浅析家具智能化生产的应用

陈雷

摘 要 目前，我国家具行业集中度较低，中小企业占据很大的市场份额，大型家具企业屈指可数。这对于具备行业优势家具企业来说，是个良好的发展契机。随着家具产业工业园建设速度的加快，以及生产工艺技术的进步和生产设备的引进，家具行业的大规模生产成为必然。

关键词 家具企业;家具制造业;智能化生产;应用

1背景

据统计局统计数据显示，2000～2013年，我国规模以上家具制造业企业营业收入复合增速达25.8%，2013年以后随着国内经济和地产降温，家具行业年均增速降至20%以下并呈持续放缓态势，2013～2017年整体营收复合增速降至8.8%，至2017年家具制造业实现营业收入为9056亿元，同比增长5.8%，增速较2016年下降2.9pct。2013年以后，家具行业虽然增速有所放缓，但受益于地产后周期、人口中年化再来二次置业、个性化和空间利用最大化等需求兴起，近年家具行业尤其是定制行业又迎来了新一轮增长需求。首先，随着我国10年人口变迁，我们发现其中最明显的趋势是20～40岁的人口基数增多，而人口中年化带来的最大改变即是消费升级，其中，也包括二次置业的需求。其次，据2016年度家具消费报告，20～35岁消费人群约占70%，家具消费群体呈现年轻化，他们对家具个性化、人性化、智能化、健康化和功能化的追求与日俱增，带动定制家具需求增长。因此，如何使住房空间利用最大化已成为一线城市小户型家装的首要任务，定制家具逐步成为现代装修的首选。在《中国家具行业“十三五”发展规划》中提出家具行业“十三五”期间主要的目标：进入中高速发展阶段后，稳中求进将是家具行业发展的总基调，保持主营业务收入年均9%～10%左右的增长。家具行业要进一步加强贸易交流，适应全新国际形势，充分打造行业合力，积极应对贸易摩擦，提升产品附加值和对外贸易水平。要继续巩固和提升中国家具在国际市场的主导地位，保持家具出口值年均3%～5%的增长[1]。

从近几年家具行业市场规模发展速度来看，我国家具行业发展前景广阔，尽管今年受外部环境不稳定等因素的影响，产量和销量均呈现下滑趋势，但随着我国政策的出台，我国家具行业的发展环境将逐渐趋于稳定，根据数据显示，预计到2024年，我国家具行业市场规模将超过1万亿元。

2家具行业现状

我国家具行业经过改革开放40多年的发展，家具产品种类越来越丰富，产品风格越来越多样化，产品竞争也进入了品牌竞争时代。国内家具消费将呈现两极化的发展趋势，一极是高档家具消费方兴未艾，另一极是平价家具产品的流行。现从三大市场运行状况来分析家具行业现状。

2.1 中国是世界家具最大的生产国和出口国

家具行业现状分析，中国家具行业自改革开放以来得到迅速发展，特别是近十多年来的迅速增长，使中国家具生产工艺和产品质量有了较大提高。目前，中国已成为世界家具制造第一大国。从2006年起，中国成为全球最大家具出口国，多年来保持出口第一的位置。

2.2 中国家具制造业发展迅速

20世纪80年代以来，全球家具生产呈现出从欧美等工业化国家不断向亚洲发展中国家和地区进行产业转移的趋势，家具行业现状分析，伴随着世界经济的恢复和发展，以及中国等新兴国家和地区市场的崛起，我国家具行业的收入规模持续增长，从2005年的1，337.06亿元增长到2016年的8，559.50亿元，年复合增长接近20%。

2.3 中国家具制造业利润持续增长

家具行业现状分析，伴随着收入的增长，我国家具行业的利润实现了稳步的增长，2016年我国家具制造业利润总额已经达到537.5亿元，超过2009年的4倍，行业规模持续增长。

目前，家具市场竞争火热、行业升级转型蓄势待发，提升整个行业竞争力已迫在眉睫。家具行业现状分析，突破行业发展问题并不简单，对此，企业必要做到深化企业改革，立足企业创新，优化企业内部结构，降低企业不必要的成本支出[2]。

3智能化应用

3.1 码垛

码垛技术是实现定制家具行业物流领域自动化的一项关键技术。码垛机械手作为末端执行器对码垛行为的完成至关重要。码垛机器人在完成码垛作业的过程中，涉及视觉系统、控制系统、运动系统等。例如，发那科机器人公司生产的新型高速的FANUC码垛机器人——垛-410iB/140H，具有运动范围广，搬运速度快等特点，可负载重达700kg的超重货物灵活作业，结合码垛家具和人性化的编程软件，以此实现码垛作业的创新发展，如图1所示。

3.2 分拣

在整个定制家具制造行业中使用最广泛的机器人就是分拣机器人手臂，通过扫描每个板件上带有的独特的二维码进行分析，采用视觉导航定位系统，首先对工件或材料进行相机标定，确定输送带上的工件或材料位置。并通过图像匹配技术的应用对工件或材料进行比对，经过工件识别和工件定位对所拍摄的图片进行分析，从而准确的进行分拣，实现了不同板件依次分类。对降低人工出错率、提高生产效率、加快物流运转、减少生产时间影响重大。如图2所示，川崎机器人公司生产的CX系列机器人——六轴CX110L机器人。这款机器人装配有大型中空结构手臂，可以轻松地实现高速度、紧凑化的物料分拣和搬运等多种工序。其可负载110 kg，伸展距离可达2699mm，其工作效率相当于6个工人的效率，是发展无人化工厂中必不可少的一部分。

3.3 搬运

产品订单较多，且板件较重，想要搬运板件至相应的位置需要大量人力，这使得本就不宽敞的生产车间显得更加拥挤混乱，大大加剧了安全隐患。不少公司开始用小巧灵活、承载力强的机器人来代替人工搬运。欧姆龙机器人公司生产的LD系列移动机器人。通过GPS定位系統实现室内自主导航，提高生产效率，简化物流操作。不仅把人工失误降到最低，而且也使物料具有可追溯性从而提高了工作效率。通过超声波感应技术，能够实现自主规避。该公司提供的一种车载激光定位技术使机器人能够适应复杂的车间环境，完全符合安全标准，实现了人机安全交互。

3.4 打磨

利用机器人进行家具打磨的工序一方面减少了人力时间的输出，提高了生产效率。另一方面机器人打磨技术的运用改善了传统的打磨工序中灰尘、噪音等各种扰人的情况。同时也使得打磨的工序更加趋于标准化、数字化、便捷化。一种机器人末端执行器的全自动快换装置，首先根据快换装置的使用要求和关键性能，进行快换装置结构设计;然后采用有限元仿真对快换结构的两个典型工况进行强度校核，结果表明最大Mises应力远小于材料许用应力，符合强度要求。该快换装置无须额外动力进行装配，且具有一定弹性，使机器人打磨家具时能更好地贴合打磨表面，提高打磨效果[3]。

4结束语

智能时代为家具制造业发展提供新的起点和新的契机。目前智能机器人在定制家具生产中的应用仍有很大的发展空间。企业应加强系统技术的研究与开发，应用系统管理充分连接机器人在每一道加工工序中的应用。充分借助于我国庞大完整的工业体系和市场基础，争取在第四次工业革命中占据更大的市场份额。

参考文献

[1] 熊先青，吴智慧.家居产业智能制造发展趋势和关键技[J].林业工程学报，2018，32（3）：1-3.

[2] 熊先青，蒋义，黄琼涛，等.大规模定制家具MES系统的关键技术研究[J].制造业自动化，2018，40（7）：1-5.

[3] 李中原，丁建文.板式定制家具智能制造技术浅探[J].家具，2018，39（4）：1-5.