计算机辅助技术在毛绒玩具行业中的作用和应用研究

刘秀娟， 姜俊侠

（深圳信息职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518172）



计算机辅助技术在毛绒玩具行业中的作用和应用研究

刘秀娟， 姜俊侠

（深圳信息职业技术学院机电工程学院，广东 深圳 518172）

摘 要：计算机辅助技术在毛绒玩具行业产业调整，提高行业整体的竞争力上起着举足轻重的作用。虽然市面上毛绒玩具CAD软件还处于起步阶段，CAM自动化的生产设备也是近几年才进入市场，但是，这些新技术和新设备的应用，已经在一定程度上优化了毛绒玩具设计和生产的各个流程，突破了传统手工生产模式的局限，促进毛绒玩具行业向规模化、集约化方向转型。

关键词：计算机辅助技术；毛绒玩具；设计；开版；算料报价

1　计算机辅助技术在毛绒玩具行业中的作用

一方面，随着数学建模、数值计算和计算机图形学等学科的发展，计算机辅助技术日趋成熟，其应用领域不断拓展，毛绒玩具电脑设计和自动开版也已经成为可能。另一方面，越来越多的自动化的设备，如复版用的自动切割机、裁剪布料用的激光切割机，及打印电剪工艺所需的大幅面绘图仪等，在毛绒玩具行业开始普遍使用，而使用这些自动化设备的前提条件是首先将传统的纸质样片转换成专用机器可识别的计算机图形。所以，计算机辅助技术在毛绒玩具行业的应用是科技技术发展的必然，其必将为毛绒玩具业的发展带来生机与活力。毛绒玩具计算机辅助技术与其传统的手工作业方式相比，具有如下几个方面的优点:

1.1减轻劳动强度， 提高工作效率

毛绒玩具设计工作涉及大量的制图和绘图， 如果采用传统的手绘技术来完成，制图的准确度和效率都相对较低，而且各种颜料、工具、纸张充斥着设计环境。同时， 手绘毛绒玩具设计存在设计资料不好保存和查询， 也不便于拷贝与修改的弊端，而利用计算机辅助设计，就可以克服这些问题，可大大减少手工劳动量，提高生产效率。目前很多企业在进行排版算料时仍是采用传统的雇佣资深算料员对样板进行手工排版算料的方法，为了减少误差和原材料的浪费，算料师傅们只能不断地重复计算，不仅浪费了重复计算的时间，还有可能因为一些主客观原因导致计算出错，直接影响正常的生产。计算机辅助排版算料系统可以摆脱对人工的依赖，在几秒钟内就可将纸样自动生成，节省了排版算料时间，大大提高了生产效率。传统的毛绒玩具布料裁剪环节是采用传统电烫工艺，其很大程度上要依赖烫工师傅的经验，劳动强度大，工作效率低。传统电烫工艺在烫裁过程中会产生很多有害气体，会给烫工师傅身体带来一定的伤害，借助计算机辅助技术可以实现全程全自动送料及切割，用机器替代人工，可以大大提高工作效率。

1.2缩短毛绒玩具设计周期， 提高新产品研发速度

一般采用传统的方法来设计开发毛绒玩具新产品可能需要几十天的时间才能完成， 而利用计算机辅助技术却只需要几天甚至几小时就可以完成［1］。特别是针对同系列样式和不同配色要求的毛绒玩具来说，如果利用计算机的快捷复制和修改功能，可大大的节省设计时间。利用计算机的海量存储功能可极大地丰富毛绒玩具的设计资料库和素材库，从而缩短新玩具的开发周期。加上计算机技术所具有的数字化调配色功能，可大大丰富设计师的想象力，激发设计灵感，从而加速毛绒玩具的更新换代速度。结合使用计算机辅助造型软件和开版软件，一人一天即可完成十几种毛绒玩具产品的造型和纸样的绘制，而即使让最熟练的设计师来手工绘制效果图和纸样的话，一天最多也不过能设计几套毛绒玩具，尤其是针对同一样式不同型号的样片设计来说， 如果采用纯手工方法可能需要耗费几天的时间才能完成十几个型号的缩放，而利用计算机辅助排版制版软件的纸样放码功能，十几分钟即可完成，这将大大的缩短毛绒玩具的设计周期。

1.3保证质量， 降低成本， 提高效益

毛绒玩具传统手工作业方式很大程度上依赖于工人的经验，所以玩具产品普遍存在质量不稳定的现象，而计算机辅助技术却可以大大的减小误差，提高产品的设计精度， 降低产品的次品率，从而保障了产品的质量。另一方面，目前毛绒玩具行业属于劳动密集型产业，面临着招工难，工人工资大幅上涨的压力，如果继续走传统纯手工作业的老路，企业必将很难实现可持续的发展。而毛绒玩具计算机辅助技术可优化毛绒玩具行业的各个流程，实现作业的智能化和自动化，突破对人工的依赖，减少企业生产过程中生产成本的投入，扩大企业利润空间，促进毛绒玩具产业向规模化、集约化方向发展。

2　计算机辅助技术在毛绒玩具中的运用

2.1计算机辅助技术在毛绒玩具设计中的运用

辅助毛绒玩具设计的软件有两大类，一类是二维绘图软件，另一类是三建模维软件。其中二维绘图软件有Adobe公司出品的图象处理软件Photoshop、和矢量图形软件Illustrator，还有Corel公司的设计矢量设计软件Coreldraw等，三维建模软件有Autodesk公司的3D Max和Maya、还有BobertMcNeel&Associates公司的犀牛软件等。目前，在毛绒玩具设计应用方面，企业常见的还是使用二维绘图软件，其中Photoshop和Coreldraw搭档，应用最广泛，通常设计师先使用Photoshop软件来绘制毛绒玩具的平面效果图设计，然后结合Coreldraw软件来开展CAD纸样设计。但是，三维建模软件可绘制出设计师所能想象出来的任何形状的三维模型，并可实现三维形体的多方位调整，比二维效果图更具表现力，产品外形可以更复杂丰富，同时，凭借三维建模软件的虚拟现实功能，可更直观地建立起设计师与客户之间的沟通渠道，从而缩短玩具的设计周期［2-5］。但是，三维建模软件建模耗时耗力，如果渲染不当，对于毛绒玩具效果图来说，会耽误时间，前功尽弃。而且大多数设计师来自基层，几乎没有电脑基础，三维建模是非常困难的。所幸的是，为了解决玩具三维建模的问题，使得在大多数设计师可以很快地学会并且在很短的时间内设计出三维玩具模型，近年，国内知名企业，如杭州力孚科技有限公司、广州雅迅科技有限公司和上海咔咻智能科技有限公司，相继开发了一些简单易学的毛绒玩具设计软件，如杭州力孚科技有限公司开发的图易造型软件，其基于草图式造型方法，设计人员只需输入二维的轮廓线，就可直接生成三维模型，图1即是应用图易软件设计的毛绒玩具三维模型实例。草图式造型方法简单易学，对于即使没有三维造型经验的初学者也可以在短时间内学会并熟练掌握其造型功能。同时，该软件系统可以输出带颜色的.obj格式文件，该格式文件可被导入到其他3D软件中，被用于进一步的细化和渲染。所以，如果把可实现快速三维造型的图易软件与其它设计渲染功能强大的3D软件配合使用，必将极大地缩短毛绒玩具造型设计的时间。

图1　计算机辅助设计毛绒玩具三维模型实例Fig.1 Three-dimensional model instance of plush toys by Computer-aided design

2.2计算机辅助技术在毛绒玩具开版中的运用

毛绒玩具开版，是一项结合审美、工艺、材料、技术等为一体的综合性设计开发工作。好的符合生产规律的卡通形象设计是玩具开版的前提，结合好的打版工艺，是大批量生产的前提基础［6-8］。在传统的毛绒玩具手工开版过程中，开版师首先根据客户提供的图片和需求，充分理解玩具形象，将平面设计图想象成立体形状，然后凭借经验探讨分解结构，直接将纸样设计出来［6］。这就要求设计师在出片时，有很好的空间想象能力和丰富的经验。所以，传统的手工开版对开版师的空间想象能力和实践经验有非常高的要求。一般来说，要培养一名优秀的开版师，需要五年甚至更长的时间。另外，由于传统的毛绒玩具手工开版过程是直接从平面设计图到玩具纸样的过程，中间没有真正可视化的三维立体模型，其设计精度相对比较低，需要多次的修改试制才能最终确认样板。多次的试做既延长了设计的时间又浪费了材料。而开版软件是由电脑自动将三维表面展平为二维纸样的，对开版师的空间想象能力没有特别高的要求。开版时，主要的工作是在三维模型表面绘制合理的缝合线，至于二维纸样是怎样的，就交给电脑自动处理了［8］。目前关于毛绒玩具开版计算机辅助软件的开发和应用，我国走在了世界的前列，涌现出了一批布绒玩具电脑自动开版系统，比如杭州力孚科技有限公司、广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发出的具有世界领先水平的布绒玩具电脑自动开版软件，这些软件近年在国内已经被众多玩具企业和院校所认可和应用。并且应用表明相对于传统的手工开版，电脑开版具有明显的优越性，如表1所示［8］。

表1　电脑自动开版和传统手工开版之比较Tab.1 The comparison of computer-aided and manual plush toy making plates

2.3计算机辅助技术在毛绒玩具排版算料中的运用

排版是毛绒玩具生产过程中的一个重要环节，也是一个要求细致、非常耗时的环节，企业如果能减缩短排版时间，就可以提高生产效率［9］。目前行业内的排版方法通常是凭借资深算料师傅的经验，运用CAD勾图软件对复杂多变的图案进行编辑来达到制版的要求，这就要求排版工作人员经验丰富且能熟练操作CAD勾图软件，即使如此，也需要耗费大量的时间。而且，企业需要花费相当长的时间和成本才能培养出一个既懂得操作专业的勾图软件，又懂得生产排版技巧的人才。但如用专业的计算机技术来辅助毛绒玩具排版代替传统的手动编辑排版，不仅可以节省时间，而且还可以减少用工投入，节省原材料。

图2　计算机辅助毛绒玩具排版实例Fig2 Example of computer-aided layout design of plush toy plates

目前，市面上比较知名的排版算料软件，均可采用多种数据输入方式，如电脑开版数据输入、扫描输入、摄像输入和DXF文件输入，把电脑开版生成的数据或手工设计的纸样数据输入到软件中，只需花费几秒钟就能自动完成纸样的勾图，再配合使用软件所具有的排版功能，如上下、左右、直排、倒毛、顺毛、镜像、自动套小模版等多种排法，用户可以根据实际的需要选择合适的排列方式，几分钟就能生成满足不同需要的排版结果，图2为计算机辅助毛绒狐狸玩具排版的应用实例。而且，对于刺绣的纸样，可以进行单独的特殊排版方法。针对激光切割机，软件还能提供自动计算最省料的排版方式，排版的结果可以被激光切割机直接利用。这样一来，必能为企业节省下非常多的时间和人力成本，简化了玩具生产的过程，提高了生产效率。

算料报价也是玩具生产的重要环节，直接影响生产成本的高低［9］。如何保证算耗料的准确性已是玩具厂家面对的重要课题。传统手工算料耗时长、易出错，无法准确把握库存和采购。而正确使用专业的排版算料软件则能为玩具厂家解决这些难题。传统的完整的手工算料到报价至少需要1-2个小时，而软件只需要10-15分钟。目前常见的算料软件不仅能用来估算布料的用量，还可以估算车缝工时、填充物用料量、缝合线的长度以及进行成本核算等。图3为利用计算机辅助技术进行毛绒狐狸玩具算料报价的应用实例。而且，这些软件还能实现纸样的编辑和纸样的放码，可将纸样的尺寸任意放大或缩小，生成不同尺寸的纸样，并即时更新算料的结果，从而提高排版算料及报价工作的效率。另外，该软件还具有纸样打印功能，能实现1：1大小纸样的打印，从而帮助企业减少复版的工作量。结合使用纸样放码功能和打印纸样排版图功能，还可以在纸样缩放后按同比例大小打印出来，从而避免使用复印机进行纸样放码的尺寸限制，并可有效减少算料部门和裁切部门之间的沟通成本。同时，借助这些软件可以将玩具、纸样、报价和工艺等信息保存到数据库中，便于管理。并通过把纸样信息保存在纸样库中，从而便于新玩具的设计。

图3　计算机辅助毛绒玩具算料报价实例Fig 3 Example of computer-aided plush toy material quotation

2.4计算机辅助技术在毛绒玩具生产设备中的运用

布料的裁剪环节一直是毛绒玩具生产流程中非常重要的一道工序。传统的用刀模裁断，生产效率低，裁切精度也低。但是凭借CAM技术，用信息化智能设备代替人工手动裁切，可大大提高劳动工作效率，降低生产成本。例如，使用激光切割机进行激光裁切，只需通过计算机把数据文件导入激光机，即可操纵激光机行进面料切割。经由激光切割机切出来的样片大小一致，版片非常漂亮，损耗也是目前裁切方式中最低的。另外，目前市面上还有很多其它的智能化设备在毛绒玩具行业得到广泛应用，比如自动电烫机，大幅面打印机、自动龙门冲床、自动缝纫机、自动缝口机、电脑刺绣机等，这些智能设备的使用，必将降低毛绒玩具行业的用工成本，解决用工荒问题，给玩具行业带来彻底的变革［10］。

3　结论

随着市场经济的不断完善和发展以及毛绒玩具厂家对生产高效率的追求，传统意义上的手工生产已经无法适应毛绒玩具行业的运行体制，要求毛绒玩具行业必须走信息化的道路，目前，许多玩具企业依靠计算机辅助技术在毛绒玩具信息化道路上已经取得了一定的成果，如专业的三维造型软件、开版软件、排版算料软件、激光切割机、大幅面打印机等一系列能提高生产效率、降低生产成本的新技术和设备的应用，必将有利于毛绒玩具行业实现产业调整，提高行业的竞争力。

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【责任编辑：杨立衡】

【博士论坛】

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

中图分类号：TS958.1； TP391.72

文献标识码：A

文章编号：1672-6332（2016）01-0082-05

［收稿日期］2016-3-10

［作者简介］刘秀娟（1978-），女（汉），湖北黄冈人，博士，副教授，主要研究方向：玩具设计与制造专业的课程教学研究。E-mail：Liuxj@sziit.edu.cn