对板式定制家具智能制造技术的研究

郭云锋

摘要：文章分析了板式定制家具生产中存在的主要问题，研究了板式家具在智能化生产的一般工艺流程，并指出了软硬件结合才是智能化生产的关键点，基于市场信息化转型的成熟经验，为定制家具企业的转型升级提供科学合理的一些建议。

关键词：板式定制家具;智能制造;问题;生产流程;改造方法

智能制造最初是由德国提出来的，它是基于网络物理系统（CPS），通过CPS网络实现人员、设备和产品的实时连接，相互识别和有效的沟通，从而实现高度灵活的个性化数字产品和服务的智能制造模式。现在，整个中国制造业和家具制造业都在研究和发展智能制造。现如今，定制家具势不可挡，席卷了整个家具消费市场，对传统的成品家具产生了巨大影响，使家具市场呈现出百花齐放，百家争鸣的竞争格局。尽管未来趋势很大，但是定制家具行业仍然存在一些问题，影响了整个家具行业的进一步发展。这就需要一些理性的思考，以促进定制家具行业的健康合理增长。

1板式定制家具生产中存在的主要问题

经过多年的共同努力和定制家具公司、软件服务提供商和设备制造商的发展，已经初步形成了通过智能软件与数控设备进行的一个闭环商业模型，包括商店设计报价、订单管理交流、工厂拆解和生产、包装仓储和交付以及终端现场安装。与过去相比取得了显著进步，从B2C转变为C2B的新模式具有无限的发展潜力。但是，智能制造仍有许多障碍要突破，值得我们不断探索。

1.1设计端和生产端软件尚未完全连接

如今，市场上所有的订单拆分软件仍然很难在前端和后端之间实现完美的连接。它的设计能力强或生产能力强，导致大多数定制家具公司同时使用两个或多个软件系统。

1.2很难在工厂安排订单，并且生产混乱且无序

巨大的订单量使计划和生产变得捉襟见肘，很难找到最佳解决方案，而计划未按时完成又让生产拥堵不堪。

1.3信息化生产管理人才不足

板式定制家具行业缺少将工艺、生产、软件融会贯通的信息化管理人才，然而这方面的人才是培养需要一定周期的，这是需要逐步加强的软实力。

1.4传统思维根深蒂固

在信息化转型的步伐上老牌家具企业已落后于新型的现代家具企业，部分原因是其庞大的组织架构、固化的思维方式以及对新生事物反应缓慢。

2板式定制家具智能化制造的生产流程

早在本世纪初，国外就已经开发出定制的家具生产系统来协助制造。通过建模来制作产品模型，抓取模块可以下订单并同时生成物料清单，从而提高了拆卸订单的效率并为智能化生产打开了大门。经过近二十年的发展，板式定制家具的智能化生产已经以某种方式得以实现。 它的主要特点是工件不会下地，它使用工业机器人、自动输送设备和CNC加工设备来完成整个过程中无人值守的装卸、切割、封边、打孔、分拣、包装和其他流程，这就是所谓的关灯工厂。

开发智能制造系统的国内公司包括纬纶科技、三维家、圆方等，这些公司可以基本实现板式家具的智能化生产。板式家具智能化生产的一般流程如图1所示。首先，终端设计师使用设计软件店面端来提供产品解决方案、最终效果图报价等，以供消费者参考。确认后，订单信息将进入设计软件工厂，随后将通过该系统进行后续的沟通，从而告别电话和电子邮件的历史。

工厂的订单审核部门确认订单正确无误后，立即进入MES软件来安排订单，并根据板式家具零部件的原材料、是不是在外面购买的零部件以及不同的工艺和其他特性，在捏合订单后进行单独生产。筛选出可以进入智能生产线的板式家具零部件，最后再通过机器人分拣将板件按订单进行收集，直到零部件完成将它们运输到成品区域，进行质量检查和包装人库，然后等待交货。

就智能生产线来说，计划部门通过MES系统将日常生产任务（即xml文件）分配给车间，操作工人通过调用xml来引导智能通用控制软件，再由line将数据分发给上位机开料软件nesting与打孔软件fcc以及机器人分拣软件，从而全面控制开料、封边、打孔、分拣的整个板材加工过程，就像大脑的中枢神经系统支配四肢的周围神经系统一样。智能通用控制软件的主要功能包括订单信息的加载和处理，面板的过程跟踪以及设备状态监视。

3板式定制家具智能化制造改造方法

目前，我国定制板式家具的智能生产线主要使用图2所示的流程。所使用的设备主要包括上下料机械臂、大板套裁机、封边机、通过式钻孔中心、分拣机等。实现面板式定制家具工具的智能制造需要高度的软件和硬件的融合，并且软件系统和机械设备的集成度对整个智能制造系统具有巨大的影响。

3.1软件方面

就国内使用的软件方面来说，三维家的厨柜设计软件和定制的家具生产系统已经实现了前端与后端的连接，并使用NC或CNC的G代码方法进行设备对接。纬纶科技是一家集研发设计、拆单和生产对接及设备上均是采用自主研发的，基本上完成了成套智能生产线的开发。国外系统主要包括2020、imos、wce等，这些软件在开放性上还相对比较低，通常只能对接豪迈的设备。家具企业进行信息化改造时，应注意要拟采用软件的以下因素。1）软件和硬件的一体化。一个好的软件离不开紧密合作的机器和设备制造商，持续的默契合作提高了两者的兼容性，不断地进行纠错，并最终调质出高质量的产品。2）软件开发与服务团队。在软件的背后，应该有一个具有丰富经验和齐心协力的团队，依靠产品经理的角色来获得理论和现实的理解。3）软件公司具有可持续性和创新性。客户群是评估软件公司可持续性的指标之一，持续创新是创新性的基本表现。

3.2硬件方面

板式定制家具的智能制造在满足了软件等虚拟条件后，硬件的合理选择也与成功或失败有关。电子切割锯作为传统的切割设备，基本可以满足智能化生产的需求。如今，通过铣削加工的大型裁板裁缝设备已预先取代了电子切割锯，大板套裁设备在开料成型的同时板件已经是正方形的，这不仅优化了家具的制造工艺，而且还可以便于实现自动上料、加工、卸料，并且有可能使用机械臂下料。因而大板套裁设备已经在智能化生产线中成为市场的新宠。

封边连接单元通常由2到4台高速自动封边机组成，适用于三聚氰胺板、中密度板、胶合板等的封边加工，并可以使用不同材质的卷式封边带，包括PVC、ASB、亚克力等。进料速度可以在16～26mm / min的范围内调节，上履带式物料压制系统确保了在封边过程中板材的平稳输送，从而在智能处理中确保了效率和封边质量。

通过式钻孔中心具有高效率、高精度、高度灵活的生产等特点，可以同时处理板件的四个侧面，通过上位机软件的控制，可以智能判断双工位或单工位，并将加工程序合理分配给每个排钻轴，以确保加工精度，提高加工效率，并为实现工件不落地的生产提供有力的保障。此外，智能化生产线还包括机械臂、动力辊、缓存架和90°转向机等。其中，机械臂的作用运输和分类板件，动力辊的作用则是运输板件，缓存架可以对板件进行临时的存储。每台设备都实现了PC化并开放了其外部接口以与中央控制器进行通信、传输和反馈。

3.3板式定制家具企业信息化改造探讨

板式定制的家具企业在计划实现智能制造之前，必须充分考虑和评估，包括自我意识，有没有升级的能力和条件以及人力物力等。此外，是否有一个全面的转型周期和实施计划，确认每个时间节点，并最终通过信息解决方案供应商获得外部动力和技术支持。 如今，国内的板式家具制造已基本实现了板件非落地式的生产方式，与以前的手动标记和扫描代码处理方法明显不同。在可预见的将来，基于工作站的傳统定制家具制造模型将逐渐被无人、自动化和智能化的新生产方法所取代。

4结语

智能制造的主要作用是由于店面设计端与工厂生产端共同使用--个数据库，实现了前后端的无缝衔接，达到了缩短拆单时间与降低沟通成本。未来，板式定制家具的智能制造将融合更多的科学技术元素，甚至木板和实木的工业智能也将在未来出现。经过数十年的发展，国产智能生产软件和设备经过不断的技术创新和发展，也可以创建板式定制家具的关灯工厂，使智能制造不再是国外的专利。越来越多定制家具公司选择国内生产设备是一个趋势。

参考文献：

[1]吴智慧，张雪颖，徐伟，等.智能家具的研究现状与发展趋势[J].林产工业，2017（5）：5-8.

圣奥科技股份有限公司 浙江杭州 311225