一、對紡織產業的影響

隨著產業不斷發展,人工成本不斷提高,加上原本就屬於傳統且不易籌資的產業類型,許多業者為了維持原本就已經捉襟見肘的營運利潤,只能不斷往勞力資源多且費用低的區域移動,甚至轉往其他東南亞國家設廠;近年來面臨新興市場的興起,勞力密集的產業失去了競爭力,高勞動成本及產業外移的困境,是發展中國家邁入已開發國家必須面臨的挑戰,大環境的改變是必然的,未來方向的調整才是關鍵。因此,在國家整體經濟發展方向與產業經營環境不斷改變的雙重壓力下,政府應亟思如何協助促成我國紡織產業轉型,逐步往高值化、高附加價值產業發展,也是台灣紡織業者未來追求永續經營不得不思考的路。

2005 年台灣紡織產業結構比(衣著:家飾:產業用產品)為『67:13:20』,為協助紡織產業升級與轉型,經濟部工業局提出三大策略:1、機能性紡織品開發推廣聯盟;2、產業用紡織品產值倍增計畫;3、時尚紡織發展計畫;發展方向為「確保衣著及家飾用紡織品產值」、「提升產業用紡織品產值」;以期能將紡織產業結構比從2010 年的『58:10:32』,期逐漸調整到 2015 年的『48:12:40』,2015 年紡織產業產值達到 5,800 億元的目標(經濟部工業局,2012)。

產業群聚移動帶動全球產業供應鏈改變,直接影響產業永續發展與就業環境,產業政策在此關鍵時刻必須有所作為。從過去產業發展軌跡分析,開發高附加價值產品及發展產業用紡織品,是全球已開發國家紡織產業努力的兩大方向。現在,穿戴式裝置議題正夯之際,消費性電子大廠正全力投入智慧手錶與智慧眼鏡之外,事實上,國外許多廠商也開始嘗試把紡織品科技化,像智慧衣、智慧貼片、智慧指套等概念產品陸續推出。

二、從運動領域開始冒出頭的「智慧衣」

像Phillips在2000年與Levis Strauss公司開發了一套智慧外套(如圖1所示),直接把手機跟MP3播放器(含耳機)縫置在外套夾層裡,再設計一個綜合連接以上功能的控制面板,供使用者使用或轉換各項功能。因為這無窮發展的可能性,再加上智慧型手機、智慧家庭等生活科技的推波助瀾,這類智慧型未來服飾的開發,在近十年來已成為全球各界競相投入研發的主題。智慧衣的設計需求包含電子、材料、紡織、通訊、資訊等科技的整合,尤其是具有生理量測功能的智慧衣。

 

圖1 Levis與Phillps共同合作的智慧外套

 

事實上,當全世界已經邁入資訊科技的時代,人們的生活方式深受資訊科技的影響;隨著資訊科技的硬體越來越輕薄短小,這些輕薄隨身的產品提供人們對工具的使用有著越來越敏捷靈活的行動性,也因應了現代繁忙複雜的生活型態。Reichenbacher(2005)認為人的日常活動大多與行動相關聯,工作、居住、購物及娛樂均分別發生在不同的地方與時間,人在不同的生活場域中穿梭「移動」,行動生活風格已儼然成為現代生活的寫照。

許多運動衣會在衣物前端(即胸前)嵌入感測器,用以量測運動員的心跳;使用者運動時,系統會隨時將感測器得到的數值傳遞到手錶型式的裝置上。Adidas也把這個應用延伸到運動鞋上,將感測器固定在傳統繫鞋帶的區域,可以同時量測跑步時的運動特徵,包括距離、步伐跟速度。Apple也在次年與Nike開發了Nike+iPod Sport Kit這套產品(如圖2所示),以iPod為基礎,並在iPod中安裝相對應的應用軟體,Nike是將感測器置放在運動鞋底與鞋墊之間,使用時,iPod需要插上一個訊號接受器,再透過這個接受器把感測器量測到的資料收回來。

 

圖2 Nike與Apple共同合作的智慧運動鞋

 

三、紡織類穿戴式技術與應用

這類技術的重點是建立一套上面有許多感應器的特殊服飾,穿戴時,感應器會收集人體狀態變動時的生理數據,並傳送供分析,或呈現在電腦上。它的應用非常廣泛,除了一般的醫療照護外,也可用於運動科學、軍事、人因工程測量與研究、動畫、電玩,以及虛擬實境或文創產業。智慧衣系統中包含了許多電子與感測裝置,如生理感測元件、電阻,以及運算的硬體、有線或無線通訊裝置、GPS、加速規或陀螺儀等,可因應量測生理資訊的不同,置換不同的感測元件。

除了上述只是將ICT產品單純整合在服裝衣褲及鞋子上的應用之外,近年來,紡織類穿戴式裝置已逐漸朝材質面向發展,例如以特殊材質製成紗線,並將可發光LED縫製其中,外覆防水布料產品之後,即可應用於視線不良情境下可自主發光的特殊雨衣或背心或是直接拿來當作照明使用。不僅如此,其他還有可以顯示數位影像的材料、能收集能量的材料、以通訊的材料,以及可以用來量測生理資訊的材料等等,一一都被嘗試應用在各式紡織產品上。這些都是所謂智慧型紡織品的應用範圍,透過特殊材質的運用,讓紡織品能夠主動或被動感知環境條件或刺激物而作出反應,進而透過導電纖維和感應器,與智慧型手機或其他外部裝置作聯結。

這些特殊材質製成的紡織品被稱為電子紡織品(e-textiles),它是結合電子功能同時又兼有紡織特性的素材(紡拓會,2013)。其中,電子功能具體運作成:(1)一個被動元件,像是電阻、感應器或電容器運作(如含有導電性能的紗線,如導電碳或本質型導電聚合物製成的纖維,再透過織布、針織或刺繡方式植入基底織物,如不織布,形成電路),(2)一種能源應用,像是電池(如利用光能材料開發可收集太陽能源轉換成電力,可用在士兵的制服、頭盔、背包或帳篷上),(3)一個半導體,像二極管或晶體管功能(如將熱能轉化為電能的裝置,只要環境溫度低於體溫,就會產生電能),(4)一個轉換器,像是光電轉換材料或發光材料等(如相變材料可以用來吸引、儲存和釋放熱量,可用在太空服裝或手套,保護太空人免受極冷和酷熱溫度波動的影響)。

這些以特殊材質製作成的衣物成品,包括Radiate Athletics將變色材料應用於運動員的衣物中。融入變色材料(thermochromic materials)的衣物,會因為運動員運動後身體產生的熱能,讓衣物依部份熱能高低而有不同深淺變色的表現(如圖3所示),可用來觀察運動員動作及施力點是否正確。Thimble Bioelectronics公司則針對肌肉疼痛患者,開發一種貼布(如圖4所示),它可以透過微量電力刺激肌肉達到緩解某些疼痛的治療方式。而貼布產生的電壓則可以透過手機來控制。

 

圖3 Radiate Athletics公司的熱致材料變色衣

 

 

圖4 Thimble Bioelectronics微電量治療貼布

 

四、紡織裝置式技術應用趨勢

從紡織類穿戴式裝置應用趨勢來看,早期對於所謂穿戴式裝置的定義,就是直接把電腦裝備「掛戴」在衣物上(如Levis開發的外套,可以撥接電話跟聽音樂),這可以說是一種很直覺的設計跟反應。事實上,一直到Rihanna案例都是這樣的設計概念。但是,從運動廠商進來之後,穿戴式裝置的用途很明顯放在,希望讓人們在運動時,除了健身之外,也能圓滿使用者其他的需求,像2005年Adidas投入佈局之後,開始強調記錄分析的功能,透過穿戴式裝置記錄分析使用者的運動行為,之後的Apple其實也是類似的應用(音樂與記錄分析),甚至也由此延伸到所謂健康管理的概念(如卡路里的計算)。

對紡織領域而言,除了直接把電子產品掛戴在衣物上之外,有愈來愈多研發人員開始往織物本身使用的材料進行研發,找出更多更創新的應用,甚至可以借特殊材料的特性,直接讓織物本身轉變成能主動或被動感知及反應外部環境條件或刺激物的智慧織品(smart textiles),讓感測器與電子元件「消失在紡織物」裡面完全看不見。因此,已經有愈來愈多國家開始針對這類高值化、高附加價值的智慧織品進行研究與開發。

五、結論

當智慧衣穿上身時,使用者就像戴上電腦般,生理訊號會經由紡織纖維導線傳輸至感測模組,再以通訊裝置傳遞給後端的網路與計算分析系統,且運用軟體技術呈現所有的生理資訊,方便使用者自我監控,或讓醫師能精確了解病患的生理狀態。這些智慧衣整合了個人的生理量測、無線通訊等技術,在可穿戴式平台內嵌入利用紡織物製成的心電訊號感測元件、體溫訊號感測元件、呼吸感測元件、動作感測元件等裝置,來蒐集與傳輸個人生理資料,能廣泛應用於運動、保健、居家看護、行動醫療等。一般預期,這將會對現今及未來高齡化社會的銀髮族,在居家照顧及醫療照護上產生實質的幫助。

根據資策會MIC的預估,穿戴式裝置科技(Wearable Technology)產值將從2014年的31億美元成長到2018年的341億美元,年複合成長率高達81.9%。美國市場研究公司IHS預估(劉建宏,2014),2014年全球智慧衣的營業額達5.86億美元,較2011年成長34.5%。各方人馬看好此新商機,目前全世界擁有最多智慧衣著專利的廠商是Philips,韓國也宣布未來5年內,要搶到全球至少八成智慧衣物設計代工的訂單。回到台灣,本土紡織業其實早就意識到夕陽產業終將面臨轉型或是加值化的策略,於是開始試圖整合傳產、高科技和醫療電子。

根據經濟部工業局的調查,現今台灣是全球第六大紡織品輸出國,2013年產值約達新台幣4,600億元,而未來的智慧衣有沒有機會再帶動新一波台灣產業的轉型和挖掘出新商機?紡織綜合研究所觀察(劉建宏,2014),國外如歐盟很早便有資源整合ICT業者與傳統紡織業的計畫。美國麻省理工學院也從特殊材料研究出發。中國更直接由工信部和科學研究院主導產業的整合和投入,「國外快速整合能力很快,專利布局也越來越多,台灣應該要趕緊加快腳步才行。」工研院IEK產經中心分析師葉恆芬認為「衣著和生物電子類型的穿戴產品需整合不同產業本質,產品設計上也較為複雜,技術與商業模式門檻較高,但利潤較配戴式佳。」,接下來就是看「台灣醫材、紡織與ICT產業能不能思考做優勢互補,強強結合,做跨領域人才的培養」,看能不能發展出更多創意的研發成果與市場產品。

參考文獻

  1. CC Weiss(2013), Thimble Bioelectronics developing wearable pain relief patch. Ref. website: www.gizmag.com/thimble-tens-pain-patch/26429/
  2. MunFitnessBlog.com(2011), How Can You Run More with Nike Plus iPod Sport Kit? Ref. website: munfitnessblog.com/how-can-you-run-more-with-nike-plus-ipod-sport-kit/
  3. Radiate Athletics, Radiate Athletics: The Future of Sports Apparel, Ref. website: www.kickstarter.com/projects/radiate/radiate-athletics-the-future-of-sports-apparel
  4. Reichenbacher, T. (2005). Adaptive egocentric maps for mobile users. In Map-based Mobile Services, Springer Berlin Heidelberg, 141-158.
  5. Syuzi(2010), Rihanna Lights up the Stage…again. Ref. website: fashioningtech.com/profiles/blogs/rihanna-lights-up-the
  6. vHM(2000), Philips/Levis ICD+. Ref. website: www.vhmdesignfutures.com/project/192/
  7. 紡拓會編譯(2013),智慧型紡織品及可穿戴式科技:生活水準提高與健康管理的機遇。
  8. 經濟部工業局(2012),產業用紡織品產值倍增計畫。101年度專案計畫期末執行成果報告。
  9. 劉建宏 (2014). 智慧衣商業模式成形,跨領域大廠搶量產. MAG雜誌櫃.

    Source:http://portal.stpi.narl.org.tw/index/article/10101
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