功能性工裝的結構設計與工藝優化

左洪芬，楊雅莉，王吉祥，張媛媛，閆 琳，王 靜，宋向前

(1.煙臺南山學院 工學院，山東 煙臺 265706；2.山東南山紡織服飾有限公司 技術研發部，山東 煙臺 265706)

我國作為一個制造大國，各產業一線工人數量居全球前列[1]，隨著我國經濟快速發展，人們的服裝消費水平也逐步提高，工人們對工裝的結構設計及工藝要求越來越高[2-3]。現代工裝不僅需具有美觀性，更重要的是需滿足相應工種的特殊需求，真正體現其在作業過程中的功能性。傳統工裝設計僅在面料及寬松度上滿足了工人的需要，缺乏針對提高其功能性的設計。由于工裝具有服務于特定工作環境需要的特點，其設計需在傳統工裝的結構與工藝設計的基礎上做進一步改良以提高其特定的功能性。

通過查閱文獻發現部分學者從工裝入手，結合其功能性面料的應用[4]、款式與色彩設計、安全性與舒適性、市場前景等方面進行了研究[5-7]。相關研究[8-9]針對吸濕排汗面料的性能及工藝進行研究以提高服裝的透氣性、時尚性；薛蘇楠[10]分析了在職業服裝設計中如何通過服裝材料的選擇與應用來實現職業服裝的功能性應用；程亞南[11]提出工裝中色彩設計可樹立品牌形象、提高勞動保護且能起到標識、警示作用；文獻[12-13]采用需求分析法分別針對環衛工人、農民的職業特點探討了環衛工作服、農民職業裝的色彩、材質、造型、工藝等設計要素；程亞南[14]根據地質考古行業職業特點將防風、防雨等特殊面料應用于工裝設計中，并采用多功能口袋的設計來提高其功能性，采用反光條和警示色面料來提高其安全性；董小英等[15]就工裝夾克的版型設計方法及松量設計兩方面進行研究，確定了夾克式工裝的最佳松量及相應部位的最佳空隙量。以上研究主要從設計要素角度進行理論分析，針對結構與工藝的改良僅為點式提及，能夠為本文從功能性角度對工裝結構與工藝展開優化的研究思路提供一定參考。

綜上所述可知，現有研究角度較廣，但基于功能性視角針對工裝結構與工藝優化的具體方案的研究不多，可借鑒的結構設計與工藝優化參數較少。本文通過對人體工效學原理的把握，結合不同工種對工裝的差異性需求，歸納出工裝在功能性方面的結構工藝改良方案，以期提高工裝的功能性。

1 工裝范疇及款式特征

1.1 工裝范疇

職業裝俗稱工作服，是工作者為了適應各行業工作環境需要而穿著的特定形制的服裝[16]。職業裝又細分為職業時裝、職業制服、職業工裝(本文簡稱“工裝”)、職業防護服4大類[17]。職業時裝多指現代白領階層工作時所穿的較正式且具有時尚元素的高檔男女職業套裝；職業制服指某一特定行業所穿著的具有某種工作身份標志的套裝，其款式設計具有行業規范性、標志性等特征；工裝多指工作在生產一線、從事體力勞動的藍領階層因工作便利而穿著的服裝，一般不具有全行業的統一性，可根據企業需要自行定制款式[17]。工裝以“衛生作業、安全作業、保護作業”為設計原則，通過服裝結構設計來滿足對人體的防護功能與工學功能[18]；職業防護服多用于惡劣或危險環境中，其設計宗旨重點在于對從業者的保護性，面料選擇及款式設計需具有保護功能，以避免勞動者受到工作環境的傷害。

工裝屬于職業裝的一個重要分支，因職業呈現多樣化特點，導致不同崗位工人穿著環境不盡相同，因此，工裝對面料功能性要求不高，一般使用耐磨性較好的、中等厚度的滌棉混紡面料制作即可。其款式設計亦相對靈活，根據具體職業工種還可對其款式結構進行針對性較強的細節設計。

1.2 工裝款式特征

工裝作為工人的作業服，考慮到其穿著場合多為戶外或臟污環境，又因其穿著與洗滌頻率較高，故在面料上常使用耐磨性較好、防污防油性強、洗后速干效果好的滌綸、錦綸、氨綸等純紡或者混紡面料；為了便于工人作業，其上衣和下褲的廓形分別采用仿夾克寬松廓形與直筒褲廓形設計；為了提高其防塵、防污功能，其領口采用關門領、袖口和底擺采用緊口設計、搭門采用拉鏈及暗門襟設計。

為了進一步提高工裝夾克的功能性，其款式除具有以上特征以外，還可根據具體職業特點加入相應的設計點，如針對夜間工作或者戶外道路作業的工裝應在前后衣身明顯部位加入玻璃微珠反光帶、反光織帶或者晶格反光帶，以確保其安全性；針對高溫作業的工裝可以在人體熱量產生較多的部位設計開口或者氣孔，亦可結合可穿戴風扇設備的使用提高其散熱性；針對作業時工人動作幅度較大的職業工作可在肘部、膝部、臀部、肩部等加入風琴褶設計，以滿足其活動范圍較大的要求。總之，工裝款式設計首先要考慮其功能性；其次要兼顧其舒適性；最后再考慮其美觀性。

2 工裝結構設計與工藝優化

工裝與其他職業裝相比最大的特點在于其功能性，工裝需滿足最基本的保護、安全、衛生等功能性需求[19]，隨著科技的發展，多種新型面料應用于工裝中提高其功能性與舒適性，本文拋開面料對工裝服用性能的影響，僅從優化結構與工藝角度展開分析，改良其結構設計方案與細節工藝處理，以提高其功能附加值。

2.1 關節處活褶處理增加活動范圍

一線勞動者工作過程中身體的活動幅度較大，尤其在四肢和腰部常進行彎曲伸展活動。褶裥能夠很好地滿足人們對放松量的要求，且能夠實現服裝自然狀態下的平整美觀。故針對上衣結構設計要充分考慮袖子的寬松度和肘部的活動范圍，在后袖片肘部使用活褶工藝；針對工裝褲結構設計可在其后腰部和膝蓋處采用活褶工藝，來滿足手臂、腿部、軀干各角度的伸展，以增加其活動范圍。

考慮到在整體規格設計時袖子已加入松量，同時兼顧服裝的美觀性，故在肘部采用較小的活褶即可滿足肘關節的活動量，肘部活褶示意圖如圖1(a)所示，一般褶大不超過1 cm，褶長取4～5 cm，2個褶指向肘關節。后腰處的褶由于在人體后側，且上衣可遮擋褶位，故在此處適合采用風琴褶，后腰處活褶示意圖如圖1(b)所示，褶的數量及大小均可適當增加，以滿足軀干較大幅度的向前彎曲，常設置3～5個活褶，大小取1.5～2.0 cm，將其拼接于腰頭與后褲片之間。膝部彎曲角度最大，膝蓋處面料亦最容易變形、磨損，為了滿足膝部活動量同時增加膝部牢度，常采用膝部拼接風琴褶工藝，膝部活褶示意圖如圖1(c)所示，拼接布采用耐磨性及保型性較好的錦綸或錦綸/滌綸混紡面料，在提高工裝褲膝蓋處牢度的同時，亦有利于活褶的回彈，從而提高工裝褲美觀性。

圖1 活褶示意圖

2.2 邊緣處收緊工藝提高作業衛生性與效率

工裝上衣為夾克款式，袖口、側下擺采用開衩結合四合扣收緊設計，袖口開衩長度一般為7 cm，調節扣扣距為3 cm,袖口開衩示意圖如圖2(a)所示；側下擺開衩一般為5 cm，調節扣扣距為4 cm，側下擺開衩示意圖如圖2(b)所示。袖口、側下擺不宜采用螺紋收緊的原因主要有3個方面：一是由于工裝穿著環境可能為戶外，長期受光照、溫度、濕度等因素影響，又因工裝穿著頻率較高、洗滌次數較多，若以橡膠螺紋來收口，螺紋容易風化變形，導致工裝袖口、底擺無法收緊；二是螺紋成本相比四合扣較高，經濟耐用是不同行業對工裝的共同需求，企業從生產成本考慮不宜采用螺紋；三是工裝的穿著時間一般貫穿于一年四季，且套于服裝外層穿著，春夏季內層服飾較薄，秋冬季內層服裝較厚，工裝需滿足四季的穿著需要，故底擺和袖口尺寸不固定，采用調節扣設計便于隨著內層衣物的薄厚而調節扣位，使得工裝夾克的袖口和底擺尺寸靈活可調，以適合四季的穿著要求。

圖2 收緊工藝示意圖

在腳口應采用魔術貼設計以收緊褲口，而不宜采用開衩與四合扣，一是因為腳口處在腳踝處，系扣、松扣不便于操作，而魔術貼操作便捷；二是考慮到工裝褲便于穿脫，一般款式為較寬松的直筒褲，腳口較大，若使用開衩收緊腳口需要較長的衩，且考慮到舒適性，開衩處于褲外縫下端，加之克夫一般為5.5 cm，此長開衩、寬克夫的設計導致工裝褲美觀性較差，而魔術貼可滿足多種收緊程度的要求，且自身寬度較窄,一般為2.5 cm，腳口收緊后呈現自然褶皺狀態，美觀性較好，腳口處魔術貼收緊示意圖如圖2(c)所示；三是由于走路時引起地面塵土飛揚，若采用開衩易導致塵土污垢通過開衩滲入服裝內部，衛生性較差。綜上，魔術貼收緊腳口不但便于操作且美觀性、衛生性較好。

底擺、袖口、腳口三處的收口設計一方面可以形成收緊效果實現防塵防污；另一方面使得款式簡潔貼體便于工作人員作業操作，從而提高作業效率。

2.3 反光警示條設計保證作業安全性

針對夜間工作人員或戶外作業人員，其工裝中必須縫制反光條以保證其工作過程的安全性。正面面對光源作業時，危險因素的可預防性較高，同時考慮工裝正面的美觀性，故反光條不宜設置太寬，一般取0.5～1.5 cm的反光條嵌在前衣身胸部橫向分割縫中，前片反光條縫制示意圖如圖3(a)所示。當工人背部面對光源時，對危險因素的預判能力較差，故在后衣身肩育克邊緣需縫制2.0～2.5 cm的反光條以加強工裝的警示功能，后片育克反光條縫制示意圖如圖3(b)所示。為了保證腿部的安全性，工裝褲中仍需要縫制反光條，常在腳口以上10 cm處圍繞褲腿水平縫制一圈2.0～2.5 cm反光條，腳口反光條縫制示意圖如圖3(c)所示,此設計可防止工人在夜間作業過程中因腿部外露，但上身被遮擋而無法實現反光警示時出現意外。

圖3 反光條縫制示意圖

夾克上衣的分割線較多，一般前衣身在胸部有橫向分割縫，較窄的反光條可嵌在分割縫中，稱之“反光夾芽”，若采用1.5 cm的反光條，也可將其鑲在分割線上方衣片下邊緣處；后背及褲腳口處的反光條較寬，由于反光條與工裝面料相比較硬挺，且直接與皮膚接觸會導致刺癢感，一般需將較寬的反光條鑲縫到衣片上，以保證反光條處的外觀較平服且服用舒適性較好。

2.4 多功能口袋設計

2.4.1 腰側“反袋口”防盜斜插袋

普通夾克腰側采用挖袋設計，袋口為1.5～2.0 cm寬的單嵌線或者直接采用拉鏈封口。工裝夾克穿著環境可能為潮濕、高溫或者帶有電磁的場所，應盡量避免在服裝中使用易生銹、易導電、易導熱、易導磁的金屬等材料，故金屬拉鏈不宜用于工裝夾克中；塑料拉鏈易風化，使用壽命較短，亦不適宜用于挖袋封口設計。另工裝口袋的實用性較強，工作中使用頻次較高，若使用拉鏈封口，反復穿插袋口后拉鏈易損壞，故此處適合使用單嵌線袋口設計。

考慮到工人作業過程身體動作幅度較大，需在腰兩側進行“反袋口”防盜斜插袋設計，簡稱“反插袋”，即在袋口兩側均設置單嵌線，使得內層嵌線開口朝向側縫，外層嵌線開口朝向前中。此“反向袋口”設計能夠確保工作人員在進行彎腰、蹲起動作時袋內物品不易滑出，而且在戶外作業時可防止物品被偷盜，增加了插袋的安全性能，腰側“反插袋”示意圖如圖4所示。因反插袋外側袋口受力較大，一般在外側袋口兩端使用0.6 cm加固套結，以防止頻繁插袋導致袋口開裂。袋口內層嵌線需略窄于外層嵌線，一般外層嵌線寬取2 cm，內層嵌線寬取1.5 cm，此設計既能滿足反插袋具有防盜、防滑落功能，又能便于穿著者取放物品，延長袋口的使用期限。

圖4 腰側“反插袋”示意圖

2.4.2 胸部“立體雙層”貼袋

普通夾克的口袋一般只具有裝飾性，而工裝夾克口袋則以功能性為主。胸部貼袋一般為魔術貼封口的立體袋，立體貼袋能夠增加貼袋容量，提高其實用性；魔術貼封口使得貼袋呈半封閉狀態，在保證取放物品的操作便捷性同時亦保證了貼袋的安全性；袋蓋上采用不透面暗魔術貼，即魔術貼僅與袋蓋內層面料縫合，正面不可見固定線跡，以此來保證袋蓋外露一側的美觀性。

由于立體貼袋容量大，因此盛放物品較多，不便于在其中尋找較小的物品，如螺絲、螺母、小釘子、別針等；再者，整體貼袋不具備分類存放或者隔離存放的功能，無法實現單獨存放比較重要的物品或者較小的物品。鑒于此，將胸部貼袋設計為大小雙層形式，在普通大袋內層設置一小貼袋，用于存放較小的或較貴重的等需特殊存放的物品，實現袋內物品分門別類、易于尋找，立體袋內部示意圖如圖5(a)所示。一般大袋厚度為2.5 cm，袋口長為13.0 cm，袋口卷邊寬度為1.5 cm；內部小袋厚度為1.2 cm，袋口長8.0 cm，袋口卷邊寬為1.2 cm。

在左胸貼袋袋蓋與衣身縫合處靠近前中的一側，常設計1個2 cm左右的開口，此開口為插筆孔，方便工人存放鉛筆、碳素筆等，插筆孔示意圖如圖5(b)所示。另貼袋一般采用橫向、縱向、斜向拼接，可同色面料亦可異色面料拼接，貼袋平面示意圖如圖5(b)所示，其中可見袋布中同時使用了橫、縱向分割設計與異色面料拼接設計2種設計方法，拼接處的縫口不易拉伸，因此該設計可保證袋布的尺寸穩定性，能夠使貼袋長時間使用后依然平整，同時可增加貼袋的美觀性。

圖5 雙層立體胸貼袋示意圖

2.4.3 左臂“三點式”封口工具袋

為方便工人作業過程中取放工具，以多數人右手操作為設計基礎，在左大臂外側常進行臂袋設計，因臂袋位于手臂上部且為曲面，因此臂袋不宜過寬、過深，以保證臂袋的外觀平整性。一般臂袋寬取7 cm，袋深取8～9 cm。

因袋中放置工具多為鋼尺、改錐、剪刀、鐵絲等，其中大部分為金屬材質，故工具質量較大，加之取放工具次數頻繁，袋口需具有一定牢度以提高其耐用性，因此袋口采用“三點式”固定，左臂工具袋示意圖如圖6所示。袋口兩端(圖6中A、C處)及中間部位(圖6中B處)一般使用1 cm加固套結以保證臂袋袋口具有較高的耐用度。

圖6 左臂工具袋示意圖

為了增加臂袋袋布的強度，同時充分利用排料間隙，遵循緊密套排原則，常將小面積面料進行拼接，組合為臂袋袋布，在提高袋布耐用性的同時，提高了面料利用率，減少裁耗，從而降低生產成本。

3 結束語

工裝不僅可以使得同一行業工作人員著裝嚴謹、規范、整齊，更主要的是不同行業的工裝具有不同的功能性，能在某種程度上提高各行業工作人員的作業效率。在保留工裝上身夾克、下身工裝褲的款式特點前提下，結合人體工學特點與行業作業需求，從結構改良與工藝優化角度著手，對工裝進行局部細節的調整改善其功能性，使現代工裝朝耐用、舒適、便捷、美觀、多功能方向發展，提高了工裝附加價值，增加其實用性。本文從結構設計與工藝優化角度拓展了工裝設計的廣度，服務于工裝企業的產品開發。技術參數與工藝優化方案以期為工裝相關企業提供一定的技術支持。