当跑鞋遇上智能制造：奔跑的革命

Intelligence / 内容来自伟创力 / 2016-02-20

作为其“制造革命”计划的一部分，耐克正致力于减少生产高级定制鞋所需的一切成本，包括时间成本以更快向运动员们交付产品。激光切割可以减少制作普通鞋的20-30个部件所需的设备数量。

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能够切割几乎所有物体是激光切割机的重要特征之一。事实上，激光切割机可以根据精确到微米级别的预编程数字化精密图纸进行操作，因此，激光切割机也具有从根本上优化制造流程的能力。

耐克对于这一技术有着浓厚的兴趣。作为其“制造革命”计划的一部分，耐克正致力于减少生产高级定制鞋所需的一切成本，包括时间成本以更快向运动员们交付产品。激光切割可以减少制作普通鞋的20-30个部件所需的设备数量。目前，对于一款包含10个尺码的鞋，每只鞋都至少需要200个不同的部件，如果采取标准化生产流程需要大量的工具。但如果采用激光切割机，就需面对一个重要特征，即在切割时，光束会和氧气相混合，在柔软的织物上留下烧焦的边缘。伟创力消费类技术事业部总裁Mike Dennison表示：“耐克团队曾在柔软织物领域做过大量尝试，也提及这种做法不可行。然而，伟创力的团队在他们面前证明了这种做法的可行性，也令他们惊讶不已。”

英国女子七项全能运动员Katarina Johnson-Thompson；作品来源：Samuel Burgess Johnson

伟创力的工程师、化学家和专门从事电脑硬件制造的供应链创新者们共同创造了一种新型的流程，采用这种流程，生产者随时都可以在车间将任何软硬材料切割成需要的样式。伟创力消费类技术事业部高级副总裁Tom Fletcher 表示：“我们正在完善精密切割的流程，以免烧焦材料。我们需要开发一种激光切割系统，以获得一种柔性能力，支持需切割的各种材料和产品。”

Dennison认为，在主流的制造领域中，激光切割替代手工切割只是时间问题。他指出：“这就好比伐木工人和电锯的关系，电锯最终会取而代之，而激光切割机也一样。”

除激光之外，伟创力还开发了一种将布料置于切割机上的新方法。过去，我们需要移动、展开和裁剪织物，然后将织物从生产线上取下并搬移至其他地方。伟创力的替代方案则是采用自动化织物支架，根据鞋的特定型号和尺码自动为生产线供应织物。

通常情况下，工厂只能在一次生产中大批量的生产一种尺码的鞋子，但使用激光切割机可以显著提升生产的灵活性。耐克首席运营官Eric Sprunk表示：“大型激光切割机的投入使用，使他们无需将所有材料存放在后面的仓库中，也无需让团队成员使用大型液压机和工具切割出鞋的裁片，只需将材料放入激光切割机内，便可先后针对9、13或者任意尺码切割材料，所有工作都采用数字化方式完成，无需更换任何一个模具。激光切割机非常强大，必将颠覆行业的发展。”

伟创力与耐克合作开发了多项创新技术，激光切割机和织物支架只是其中之二。由于没有鞋类制造背景，伟创力组建了一支团队专门来学习制鞋流程，并开始试验可用来提高质量的技术。Fletcher表示：“我们登陆Nike.com，订购了大约50双不同款式的鞋子，并一步一步将鞋子拆开，以了解其制造流程。我甚至接到了Nike.com从俄勒冈州比佛顿打来的电话，对方询问我是否确定要订购50双不同款式的鞋子，而我如实回答是的没错。”

追寻创新者的脚步

伟创力通过拆分鞋子提升制造工艺的做法，实际上是重走了耐克共同创始人Bill Bowerman的创业之路。这位经验丰富的田径教练在20世纪50年代使用带锯拆解已有的鞋子，然后仔细研究其结构，从此踏上了制造更轻便、更舒适运动鞋的生涯。将赛跑者的运动鞋减轻几盎司，便可将他们的跑步时间缩短几秒。

这位教练执着于制造出性能更强劲的运动鞋，以帮助运动员发挥最佳竞技水平。正是基于这种执着精神，他手工制作了许多样品鞋，包括为还是俄勒冈大学的一名学生和田径运动员的Phil Knight制作的鞋子。Knight很长时间都没有穿这双鞋，直到他的队友Otis Davis将它们据为己有。令人惊讶的是，后来Davis在1960年的奥运会上赢得了400米金牌。

Bowerman一直为赛跑者制作定制运动鞋。他首先勾画出他们脚部的草图，测量其宽度，并大略记下结构特点（如长脚跟、纤细的脚踝）。他测试了几十种不同的材料，旨在寻找完美、坚固、轻便的柔性物质。在着手制定严格标准的过程中，他积极寻求与美国一家制鞋厂家建立合作关系，但最终未果。1960年，在寄给俄勒冈州波特兰一家公司的有关采购钉鞋钢料的信中，Bowerman写道：“我深信我拥有世界上最好的鞋，前提是我能在美国找到一家出色的制鞋厂来生产这种鞋。”

1964年，Bowerman和Knight合作成立了Blue Ribbon Sports，这家制鞋公司会根据运动员的建议设计定制鞋，该公司就是如今家喻户晓的耐克。1962年，Knight与日本公司Onitsuka Tiger达成了一份协议，在美国西部进口和销售他们的鞋子，之后Onitsuka花了一年多时间交付第一批样品。Bowerman前往东京参加了1964年奥运会，并与Onitsuka创始人兼首席执行官Kihachiro Onitsuka（已故）进行了会面，描绘了他对鞋品制造的看法，并参观了该公司的工厂，仔细观看了他们的切割和缝合机工作。几年以后，他设计出了他首款大获成功的运动鞋Tiger Cortez。该鞋面向长跑运动员，采用了全新的设计概念，结构包括全长柔软中底、位于前脚和脚跟顶部的软海绵橡胶、位于脚跟中部的硬海绵橡胶以及结实的橡胶外底。1971年，Knight和Bowerman开始使用耐克品牌生产鞋，并于1972年推出了Cortez。

接下来，Bowerman发明了一款未使用鞋钉但所有表面均具有牵引力的鞋。这款鞋子诞生的过程也充满故事性：1970年，他在享用早餐时灵感突然闪现，看着华夫饼干凹陷部分中的一团糖浆，他在想是否可以将这种模式颠倒过来，让突起的小块提供自己所追求的牵引力。为了测试这一设想，他将融化的聚氨酯而非面糊导入家里的华夫饼干烤模。首次尝试宣告失败：他忘记涂上防粘剂，烤模粘住了。然而他并没有放弃继续尝试，最后用橡胶做成了网格状粘性式样。标志性的Waffle Trainer最后于1974年问世，它镶嵌了签名，具有手工裁剪的鞋底以及日本进口的尼龙鞋帮。耐克至今仍然再销售这款鞋。

耐克讲Bowerman称作“具有独到见解的创新者”，他为设计师进行技术创新（如Flyknit鞋帮和Free铰接式外底）铺平了道路。伟创力正与耐克合作，创新并探索着下一代产品的制造方式。Sprunk表示：“此次合作主要聚焦于如何制造产品，而不是未来在哪里制造产品。我们希望将充足时间花在如何制造产品及使用什么材料上。进而，我们希望能够制造更契合消费者市场需求的产品。”

耐克非常认可精益制造系统，它由日本丰田在战后开发，可减少各种制造浪费，主要体现在从材料到低效工具或是劳动方法不当造成的时间和成本的损失。Sprunk采取了必要措施降低复杂性。在过去两年，耐克将活性材料供应商的数量削减了30%以上，并深化了建立合作供应商的关系。

作为制造革命计划的一部分，耐克将在其货源基地部署数十个项目，目标到 2016财年末降低劳动成本、提高生产质量并提升产品的性能和美观性。在其中的一个项目中，耐克工程师想出了如何使用机器人实现运动鞋中底涂漆流程的自动化办法。在耐克2015年投资者大会上，Sprunk形容“在实际生产中用胶带来确保油漆需要涂覆相应位置”的老式方法就像给起居室涂漆，这既浪费又缓慢。而新技术并不需要胶带，并能实现手工难以企及、极富美感的全新涂漆效果”。该公司还将3D打印牵引板应用到具有Vapor Laser Talon防滑钉的足球鞋之中，并在2014年开始探索3D打印的更广泛用途，以针对运动员的脚部量身制作衬垫。

作为耐克的合作伙伴，伟创力正帮助这家体育用品制造商适应未来的发展。Sprunk表示，在合作仅6个月后，伟创力就兑现了部分承诺。他指出：“伟创力针对求新求变提出了一些极好的创见，帮助我们重新审视优化了一些流程，并向我们提出了一些问题，比如你们为何要这样做、想过这种工作方式吗等等。他们的思维角度令我们耳目一新。许多问题在我们行业持续了20年之久，激光切割便是其中的典型例子。伟创力在与我们合作了仅6个月的时间内，便提供了出色的解决方案。”

伟创力与耐克的合作关系始于FuelBand——2012年推出的一款健身追踪器，伟创力帮助开发了该腕带的硬件。在项目合作中，这两家公司发现彼此具有一些相同的价值观。Dennison表示：“耐克与我们拥有相似的文化：注重协作，勇于冒险。他们不怕面临竞争，而是擅于展望和谋划未来。他们以自身的能力和潜力来衡量成功。”

2014年，耐克停止生产FuelBand，但维持了与伟创力的合作关系。因此，当耐克高管制定通过创新和自动化来增强公司供应链管理的战略时，伟创力就成为了首选的合作伙伴，尽管后者在鞋类制造领域缺乏经验。不过，经验的不足也可能是伟创力成为合作伙伴的优势。对于为何选择伟创力，Sprunk表示：“我们希望超越行业局限性。坦白来讲，我们与全球一流的鞋类制造商进行了合作，但我们需要突破，需要一种促变因素革新我们的思维方式。”利用激光切割技术只是伟创力重塑鞋类制造的方式之一。Sprunk表示：“这将解决行业一直未能解决的一些问题，从而进一步说明了我们想让更多像伟创力一样的公司加入制鞋行业的原因。”

不过，在发挥促变作用之前，伟创力需要了解耐克过去50年的制鞋历程。伟创力的一支团队与耐克的一家制造合作伙伴亲密接触，了解制鞋工艺，提出各种问题，以局外人的视角思考如何改进久经考验的工厂实践，就像Bowerman过去到日本参观Onitsuka的工厂一样。Sprunk表示：“该合作伙伴亲口告诉我，他们对于伟创力掌握制鞋能力的速度之快印象深刻。”

伟创力对一些鞋实施了逆向工程，而且像Bowerman一样经历了试验、错误的循环。伟创力面临的一大挑战是：与硬件的制造不同，软材料不会总是一成不变。在分批处理过程中，织物的外观或状态不会总是完全一样。Fletcher 表示：“在多年的实践中，我们总结出如何克服这些自然变化的方法，但自动化流程无法及时适应这些变化。我们尝试根据多年的经验复制鞋匠的制鞋流程。回顾350年的制鞋史，你会发现制鞋的要义在于确保鞋的外观和感觉保持一致。而耐克则要为世界最优秀的运动员生产舒适合脚的鞋。

为寻找解决方案，伟创力团队需要测试不同材料、丝线、甚至颜色对于自动化进程的反应。该团队还需要准确量化鞋帮和中底间所用胶水量等指标，以达到最佳的粘合强度。胶水厚度是重要参数，因为它可确保运动鞋的完整性，而且会影响磨损。涂胶流程现在由手工完成，适合自动化实施。通过机器可实现精准涂胶，消除不慎涂胶过多的情况。

仅通过观察制造流程，伟创力不能判断适当的胶水量。Fletcher表示：“在手工工厂中，员工需要掌握必备的知识。所有人基本都知道多施加这种材料可确保产品质量。而在使用自动化解决方案时，则需要知道具体的数据。”伟创力最终找到了最适合上胶机的涂胶厚度。他表示：“在手工流程中测量最佳厚度几乎是不可能的。”

只为一双鞋定制的订单(Order of One)

先进的机器将满足耐克的更多生产需求，通过创新的制鞋方式实现更快速生产更多的鞋来实现业务增长。它还将帮助该公司生产个性化运动鞋，同时缩短等待时间。高速、定制和加强创新是该品牌实施的战略之一，将帮助其到2020财年末实现500亿美元的业绩目标，相比2015财年的300亿美元实现显著增长。

目前耐克已支持消费者通过NikeID网站定制部分运动鞋，他们可以选择各种印花和色彩，包括加入自己的名字或个性化信息。然而，在下单后，定制鞋需要长达4周的时间才能从工厂送到消费者的家中。Sprunk承认，在人们可以即时通信的数字化时代，这种速度难免令人失望。

耐克希望将定制订单的交付时间从数周缩短至数天。为此，他们正与伟创力合作开发高效履行一双定制（而非1000双）鞋订单的方法，其工厂合作伙伴只是在履行批量订单方面做得不错。激光切割机却可以在这方面发挥重要作用。这种机器可以完成尺码7-13的切割工作，同时不中断工厂生产线，让耐克离加快定制订单周转速度的目标又近了一步。Sprunk表示：“我们认为这种方式可以释放巨大增长潜力，让我们得以从新的角度审视已建立50年的行业供应链——支持批量订购尺码为9的鞋子，使用集装箱将所有鞋子装运到仓库，然后将鞋分送到相应的商店供顾客选购。”

伟创力计划在不久的未来，针对耐克使用涤纶纱编织几乎无缝鞋帮的新方法（其Flyknit鞋采用了这种创新）提升供应链的速度和效率。Flyknit技术经过4年的时间才趋于成熟，并于2012年正式推出。该技术使用专有机器和软件将结构和鞋撑(support)精准编织到鞋内的相应位置，以满足运动员的需求。这样制出的鞋既柔韧又合身，就像短袜一样。因为结构和鞋撑构装在一层内，耐克Flyknit跑鞋重量非常轻：鞋帮和鞋舌只重1.2盎司。一只9码男士鞋整体重量仅为5.6盎司，比耐克Zoom Streak 3轻了19%。在2011年的世界田径锦标赛中，男子马拉松的冠军、亚军和季军当时穿的就是耐克Zoom Streak 3。相信Bowerman对此一定非常自豪。

在很多方面，Flyknit都是耐克的精益制造和创新之星的体现。由于不需要对鞋帮进行普通剪裁、缝合和部件胶合，可节约的用材高达20%。自从2012年以来，Flyknit就帮助耐克减少了浪费，所节约的材料将近200万英镑，比三辆客机的总重量还重。Sprunk在投资者日(Investor Day)演讲中对此已有说明。跟伟创力的激光切割机一样，它是一种全新的数字化技术，用于制造运动鞋：每只鞋都是一份数字化文件，可通过电子邮件直接发送给编织机。Sprunk表示：“准确地说，进入该机器的是一份文件，其中包含消费者脚的尺寸、喜欢的支撑位置、以及左右脚之间存在的差异等信息。所有这些都可加入特定鞋帮文件中。”该机器可编织出100,000双具有完全相同鞋帮的鞋，也可先后编织出一只7码的耐克Free 4.0 Flyknit和一只12码的耐克Flyknit Lunar 3。

他表示：“对于我们而言，这是一次生产力的解放，因为它可支持我们自动化、规模化地履行一双鞋定制订单计划。”

为了帮助耐克重新调整供应链，伟创力正在对公司的制造基础设施进行试验，以便在提升流程速度的同时推出其它创新技术。目前伟创力并未透露将会有哪些改进，但这些改进会将传感器嵌入设备以获得反馈数据，这些数据可用来优化整个运营流程。Dennison表示：“我们不应该局限于缝纫工艺，而应该了解并引入自动化、各种机器人以及各种制造类型，它们具有卓越的生产力和巨大魅力。”

需要明确的是，传统的制造方法以及还在使用这些方法的工厂仍然是耐克供应链的重要组成部分。由于全新技术和创新部署在耐克的全球货源基地中，这些工厂也会从与伟创力的合作中收获良多。

前不久，伟创力派遣了一支小团队去亚洲工厂学习制造耐克鞋的过程。伟创力的Fletcher表示：“我们需要亲身前往生产一线了解手工制造一只鞋子所需要的各种工艺。”参观完生产流程后，伟创力引进了手工设备，并在其位于加利福尼亚州米尔皮塔斯的总部再现了该工厂的整体布局。在那儿，伟创力的员工正在研究50年来运动鞋的制造方法，希望设计出一种面向未来的科技制鞋方法。Sprunk表示：“我们计划分十步实现这一目标，而Flyknit是我们的起点。”

最近，耐克制造了一种会自动系鞋带的运动鞋，就像在电影《回到未来》里面描述的一样（该电影中的鞋子原型由大名鼎鼎的设计师Tinker Hatfield设计），该运动鞋被命名为耐克Mag，配有一个单独响应式系鞋带系统，该系统可感知穿鞋者的动作，并可提供自适应的按需舒适感和支撑。它们只通过拍卖限量发行，所得收入都捐给了Michael J. Fox基金会用于帕金森氏症研究。然而，相信这样的鞋子会在未来大量供应，因为耐克仍坚持不懈地在各种体育活动中对这种技术进行测试。

耐克和伟创力正在探讨制造革命计划的下一阶段工作，作为体育用品巨头，它在未来将如何创新设计理念并最终向全球的运动员制造革命性产品值得所有人期待。Sprunk也这样表示：“将产品制造创新与产品工程设计创新相结合，会对设计理念的进步带来不可思议的倍增效应，从而推动飞跃式的创新发展。”