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聞力生:3D數字技術賦能服裝制造業數智化轉型

發布時間:2024-01-09  閱讀數:29773

聞力生:3D數字技術賦能服裝制造業數智化轉型



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中國服裝智能制造聯盟專家組副組長

東華大學教授   聞力生



一、 什么是3D數字技術


3D數字技術是利用計算機和數學計算方法,通過建立三維空間模型來進行虛擬創意、設計、制作等等的應用技術。通常在工業、媒體制作、電影制作、教育、建筑、醫學、游戲等多種場合應用。特別在工業制造場合,通過虛擬構建真實的物體模型,創造逼真的視覺效果和交互體驗,具有高度的可視化和互動性,從而可以減少成本,提高效率和品質,為發展現代工業制造科技和文化提供了可靠保證。


廣義的3D數字技術和其他許多技術密切柤關,例如:3D打印技術、 3D仿真技術、3D建模技術、增材制造技術、元宇宙技術、數字孿生技術、激光切割和雕刻技術、計算機數控(CNC)技術、快速成型技術、3D材料工程技術、3D傳感器技術、智能可穿戴產品技術、AR/VR/MR技術、GenAI技術等等。但我在這里主要說的是在制造業尤其是在服裝制造業數智化轉型的3D數字技術,因為這是當代制造業數智化轉型發展的前沿技術。


二、3D數字技術在制造業的應用


3D數字技術在制造業的應用最大的價值在3D數字技術和生成式人工智能(GenAI)技術的融合,大家知道在2023年,生成式 AI 發展迅猛,我們已經見證了太多的文本生成、圖像生成等領域的創新,但與此同時,3D AIGC 受到越來越多人的關注,應用前景非常廣泛, AIGC 集成的3D數字內容創作工具可以創建高度逼真的角色和環境,這一技術用于虛擬環境制作非常重要,圖一就是AIGC 集成的3D數字內容創作。

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圖一  3D AIGC的創作 (圖源:網絡) 

所以只有3D數字技術和GenAI融合,它們才能在制造業應用體現以下價值:1)通過使用3D數字技術和GenAI融合,制造業可以進行更精確、更快速的產品設計和仿真。GenAI可以分析大量的數據,并基于以往的經驗和知識生成新的設計方案;3D數字技術可以將這些設計轉化為數字模型,進行虛擬驗證和測試,以確保產品性能和質量。2)制造業需要利用3D數字技術進行數據采集,這包括從各種傳感器、生產設備、物流系統等來源收集的數據。這些數據可能包括生產進度、設備狀態、庫存情況等。然后,通過GenAI人工智能技術對這些數據進行處理和分析,以識別模式和趨勢,並進行智能決策。3)制造業需要利用3D數字技術與GenAI的結合可以實現智能制造和自動化生產線。GenAI可以監控生產過程中的各種參數,并根據數據進行實時優化和調整;3D數字技術可以提供高精度的傳感器數據和模擬模型,用于監測和控制生產過程中的各個環節。這樣可以提高生產效率、降低成本,并確保產品質量的一致性。4)制造業需要利用3D數字技術和GenAI融合,可以實現更準確、更高效的質量控制和缺陷檢測。GenAI可以分析生產過程中的傳感器數據和圖像數據,檢測并預測可能的質量問題;3D數字技術可以提供高分辨率的圖像和模型數據,用于檢測產品中的缺陷和不良情況。5)制造業需要利用3D數字技術和GenAI融合,可以進行供應鏈管理和優化。GenAI可以根據市場需求和生產能力進行智能調度和計劃,實現更高效的物流和庫存管理;3D數字技術可以提供實時的供應鏈數據和可視化模型,幫助制造商監控和優化供應鏈運作。總的來說,3D數字技術與GenAI的融合可以在制造業中實現智能化、數字化和自動化的生產過程,提高生產效率、降低成本,并提高產品質量和供應鏈管理的水平,從而獲得更大的競爭優勢。

三、3D數字技術在服裝制造業數智化轉型中的應用


3D數字技術在服裝制造業實現數智化轉型起到了以下幾個重要作用和應用:

1)應用于服裝虛擬設計和樣品開發

大家知道我們進行傳統的服裝設計和樣品開發過程需要投入大量人力和時間以及各種資源,如今有了3D數字技術,設計師可以使用虛擬設計工具創建服裝的三維模型,并進行虛擬試穿、細節調整和面料選擇。這樣可以更快速設計和開發服裝樣品,減少服裝樣品制作所需的時間和成本。例如,我們服裝行業著名的凌迪Style3D數字化技術,它含蓋了3D服裝產品企劃、3D款式設計、3D服裝與電子模特走秀、3D服裝門店、 3D服裝視頻、3D服裝試衣等等,圖二是Style3D推出的在虛擬3D設計的樣衣與衣片;圖三是Style3D推出的在虛擬模特真身上利用AI換臉技術和3D數字服裝所組成的走秀電子模特。

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圖二 虛擬3D設計樣衣衣片

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圖三 3D服裝與電子模特

2) 應用于服裝定制化生產


消費者對服裝個性化和定制化的需求越來越高。借助于3D數字技術,制造商可以根據客戶的測量數據和喜好,生成定制化的服裝模型,并進行虛擬試穿和個性化調整。基于虛擬試衣,用戶可以通過網絡查看到虛擬的“自己”試衣的效果,極大的提高網上購買服裝的便利性。例如我國京東商城推出的“虛擬試衣間”,通過調整身高、體重、肩寬等指標形成“虛擬人形”,在貼圖形成“虛擬的自己”;又例如博克科技公司推出的智能服裝云平臺系統,其中的MTM智能服裝定制系統,就是通過3D建模和虛擬試衣完成客戶定制的,其業務流程見圖四。


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圖四 客戶服裝定制業務流程


3) 3D數字技術推動實踐服裝數字孿生和服裝元宇宙


打造虛實同步的數字孿生,是工業實現智能化轉型的必經之路。簡單來說,數字孿生就是物理世界的虛擬拷貝,具備物理世界的所有特性。拷貝的數據則來自多個數據源,包括CAD 文件的設計數據、物聯網數據等等。通過將這些數據導入到軟件平臺中,我們就能夠創建虛擬世界的模型,并賦予其模擬物理世界行為的能力,使之與現實如出一轍。但是,工業是一個龐大且復雜的產業,所涉及的數據源龐雜、多樣且不兼容。若不能有效處理數據,會直接導致功能不全、信息不足、項目協同失調等問題,讓數字孿生無法發揮其應有的價值。當然,這只是打造數字孿生的第一步。在處理好數據后,如何讓虛擬世界的孿生體與現實同步,如何進行逆向控制,如何利用云計算,每一步都困難重重。例如Unity中國憑借全球領先的實時 3D 技術,已經為工業領域的各種工具提供鏈接口和數據支持,專攻多源異構數據融合難、實時數據接入協議復雜、終端設備渲染等痛點,從產品可視化、市場營銷、銷售配置器到數字孿生智能工廠,全方位、全流程地提供沉浸式 3D 交互體驗,賦能整個工業智能化升級。


我說過數字孿生是服裝智能制造的底座,要實現服裝制造的智能化,服裝的制造加工設備、生產線和整個工廠都要利用3D數字技術構建虛擬的服裝加工的設備、虛擬的生產線和虛擬的工廠。有了與現實世界一樣的虛擬的生產線和虛擬的工廠,我們就可以虛增實,通過數據采集、優化決策、迭代優化映射到實際生產線等過程,達到實際生產線的優化運行,提高生產效率、質量和靈活性。


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圖五 服裝數字孿生工廠(圖源:新工業網)


以虛增實的過程實際上也是數據驅動的過程,現實工廠的數據中心通過3D傳感器和工業軟件從現實(物理)工廠獲得數據構建虛擬工廠,仿真虛擬工廠的優化運行數據,經過分析、決策,再映射到現實(物理)工廠,從而獲得更優更高效運行的智能的工廠,見圖五。


4) 3D數字技術在服裝制造業的其他應用


3D數字技術在服裝制造業的其他應用還有:例如使用3D數字技術,制造業可以對服裝模型進行全面的質量控制和缺陷檢測。通過檢查服裝3D模型,可以發現并修復潛在的質量問題,避免不良產品進入市場;又例如3D數字技術與生成式人工智能(GenAI)結合可以提供智能可穿戴服飾設備,例如美國Meta與雷朋 (Ray-Ban) 合作,推出的智能眼鏡,不但能使用戶免提交互,撥打電話、聽音樂、拍照片,還能視頻三維環境等等,見圖六。


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圖六 雷朋智能眼鏡


四、結束語


1)3D數字技術起源于 20 世紀 60 年代的計算機圖形學,一般來說,完整的 3D 數字技術涵蓋概念設計、3D 建模、紋理 / 材質、動畫和渲染等等多個環節。傳統3D 數字的獲得均需專業藝術家創作,創作時要加?了?量的??經驗設計,所以3D 數字的獲得是一項非常復雜且耗時的工作。但是如今我國一家專注于通用 3D 大模型的技術研發及產品落地的VAST初創公司,他們為了減少制作高質量 3D數字資產和環境所需的專業知識和成本,讓 3D數字內容生成變成一件更容易的事,他們于2023 年12 月推出了 VAST 自研的 3D大模型 Tripo,它只需要幾秒鐘就能獲得3D數字模型,這是生成式 AI 技術在 2D 圖像生成基礎上發展成3D數字模型的又一里程碑,意義十分重大。


2)現在以 GPT-4為代表的多模態大語言模型(Multi-modal Large Language Model)在自然語言處理、視覺理解、機器人等任務上取得了顯著的成功,但這類模型都是基于二維圖片文本數據訓練得到,在理解三維世界和與三維世界交互方面能力很是欠缺。為解決這一問題,北京通用人工智能研究院聯合北京大學、卡耐基梅隆大學和清華大學的研究人員提出了首個三維世界中的具身多任務多模態的通才智能體 LEO。這個具身通用智能體與3D數字人結合才是一個真正類似人類的機器人,它既能夠理解人類生活的真實世界,又能夠為人類提供各種服務。

2024年元月稿

文章來源:中國服裝協會



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