對板式定制家具智能制造技術的研究

郭云鋒

摘要：文章分析了板式定制家具生產中存在的主要問題，研究了板式家具在智能化生產的一般工藝流程，并指出了軟硬件結合才是智能化生產的關鍵點，基于市場信息化轉型的成熟經驗，為定制家具企業的轉型升級提供科學合理的一些建議。

關鍵詞：板式定制家具;智能制造;問題;生產流程;改造方法

智能制造最初是由德國提出來的，它是基于網絡物理系統（CPS），通過CPS網絡實現人員、設備和產品的實時連接，相互識別和有效的溝通，從而實現高度靈活的個性化數字產品和服務的智能制造模式。現在，整個中國制造業和家具制造業都在研究和發展智能制造。現如今，定制家具勢不可擋，席卷了整個家具消費市場，對傳統的成品家具產生了巨大影響，使家具市場呈現出百花齊放，百家爭鳴的競爭格局。盡管未來趨勢很大，但是定制家具行業仍然存在一些問題，影響了整個家具行業的進一步發展。這就需要一些理性的思考，以促進定制家具行業的健康合理增長。

1板式定制家具生產中存在的主要問題

經過多年的共同努力和定制家具公司、軟件服務提供商和設備制造商的發展，已經初步形成了通過智能軟件與數控設備進行的一個閉環商業模型，包括商店設計報價、訂單管理交流、工廠拆解和生產、包裝倉儲和交付以及終端現場安裝。與過去相比取得了顯著進步，從B2C轉變為C2B的新模式具有無限的發展潛力。但是，智能制造仍有許多障礙要突破，值得我們不斷探索。

1.1設計端和生產端軟件尚未完全連接

如今，市場上所有的訂單拆分軟件仍然很難在前端和后端之間實現完美的連接。它的設計能力強或生產能力強，導致大多數定制家具公司同時使用兩個或多個軟件系統。

1.2很難在工廠安排訂單，并且生產混亂且無序

巨大的訂單量使計劃和生產變得捉襟見肘，很難找到最佳解決方案，而計劃未按時完成又讓生產擁堵不堪。

1.3信息化生產管理人才不足

板式定制家具行業缺少將工藝、生產、軟件融會貫通的信息化管理人才，然而這方面的人才是培養需要一定周期的，這是需要逐步加強的軟實力。

1.4傳統思維根深蒂固

在信息化轉型的步伐上老牌家具企業已落后于新型的現代家具企業，部分原因是其龐大的組織架構、固化的思維方式以及對新生事物反應緩慢。

2板式定制家具智能化制造的生產流程

早在本世紀初，國外就已經開發出定制的家具生產系統來協助制造。通過建模來制作產品模型，抓取模塊可以下訂單并同時生成物料清單，從而提高了拆卸訂單的效率并為智能化生產打開了大門。經過近二十年的發展，板式定制家具的智能化生產已經以某種方式得以實現。 它的主要特點是工件不會下地，它使用工業機器人、自動輸送設備和CNC加工設備來完成整個過程中無人值守的裝卸、切割、封邊、打孔、分揀、包裝和其他流程，這就是所謂的關燈工廠。

開發智能制造系統的國內公司包括緯綸科技、三維家、圓方等，這些公司可以基本實現板式家具的智能化生產。板式家具智能化生產的一般流程如圖1所示。首先，終端設計師使用設計軟件店面端來提供產品解決方案、最終效果圖報價等，以供消費者參考。確認后，訂單信息將進入設計軟件工廠，隨后將通過該系統進行后續的溝通，從而告別電話和電子郵件的歷史。

工廠的訂單審核部門確認訂單正確無誤后，立即進入MES軟件來安排訂單，并根據板式家具零部件的原材料、是不是在外面購買的零部件以及不同的工藝和其他特性，在捏合訂單后進行單獨生產。篩選出可以進入智能生產線的板式家具零部件，最后再通過機器人分揀將板件按訂單進行收集，直到零部件完成將它們運輸到成品區域，進行質量檢查和包裝人庫，然后等待交貨。

就智能生產線來說，計劃部門通過MES系統將日常生產任務（即xml文件）分配給車間，操作工人通過調用xml來引導智能通用控制軟件，再由line將數據分發給上位機開料軟件nesting與打孔軟件fcc以及機器人分揀軟件，從而全面控制開料、封邊、打孔、分揀的整個板材加工過程，就像大腦的中樞神經系統支配四肢的周圍神經系統一樣。智能通用控制軟件的主要功能包括訂單信息的加載和處理，面板的過程跟蹤以及設備狀態監視。

3板式定制家具智能化制造改造方法

目前，我國定制板式家具的智能生產線主要使用圖2所示的流程。所使用的設備主要包括上下料機械臂、大板套裁機、封邊機、通過式鉆孔中心、分揀機等。實現面板式定制家具工具的智能制造需要高度的軟件和硬件的融合，并且軟件系統和機械設備的集成度對整個智能制造系統具有巨大的影響。

3.1軟件方面

就國內使用的軟件方面來說，三維家的廚柜設計軟件和定制的家具生產系統已經實現了前端與后端的連接，并使用NC或CNC的G代碼方法進行設備對接。緯綸科技是一家集研發設計、拆單和生產對接及設備上均是采用自主研發的，基本上完成了成套智能生產線的開發。國外系統主要包括2020、imos、wce等，這些軟件在開放性上還相對比較低，通常只能對接豪邁的設備。家具企業進行信息化改造時，應注意要擬采用軟件的以下因素。1）軟件和硬件的一體化。一個好的軟件離不開緊密合作的機器和設備制造商，持續的默契合作提高了兩者的兼容性，不斷地進行糾錯，并最終調質出高質量的產品。2）軟件開發與服務團隊。在軟件的背后，應該有一個具有豐富經驗和齊心協力的團隊，依靠產品經理的角色來獲得理論和現實的理解。3）軟件公司具有可持續性和創新性。客戶群是評估軟件公司可持續性的指標之一，持續創新是創新性的基本表現。

3.2硬件方面

板式定制家具的智能制造在滿足了軟件等虛擬條件后，硬件的合理選擇也與成功或失敗有關。電子切割鋸作為傳統的切割設備，基本可以滿足智能化生產的需求。如今，通過銑削加工的大型裁板裁縫設備已預先取代了電子切割鋸，大板套裁設備在開料成型的同時板件已經是正方形的，這不僅優化了家具的制造工藝，而且還可以便于實現自動上料、加工、卸料，并且有可能使用機械臂下料。因而大板套裁設備已經在智能化生產線中成為市場的新寵。

封邊連接單元通常由2到4臺高速自動封邊機組成，適用于三聚氰胺板、中密度板、膠合板等的封邊加工，并可以使用不同材質的卷式封邊帶，包括PVC、ASB、亞克力等。進料速度可以在16～26mm / min的范圍內調節，上履帶式物料壓制系統確保了在封邊過程中板材的平穩輸送，從而在智能處理中確保了效率和封邊質量。

通過式鉆孔中心具有高效率、高精度、高度靈活的生產等特點，可以同時處理板件的四個側面，通過上位機軟件的控制，可以智能判斷雙工位或單工位，并將加工程序合理分配給每個排鉆軸，以確保加工精度，提高加工效率，并為實現工件不落地的生產提供有力的保障。此外，智能化生產線還包括機械臂、動力輥、緩存架和90°轉向機等。其中，機械臂的作用運輸和分類板件，動力輥的作用則是運輸板件，緩存架可以對板件進行臨時的存儲。每臺設備都實現了PC化并開放了其外部接口以與中央控制器進行通信、傳輸和反饋。

3.3板式定制家具企業信息化改造探討

板式定制的家具企業在計劃實現智能制造之前，必須充分考慮和評估，包括自我意識，有沒有升級的能力和條件以及人力物力等。此外，是否有一個全面的轉型周期和實施計劃，確認每個時間節點，并最終通過信息解決方案供應商獲得外部動力和技術支持。 如今，國內的板式家具制造已基本實現了板件非落地式的生產方式，與以前的手動標記和掃描代碼處理方法明顯不同。在可預見的將來，基于工作站的傳統定制家具制造模型將逐漸被無人、自動化和智能化的新生產方法所取代。

4結語

智能制造的主要作用是由于店面設計端與工廠生產端共同使用--個數據庫，實現了前后端的無縫銜接，達到了縮短拆單時間與降低溝通成本。未來，板式定制家具的智能制造將融合更多的科學技術元素，甚至木板和實木的工業智能也將在未來出現。經過數十年的發展，國產智能生產軟件和設備經過不斷的技術創新和發展，也可以創建板式定制家具的關燈工廠，使智能制造不再是國外的專利。越來越多定制家具公司選擇國內生產設備是一個趨勢。

參考文獻：

[1]吳智慧，張雪穎，徐偉，等.智能家具的研究現狀與發展趨勢[J].林產工業，2017（5）：5-8.

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