件，可使生产和销售一体化[8]。而KPMG 公司的企业资源计划(ERP)系统既包括了CAD 的内容，又能适应

当前电子商务(ET)的要求[9]

。总之，上述CAD 系统目前已不单纯用于鞋楦、鞋样、鞋帮、鞋底和生产工具的设计之中，而是能与各种下料机、缝纫机、制帮、绷楦及配底等设备相连接，从事计算机辅助生产，在增加其它功能设施后能从事计算机综合生产。

4 计算机辅助制造和综合制造

我国早期开发的电子鞋楦测量仪CAD 系统的样板数据已可用于数控下料机，而楦体三维座标可用于数控机床作模具生产，帮样的数据可用于自动缝纫机上等。日本东洋橡胶工业株式会社的CAD/CAM 系统中，还包括鞋楦加工数控机床，即可不更换软件和不另外制作原型楦，仅对上述机床作简单编程，就可进行对鞋楦的数控加工。德国Pfaff 公司已开发出以CAD 数据编程的新型激光样板切割机。美国Gerber 公司的二维CAD 系统可指挥激光刀具图样切割机和缝纫机进行工作，而三维系统可驱动鞋楦模型机、加工冲刀和托盘等设备。另如Atom 公司的S736CN 型下料机可作多层喂料，且完全由计算机控制选择正确的刀模、下料方向、材料移动、行程和距离等。Pederson 公司的电子计算机式移动头下料机速度极快，其操作程序可由键盘或磁盘输入。Comelz 公司的改进型SSZD 片切机能贮存800种不同的片切斜面，刀具能自动定位和磨刃。Camoa 公司的带刀片皮机除受计算机控制外，还配有能取出工件机械手。一种称作Sincron 4PR ×9型的微机控制绷帮机，能输入60个程序。每个程序可容纳20种不同的操作，如夹帮、拉紧、加压、喷胶、卡帮和时间控制等，借助

于输入特定的数码，机器能自行调节[10]。目前所有的注塑机都已由电脑控制实现半自动或全自动的生产。Brustia 公司的装跟机，其电脑装置能控制打钉的数量、长度、顺序和位置。英国联合制鞋机器公司出品的A 型多功能计算机控制缝纫机MPCS-A 、优化型多功能计算机控制缝纫机MPCS-Exell 、自动扫描型多功能计算机控制缝纫机MPCS Autoscan 、采用精确及时(JIT)和依次传递(Handle)技术的新型输送装置、2.3型微机控制抿边机Micro-Folder2.3、3型微机控制斜切机MSM-3等新设备皆是由微机控制的加工设备。此外，该公司还出品有直接存取服务连路系统(DASL)接口装置和缝纫工艺(Stitch Tec)软件包、能直接输出纸样板的Crispin CAD/CAM 制鞋厂专用微机。而由Cox & Wright 公司出品的高压水束切割机是一种供切割牛皮用的计算机程控水束切割机，还开发出用超声波作加工介质的电脑控制切割机和热熔粘合机。其它的机器还有：美国Brother 公司的PLK700HM 型程控缝纫机、德国Amir 公司的自控底料输送系统、数控可移式冲切裁断机、Cooper 公司的BAS 系列数控绣花缝纫机、Footuna 公司的电脑控制片边机、意大利的FS87型无钉内底固定机、AB 和CZ 型自动胶粘机、英国USM 公司的能自动诊断故障的绷帮机等。

在胶鞋制造方面，国外在原材料的输送、切胶、称量、混炼、出型、成型和硫化等各个过程大多采用可编程序控制器(PLC)、工控机(IC)或其它高位微机进行自动化控制。我国也已普及使用可编程序控制器或结合微机控制密炼机，以及用微机群控硫化罐等[11]。此外，美国Logic 公司业已发明用全息照相转化为数字信息，控制高压水束或激光的裁断机。法国恩维尔公司的C1000型激光切割机只需把鞋帮周边曲线的座标数据输入电脑，即能直接控制激光器在材料上裁出所需帮片或衬里。意大利Torielli 公司的6020高速绣花缝纫机，操作时把针头沿图案走一遍，该机就能自动缝纫。而Garfas 公司的运动鞋底自动砂磨打毛机，只需选定刀具行程和关键点上的定位便可进行打毛。而安赞尼公司的胶鞋生产线可对鞋的装配、精加工、硫化等工序在一条流水线上完成，可利用470双鞋楦在8h 内生产出1 500双热硫化鞋。台湾富源、旭众两公司出品的多功能微电脑控制卧式胶鞋自动注压机，能

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使用天然胶、耐油或耐热型橡胶或再生胶胶料，成型硫化后成鞋无飞边。而德国Desma793注塑机可生产有4种色泽或配方的，多至3层的鞋底，采用DPC 多微处理控制装置。意大利A.Ottogalli 公司的ID18-6转盘注塑机能注塑5种以上不同色料，同时还可另加一层透明聚氯乙烯及泡沫塑料层的高美学性能的鞋底。英国USM 公司的浇注机可以半自动或全自动方式生产聚氨酯训练鞋、便鞋和长统靴，而英国Ralphs 公司的浇注机可制作拟鱼皮的薄层底、特厚单元底和特高后跟等，还可生产全聚氨酯靴鞋或外包聚氨酯皮层的靴鞋。

作为生产企业的终极目标是实现工厂自动化(FA)和电子化工厂(EF)，而作为实现这一目标的中间步骤和途径是实现计算机综合制造(CIM)[12]，其内涵除上述计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助制造(CAM)外，尚包括计算机辅助工程(CAE)[13]、电子数据处理(EDP)信息系统[14]、计算机辅助计划(CAP)、计算机辅助质量(CAQ)管理、最高利润管理(PPC)和人员调遣中心(PDC)等机构和功能的实现。此外随着因特网的发展，电子商务(e-Trade)已是非常现实的契机和挑战。因此要求计算机不仅用于科学计算、产品和生产工具的设计和制造、生产过程的控制等方面，还要对企业的全面管理和办公自动化(OA)起重大作用。

5 使用电脑的智能型靴鞋产品

智能靴鞋产品现已有：①能防止运动过度的电脑报警鞋，适合心脏病或高血压患者和老年人穿用，在鞋底前尖部位设置按压键钮，微型电脑能记录距离和时间，且能算出消耗热量，当超过设定值时即会自动蜂鸣，提醒穿用人停止或减缓运动[15]；②可供运动员训练时用的电子跑鞋，能自动测定速度、距离、时间和消耗热量等参数，具有液晶显示和发声等功能，能使运动员提高锻练成绩和避免过剧运动。如美国Reaboc 公司已出品的带有微处理器，可测量弹跳高度的运动鞋[16]，R.S.Demon 公司推出的带有5个减震气囊垫，后帮部设有微处理器，跑步时能自动提高减震功能的运动鞋；③电脑安全鞋，当穿用人进入含有有毒气体或有害放射性物质的环境内，该鞋有示警功能，引起穿用人注意，避免伤害。此外，穿用人被人跟踪时也能发出响声，引起注意；④电子报警鞋，当穿用人遇到歹徒时，

只需把两只鞋底相接触，就能发出无线电信号，使设在公安部门的报警器蜂鸣，而得到及时救援。该鞋宜于在银行、保安、金融财务、商店或博物馆等单位或部门使用；⑤闪光靴鞋，装有发光二极管或荧光液晶装置，在黑夜中能熠熠发光，既能使穿用人辨别路径，又能避免车祸；⑥电子音乐鞋，由英国人发明的这种鞋子具有脚步轻、音量小、乐曲轻柔抒情；脚步重、音量大、乐曲雄壮深沉以及在不走动时无声的特点；⑦带灯光音乐的舞会鞋，在没有音乐伴奏下也能跳舞，此外，所设的发光装置能活跃气氛；⑧自动恒温电热鞋，具有能发热和自动调节鞋内温度的功能，特宜于在气温较低的环境内穿用；⑨自动调整鞋内湿度的鞋子，当鞋内湿度超过额定值时，具有自动调节湿度的能力；⑩可变化大小的鞋子，由传感器检测鞋子内部空间大小，由芯片控制气阀，调整鞋体内充气量的大小，使鞋扩张或收缩，从而使该鞋可供多人穿着。类似的发明还有很多，但真正被实际上大量使用的为数尚不算多，主要原因是制造上比较复杂和成本较高，但随着科学技术的进步和生活水平的提高，这类智能型或多功能产品必然在数量上和质量上会有新的飞跃。

6 结束语

在制鞋业中采用电子计算机进行设计、科研、生产、经营或管理已不是新鲜事物，而是人心所向、大势所趋。目前市场瞬息万变，竞争激烈，企业经营范围不少已普及世界各地，合作合营日益广泛。企业要得到生存和发展，必须随时掌握各种产销信息，快速设计和制造出为客户和市场所需的新产品，编制和执行制造资源计划(MRP)，进行敏捷和精益的智能制造(IM)且精确及时(JIT)向客户供货。因而加强各信息、科研、设计、供销、生产、经营和管理系统的功能和效率是极其必要的，而全面实现电子计算机化和内外网络化是达到上述目标的重要保证。

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Computer applied in rubber shoe production

YE Chun-bao

(Technical Development Department Tianjin Rubber Shoe Factory Tianjin 300012 China)

Abstract This paper relates to computer widely used in rubber shoe production for collecting data and treatment calculating CAD CAM CIM and I G meanwhile pointed out the developmental trend in the future.

Key words CAD CAM CIM IG rubber shoes

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桂橡机厂进军塑机行业

桂林橡胶机械厂近年来准确把握市场经济脉搏，最近又成功地介入了塑料机械行业，开发出GXJX-63-PPR 管材挤出生产线等塑料机械新产品。

无规共聚聚丙烯(PP-R)塑料管材同交联聚乙烯(PE-X)管材、铝塑复合管一起形成替代镀锌钢管的三大新型绿色环保管材。三种管材各有特点，其中PP-R 管最突出的优点是：管材管件采用相同原料制作，可采用热熔接方法连接，寿命长，卫生性能好以及耐高温性能强，近几年在欧州发达国家得到迅速发展。

PP-R 管市场前景好，国内企业急于购买RP-R 管材生产设备，但进口的价格十分昂贵，此时桂林橡胶机械厂成功开发的GXJX-63-PPR 管材挤出生产线，无疑使国内管材生产企业大喜。

此生产线有以下优点：高速挤出，高效塑化；专业的螺杆设计，保证了PP-R 管材的正常稳定地挤出；专为PP-R 管材挤出而设计了特殊的蓝式多孔机头模具及旋转式挤出机头模；采用PLC 控制，进口温控仪表，可配人机界面，温控通信显示，确保生产的可靠性。

本刊摘编自《中国橡胶》，２００２（１０）：３０　

（XS-01）

中国入世后贸易自由化将有八大影响

不久前，世界银行对中国进入WTO 后商品贸

易自由化进行了评估，主要结论有以下八点：

1．加入WTO 将对中国贸易的增长产生巨大影响，中国在世界出口中的份额将从1995年的3.7%上升到2005年6.3%；

2．中国从加入WTO 中所获得的利益将低于美国和欧盟所获得的利益；

3．中国在其它方面的获益将依赖于中国对自己贸易改革的承诺；

4．加入WTO 将有助于提高对非熟练劳动力的需求；

5．中国只有纺织品和服装产品是唯一能从世界市场准入中获益的出口产品，在世界出口市场上的份额将提高到43%；

6．由于中国以在工业产品方面做出的巨大让步（工业品关税由27.4%降到8%）和同意实施信息技术协议，作为加WTO 一揽子协议中的一部分，并承诺不再扩大非关税壁垒所涉及的范围，所以对电子产品的保护将大幅下降，电子行业将面临更为严峻的形势；

7．加入WTO 将帮助中国保持一个高效率的农业部门；

8．在汽车行业以及其它一些高新技术行业，加入WTO 能够给它们带来巨大增长，因为它们的成本将会由于自由化而大大降低。

本刊摘编自《现代橡胶工程》，２００２，（１）：１０　

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/mb34.html