功能性工装的结构设计与工艺优化

左洪芬，杨雅莉，王吉祥，张媛媛，闫 琳，王 静，宋向前

(1.烟台南山学院 工学院，山东 烟台 265706；2.山东南山纺织服饰有限公司 技术研发部，山东 烟台 265706)

我国作为一个制造大国，各产业一线工人数量居全球前列[1]，随着我国经济快速发展，人们的服装消费水平也逐步提高，工人们对工装的结构设计及工艺要求越来越高[2-3]。现代工装不仅需具有美观性，更重要的是需满足相应工种的特殊需求，真正体现其在作业过程中的功能性。传统工装设计仅在面料及宽松度上满足了工人的需要，缺乏针对提高其功能性的设计。由于工装具有服务于特定工作环境需要的特点，其设计需在传统工装的结构与工艺设计的基础上做进一步改良以提高其特定的功能性。

通过查阅文献发现部分学者从工装入手，结合其功能性面料的应用[4]、款式与色彩设计、安全性与舒适性、市场前景等方面进行了研究[5-7]。相关研究[8-9]针对吸湿排汗面料的性能及工艺进行研究以提高服装的透气性、时尚性；薛苏楠[10]分析了在职业服装设计中如何通过服装材料的选择与应用来实现职业服装的功能性应用；程亚南[11]提出工装中色彩设计可树立品牌形象、提高劳动保护且能起到标识、警示作用；文献[12-13]采用需求分析法分别针对环卫工人、农民的职业特点探讨了环卫工作服、农民职业装的色彩、材质、造型、工艺等设计要素；程亚南[14]根据地质考古行业职业特点将防风、防雨等特殊面料应用于工装设计中，并采用多功能口袋的设计来提高其功能性，采用反光条和警示色面料来提高其安全性；董小英等[15]就工装夹克的版型设计方法及松量设计两方面进行研究，确定了夹克式工装的最佳松量及相应部位的最佳空隙量。以上研究主要从设计要素角度进行理论分析，针对结构与工艺的改良仅为点式提及，能够为本文从功能性角度对工装结构与工艺展开优化的研究思路提供一定参考。

综上所述可知，现有研究角度较广，但基于功能性视角针对工装结构与工艺优化的具体方案的研究不多，可借鉴的结构设计与工艺优化参数较少。本文通过对人体工效学原理的把握，结合不同工种对工装的差异性需求，归纳出工装在功能性方面的结构工艺改良方案，以期提高工装的功能性。

1 工装范畴及款式特征

1.1 工装范畴

职业装俗称工作服，是工作者为了适应各行业工作环境需要而穿着的特定形制的服装[16]。职业装又细分为职业时装、职业制服、职业工装(本文简称“工装”)、职业防护服4大类[17]。职业时装多指现代白领阶层工作时所穿的较正式且具有时尚元素的高档男女职业套装；职业制服指某一特定行业所穿着的具有某种工作身份标志的套装，其款式设计具有行业规范性、标志性等特征；工装多指工作在生产一线、从事体力劳动的蓝领阶层因工作便利而穿着的服装，一般不具有全行业的统一性，可根据企业需要自行定制款式[17]。工装以“卫生作业、安全作业、保护作业”为设计原则，通过服装结构设计来满足对人体的防护功能与工学功能[18]；职业防护服多用于恶劣或危险环境中，其设计宗旨重点在于对从业者的保护性，面料选择及款式设计需具有保护功能，以避免劳动者受到工作环境的伤害。

工装属于职业装的一个重要分支，因职业呈现多样化特点，导致不同岗位工人穿着环境不尽相同，因此，工装对面料功能性要求不高，一般使用耐磨性较好的、中等厚度的涤棉混纺面料制作即可。其款式设计亦相对灵活，根据具体职业工种还可对其款式结构进行针对性较强的细节设计。

1.2 工装款式特征

工装作为工人的作业服，考虑到其穿着场合多为户外或脏污环境，又因其穿着与洗涤频率较高，故在面料上常使用耐磨性较好、防污防油性强、洗后速干效果好的涤纶、锦纶、氨纶等纯纺或者混纺面料；为了便于工人作业，其上衣和下裤的廓形分别采用仿夹克宽松廓形与直筒裤廓形设计；为了提高其防尘、防污功能，其领口采用关门领、袖口和底摆采用紧口设计、搭门采用拉链及暗门襟设计。

为了进一步提高工装夹克的功能性，其款式除具有以上特征以外，还可根据具体职业特点加入相应的设计点，如针对夜间工作或者户外道路作业的工装应在前后衣身明显部位加入玻璃微珠反光带、反光织带或者晶格反光带，以确保其安全性；针对高温作业的工装可以在人体热量产生较多的部位设计开口或者气孔，亦可结合可穿戴风扇设备的使用提高其散热性；针对作业时工人动作幅度较大的职业工作可在肘部、膝部、臀部、肩部等加入风琴褶设计，以满足其活动范围较大的要求。总之，工装款式设计首先要考虑其功能性；其次要兼顾其舒适性；最后再考虑其美观性。

2 工装结构设计与工艺优化

工装与其他职业装相比最大的特点在于其功能性，工装需满足最基本的保护、安全、卫生等功能性需求[19]，随着科技的发展，多种新型面料应用于工装中提高其功能性与舒适性，本文抛开面料对工装服用性能的影响，仅从优化结构与工艺角度展开分析，改良其结构设计方案与细节工艺处理，以提高其功能附加值。

2.1 关节处活褶处理增加活动范围

一线劳动者工作过程中身体的活动幅度较大，尤其在四肢和腰部常进行弯曲伸展活动。褶裥能够很好地满足人们对放松量的要求，且能够实现服装自然状态下的平整美观。故针对上衣结构设计要充分考虑袖子的宽松度和肘部的活动范围，在后袖片肘部使用活褶工艺；针对工装裤结构设计可在其后腰部和膝盖处采用活褶工艺，来满足手臂、腿部、躯干各角度的伸展，以增加其活动范围。

考虑到在整体规格设计时袖子已加入松量，同时兼顾服装的美观性，故在肘部采用较小的活褶即可满足肘关节的活动量，肘部活褶示意图如图1(a)所示，一般褶大不超过1 cm，褶长取4～5 cm，2个褶指向肘关节。后腰处的褶由于在人体后侧，且上衣可遮挡褶位，故在此处适合采用风琴褶，后腰处活褶示意图如图1(b)所示，褶的数量及大小均可适当增加，以满足躯干较大幅度的向前弯曲，常设置3～5个活褶，大小取1.5～2.0 cm，将其拼接于腰头与后裤片之间。膝部弯曲角度最大，膝盖处面料亦最容易变形、磨损，为了满足膝部活动量同时增加膝部牢度，常采用膝部拼接风琴褶工艺，膝部活褶示意图如图1(c)所示，拼接布采用耐磨性及保型性较好的锦纶或锦纶/涤纶混纺面料，在提高工装裤膝盖处牢度的同时，亦有利于活褶的回弹，从而提高工装裤美观性。

图1 活褶示意图

2.2 边缘处收紧工艺提高作业卫生性与效率

工装上衣为夹克款式，袖口、侧下摆采用开衩结合四合扣收紧设计，袖口开衩长度一般为7 cm，调节扣扣距为3 cm,袖口开衩示意图如图2(a)所示；侧下摆开衩一般为5 cm，调节扣扣距为4 cm，侧下摆开衩示意图如图2(b)所示。袖口、侧下摆不宜采用螺纹收紧的原因主要有3个方面：一是由于工装穿着环境可能为户外，长期受光照、温度、湿度等因素影响，又因工装穿着频率较高、洗涤次数较多，若以橡胶螺纹来收口，螺纹容易风化变形，导致工装袖口、底摆无法收紧；二是螺纹成本相比四合扣较高，经济耐用是不同行业对工装的共同需求，企业从生产成本考虑不宜采用螺纹；三是工装的穿着时间一般贯穿于一年四季，且套于服装外层穿着，春夏季内层服饰较薄，秋冬季内层服装较厚，工装需满足四季的穿着需要，故底摆和袖口尺寸不固定，采用调节扣设计便于随着内层衣物的薄厚而调节扣位，使得工装夹克的袖口和底摆尺寸灵活可调，以适合四季的穿着要求。

图2 收紧工艺示意图

在脚口应采用魔术贴设计以收紧裤口，而不宜采用开衩与四合扣，一是因为脚口处在脚踝处，系扣、松扣不便于操作，而魔术贴操作便捷；二是考虑到工装裤便于穿脱，一般款式为较宽松的直筒裤，脚口较大，若使用开衩收紧脚口需要较长的衩，且考虑到舒适性，开衩处于裤外缝下端，加之克夫一般为5.5 cm，此长开衩、宽克夫的设计导致工装裤美观性较差，而魔术贴可满足多种收紧程度的要求，且自身宽度较窄,一般为2.5 cm，脚口收紧后呈现自然褶皱状态，美观性较好，脚口处魔术贴收紧示意图如图2(c)所示；三是由于走路时引起地面尘土飞扬，若采用开衩易导致尘土污垢通过开衩渗入服装内部，卫生性较差。综上，魔术贴收紧脚口不但便于操作且美观性、卫生性较好。

底摆、袖口、脚口三处的收口设计一方面可以形成收紧效果实现防尘防污；另一方面使得款式简洁贴体便于工作人员作业操作，从而提高作业效率。

2.3 反光警示条设计保证作业安全性

针对夜间工作人员或户外作业人员，其工装中必须缝制反光条以保证其工作过程的安全性。正面面对光源作业时，危险因素的可预防性较高，同时考虑工装正面的美观性，故反光条不宜设置太宽，一般取0.5～1.5 cm的反光条嵌在前衣身胸部横向分割缝中，前片反光条缝制示意图如图3(a)所示。当工人背部面对光源时，对危险因素的预判能力较差，故在后衣身肩育克边缘需缝制2.0～2.5 cm的反光条以加强工装的警示功能，后片育克反光条缝制示意图如图3(b)所示。为了保证腿部的安全性，工装裤中仍需要缝制反光条，常在脚口以上10 cm处围绕裤腿水平缝制一圈2.0～2.5 cm反光条，脚口反光条缝制示意图如图3(c)所示,此设计可防止工人在夜间作业过程中因腿部外露，但上身被遮挡而无法实现反光警示时出现意外。

图3 反光条缝制示意图

夹克上衣的分割线较多，一般前衣身在胸部有横向分割缝，较窄的反光条可嵌在分割缝中，称之“反光夹芽”，若采用1.5 cm的反光条，也可将其镶在分割线上方衣片下边缘处；后背及裤脚口处的反光条较宽，由于反光条与工装面料相比较硬挺，且直接与皮肤接触会导致刺痒感，一般需将较宽的反光条镶缝到衣片上，以保证反光条处的外观较平服且服用舒适性较好。

2.4 多功能口袋设计

2.4.1 腰侧“反袋口”防盗斜插袋

普通夹克腰侧采用挖袋设计，袋口为1.5～2.0 cm宽的单嵌线或者直接采用拉链封口。工装夹克穿着环境可能为潮湿、高温或者带有电磁的场所，应尽量避免在服装中使用易生锈、易导电、易导热、易导磁的金属等材料，故金属拉链不宜用于工装夹克中；塑料拉链易风化，使用寿命较短，亦不适宜用于挖袋封口设计。另工装口袋的实用性较强，工作中使用频次较高，若使用拉链封口，反复穿插袋口后拉链易损坏，故此处适合使用单嵌线袋口设计。

考虑到工人作业过程身体动作幅度较大，需在腰两侧进行“反袋口”防盗斜插袋设计，简称“反插袋”，即在袋口两侧均设置单嵌线，使得内层嵌线开口朝向侧缝，外层嵌线开口朝向前中。此“反向袋口”设计能够确保工作人员在进行弯腰、蹲起动作时袋内物品不易滑出，而且在户外作业时可防止物品被偷盗，增加了插袋的安全性能，腰侧“反插袋”示意图如图4所示。因反插袋外侧袋口受力较大，一般在外侧袋口两端使用0.6 cm加固套结，以防止频繁插袋导致袋口开裂。袋口内层嵌线需略窄于外层嵌线，一般外层嵌线宽取2 cm，内层嵌线宽取1.5 cm，此设计既能满足反插袋具有防盗、防滑落功能，又能便于穿着者取放物品，延长袋口的使用期限。

图4 腰侧“反插袋”示意图

2.4.2 胸部“立体双层”贴袋

普通夹克的口袋一般只具有装饰性，而工装夹克口袋则以功能性为主。胸部贴袋一般为魔术贴封口的立体袋，立体贴袋能够增加贴袋容量，提高其实用性；魔术贴封口使得贴袋呈半封闭状态，在保证取放物品的操作便捷性同时亦保证了贴袋的安全性；袋盖上采用不透面暗魔术贴，即魔术贴仅与袋盖内层面料缝合，正面不可见固定线迹，以此来保证袋盖外露一侧的美观性。

由于立体贴袋容量大，因此盛放物品较多，不便于在其中寻找较小的物品，如螺丝、螺母、小钉子、别针等；再者，整体贴袋不具备分类存放或者隔离存放的功能，无法实现单独存放比较重要的物品或者较小的物品。鉴于此，将胸部贴袋设计为大小双层形式，在普通大袋内层设置一小贴袋，用于存放较小的或较贵重的等需特殊存放的物品，实现袋内物品分门别类、易于寻找，立体袋内部示意图如图5(a)所示。一般大袋厚度为2.5 cm，袋口长为13.0 cm，袋口卷边宽度为1.5 cm；内部小袋厚度为1.2 cm，袋口长8.0 cm，袋口卷边宽为1.2 cm。

在左胸贴袋袋盖与衣身缝合处靠近前中的一侧，常设计1个2 cm左右的开口，此开口为插笔孔，方便工人存放铅笔、碳素笔等，插笔孔示意图如图5(b)所示。另贴袋一般采用横向、纵向、斜向拼接，可同色面料亦可异色面料拼接，贴袋平面示意图如图5(b)所示，其中可见袋布中同时使用了横、纵向分割设计与异色面料拼接设计2种设计方法，拼接处的缝口不易拉伸，因此该设计可保证袋布的尺寸稳定性，能够使贴袋长时间使用后依然平整，同时可增加贴袋的美观性。

图5 双层立体胸贴袋示意图

2.4.3 左臂“三点式”封口工具袋

为方便工人作业过程中取放工具，以多数人右手操作为设计基础，在左大臂外侧常进行臂袋设计，因臂袋位于手臂上部且为曲面，因此臂袋不宜过宽、过深，以保证臂袋的外观平整性。一般臂袋宽取7 cm，袋深取8～9 cm。

因袋中放置工具多为钢尺、改锥、剪刀、铁丝等，其中大部分为金属材质，故工具质量较大，加之取放工具次数频繁，袋口需具有一定牢度以提高其耐用性，因此袋口采用“三点式”固定，左臂工具袋示意图如图6所示。袋口两端(图6中A、C处)及中间部位(图6中B处)一般使用1 cm加固套结以保证臂袋袋口具有较高的耐用度。

图6 左臂工具袋示意图

为了增加臂袋袋布的强度，同时充分利用排料间隙，遵循紧密套排原则，常将小面积面料进行拼接，组合为臂袋袋布，在提高袋布耐用性的同时，提高了面料利用率，减少裁耗，从而降低生产成本。

3 结束语

工装不仅可以使得同一行业工作人员着装严谨、规范、整齐，更主要的是不同行业的工装具有不同的功能性，能在某种程度上提高各行业工作人员的作业效率。在保留工装上身夹克、下身工装裤的款式特点前提下，结合人体工学特点与行业作业需求，从结构改良与工艺优化角度着手，对工装进行局部细节的调整改善其功能性，使现代工装朝耐用、舒适、便捷、美观、多功能方向发展，提高了工装附加价值，增加其实用性。本文从结构设计与工艺优化角度拓展了工装设计的广度，服务于工装企业的产品开发。技术参数与工艺优化方案以期为工装相关企业提供一定的技术支持。