為探究定製家具智能製造的整廠物流規劃技術和方法,依據成組技術原理,結合企業實地調研情況,闡述家具企業車間物流發展過程和車間流程規劃的必要性。分析成組技術在定製家具智能製造過程中的應用情況和成組工藝特征。討論基於成組技術的定製家具智能製造整廠物流規劃的關鍵技術,包括兩部分:由生產空間組織和時間組織構成的家具生產物流組織,由控製形式,控製過程和控製方法構成的家具生產物流控製,提出家具智能製造車間整廠規劃的技術要求,為家具企業智能製造轉型升級進行整廠物流規劃提供參考。

實木定製家具因零部件結構和工藝複雜等因素的影響,存在著多規格產品和大批量生產之間的矛盾。柔性製造能滿足市場的個性需求,標準化設計是實現柔性生產的前提,也是實現智能製造的關鍵。如何提高產品零部件通用性,實現零部件族的合理劃分和設計製造數據共享是實木家具標準化設計的根本所在,也是提高企業生產效率的源頭。本文從實木家具製造業數字化設計角度出發,在對目標企業實木定製櫃門的設計生產現狀分析的基礎上,優化了零部件造型,榫槽結構和尺寸,提出了基於聚類算法的實木定製櫃門部件族劃分方法,搭建標準化設計平台,實現了設計數據信息交互,主要結論如下:1)利用文獻查閱的方法,對標準化,聚類算法和數字化設計的研究現狀進行綜述,明確了標準化設計可以利用層次分析法,聚類分析法和成組技術等,解決實木櫃門因零部件種類龐雜造成零件族分類難的技術問題,為本論文研究奠定了理論基礎。2)利用企業調研的方法,從目標企業的設計生產現狀入手,即櫃門產品體係,生產線布局和設計生產流程展開分析,總結發現現有實木家具企業存在產品零部件種類複雜,生產效率低和設計數據信息不共享等問題,為標準化設計研究指明方向。3)以M企業的93款實木櫃門為研究對象,利用相似原則,先結構後尺寸和優選眾數等方法,對101種零件造型,56種榫槽結構,15種厚度尺寸和24種寬度尺寸展開數據優化,優化後為30種,10種,4種和7種,分別減少70。30%,82。14%,73。33%和70。83%,極大的縮減了實木櫃門的零部件種類。4)以40餘款典型實木造型櫃門為研究對象,利用多屬性交叉聚類算法,對實木定製櫃門的部件族劃分展開研究。選取影響生產製造分類的的四個主要屬性-尺寸,工藝,榫槽結構和彎曲程度,進行多屬性交叉聚類,314個實木零部件共劃分出17個部件族。並以實際生產數據進行驗證,990個部件劃分為7組參與成組加工,其機加工效率可提升53%以上。結果顯示,該方法具有良好的分組性能和可調整性,可廣泛的應用於實木家具的零件成組加工。5)基於上述零件優化和部件族劃分,提出了搭建標準化設計平台的思路,並利用"標識碼+分類碼+尺寸碼"的編碼方法,製定了交互數據集,包括:櫃門產品信息數據模型,櫃門物料特征數據模型和零件加工信息數據模型,實現了設計端和生產端數據交互貫通。

隨著經濟社會的向前發展與科學技術的進步,為了提高生產效率和經濟效益,各行業的發展方向都在趨向於智能化與數字化。在板式定製家具當中使用智能製造技術也是未來發展的一大趨勢。隨著經濟形勢一片向好,人民生活越來越富裕,大家在家居生活方麵越來越喜歡定製家具,但家具製造行業中競爭是十分激烈的,要想在激烈的市場競爭中獲得優勢地位,必須走在行業的前列,使用先進的智能製造技術進一步提升自己在市場競爭中的競爭實力。這種將家具製造和新技術不斷融合的運作方式可以有效的提高板式定製家具的生產效率,滿足客戶對於個性化定製家具的需求,對於家具製造企業未來發展,有著十分重要的意義。

隨著人們生活水平的提高和消費理念的轉變,家具的客戶需求呈現多樣化和個性化的趨勢,這種轉變引起製造企業的競爭環境發生了巨大的變化,表現在產品生命周期縮短、多品種小批量生產比例增大和市場的動態多變。為了適應競爭環境,企業必然選擇定製生產模式。定製生產模式根據客戶的具體要求有針對性地進行生產,充分滿足客戶的個性化需求,但是,與大批量生產模式相比,定製生產模式降低了生產效率,影響企業的效益,進而又將阻礙定製生產模式的推廣應用。因此,探求提高定製生產模式的生產效率的方法和途徑是一個具有理論意義和應用價值的課題。 本文相關研究針對技術水平較低的中小型製造業,通過將企業員工,與機器組成動態的柔性生產線,進行統一的生產調度管理和改造,實現了大規模定製生產,對其它中小型企業的大規模定製也有重要的參考價值和借鑒作用。 板式家具大規模定製的研究現在主要集中在家具快速設計和板材套裁優化兩個方麵。至於生產過程的優化,即板式家具大規模定製的生產調度優化還未見有專門的論述。 在家具快速設計方麵:已有多個設計軟件,但這些軟件主要注重產品外觀的顯示和模塊化設計。用虛擬現實來展現設計師的設計,由消費者判斷設計是否符合自己的需求。用模塊化提高設計速度。應用中發現兩個問題: 一是用戶需求的捕捉主要靠設計師和用戶溝通來實現,虛擬現實的效果和實際效果存在較大錯別,往往客戶簽字認可了的設計,生產完成在客戶家安裝後,客戶並不喜歡,這樣,定製家具設計就變成了一個遺憾的設計。如何正確捕捉客戶需求,就成為定製家具設計的重要研究課題。 二是產品設計和工藝設計分離,在設計師完成產品設計後,還要花時間進行工藝設計,加長了定製家具製造時間,同時易於出錯。如何實現產品設計、工藝設計的並行一體化,也是定製家具設計和生產中的重要研究課題。 在板材套裁優化方麵,本身就是一個NP難問題。板材在定製家具成本中占45%以上的比例,進一步提高套裁優化效果是一個長期的研究改進課題。同時目前的相關研究還沒有達到直接實現數控加工控製。 板式家具大規模定製的生產調度優化需要有適應大規模定製的信息平台,大規模定製是一種信息化製造的生產方式,訂單個性化信息的及時處理,以及定製產品在生產企業內部和企業間的跟蹤控製能力和信息共享程度,是決定大規模定製生產能否實施的關鍵因素。但是現在定製家具企業看到的隻是能帶來訂單的網站平台,能做數據統計的倉庫管理平台,而缺乏一個綜合信息平台。如何建立定製家具企業的綜合信息平台,簡易地顯示各類統計數據,是定製家具企業急需解決的重要課題。 針對定製家具大規模定製研究中上述重要課題,本文主要做了如下工作:研究基於功能粒度模型的快速設計係統的建模方法和真實感虛擬現實的實現技術;研究基於並行工程和知識設計數據庫,生成產品全生命周期的各類所需數據;針對大批量定製生產方式的批生產調度問題,研究實時生產數據智能分批建模,粒子群多目標優化算法的應用與改進,以及優化過程的計算機實時可視化問題;研究比普通矩形布局問題難度更高的"一刀切"的板材排料優化算法,研究對非數控裁板機和數控裁板機的柔性製造係統改造;研究如何直觀地、集中地顯示出訂單與時間相關的各類統計信息,研究其可視化表達方法,使生產管理人員能直觀地了解跟蹤的各類生產信息,進行動態調整。 論文主要創新點如下: (1)采用功能粒度分析和模糊推理方法建立動態的功能單元模塊數據庫,實現客戶需求的快速捕捉和設計數據庫的聚類搜索。結合單元功能模塊、特征建模、空間數據模型與知識化表達的建模結構,實現基於CAD/CAPP/CAM並行工程的板式家具快速設計係統。 (2)針對柔性生產線的多目標優化批調度問題,提出了平行機繼列分批調度模式。設計了自適應元胞自動機變異粒子群多目標優化算法,其創新點在於使用元胞自動機進行變異搜索,提高了尋優能力。在采用此算法做單目標優化效果測試時,優於現有文獻的結果(采用標準30平行機調度數據進行比較測試,30%的概率找到了最優解)。並利用瓶頸分解法,有效降低了多目標優化問題的維數,進行了各種組合參數設置的比較研究,找出了較優的基於黃金分割的權值設置參數,避免應用中參數設置的隨意性,達到實用。 (3)研究了大規模多品種小批量的矩形件排樣優化問題,針對其"一刀切"的特殊生產工藝要求,通過對待切板自動生成兩個不同的編號:橫切編號和縱切編號的方法,采用麵積、長度、寬度啟發的多種群蟻群算法,避免了單因素啟發的不合理布局,做到了"生成即可行",經比與單因素蟻群啟發相比較,多種群蟻群算法尋優能力強,主要表現為:最大利用率最高;多次尋優的最大利用率變化區間小。研究並實現了板式家具的柔性製造。 (4)提出了動態時間二維界麵方法,使用矩陣布局界麵,實現了基於時間屬性動態顯示訂單各種統計信息,直接表達對應生產工序的多維離散數據的統計信息科學可視化。解決了單一傳統界麵顯示數據量少、訂單狀態顯示不充分的缺陷,實現大規模定製的訂單全生命周期的動態跟蹤和動態調整的能力。

通過中國家具產業的發展現狀,定製家居及家居行業數字化製造企業發展情況,家居信息化管控技術等,分析了家居產業製造模式的演變及智能化製造態勢,體現在:定製家居的發展速度明顯高於傳統家居,數字化製造模式逐漸形成,家居信息化管控技術逐漸成熟。通過對智能家居內涵的理解,明確了家居產業智能製造的指導思維理念和關鍵技術——數字化製造。在此基礎上,就智能製造對整個家居產業帶來的影響進行了綜合分析,得出了全屋定製家居和整木定製家居的產業格局正在逐漸崛起,"套餐包","場景化","現實+VR虛擬","O2O模式"等家居產業銷售和服務形式正在興起,以及核心競爭力向提高"科技含量及附加值","產品+服務",家居係統解決方案服務商等方麵正在轉變的最新情況。由此提出了家居智能製造的發展方向,主要包括:以設計為中心的數字化設計,控製為中心的數字化製造,管理為中心的數字化管理等三方麵的數字化轉型技術;以連接信息孤島,共享數據資源的協同平台構建技術;以先實現線上線下(OAO),再到關聯企業的進銷存,進而通過企業資源計劃管理係統(ERP),加強物料清單(BOM),計算機輔助工藝(CAPP),製造資源計劃(MES)的應用,最終實現整個家居產業鏈智能製造的持續改進及分步走戰略。可對個性化定製家居產業的發展和轉型升級提供新思路,同時對未來家居產業數字化製造起到積極的指導作用。

一種定製板式家具智能製造平台,它涉及智能製造技術領域,具體涉及一種定製板式家具智能製造平台。它包含中央處理模塊、雲端服務器、生產服務器、生產主控機、下單終端、家具設計終端、加工數控設備控製器,所述中央處理模塊通過網絡通訊模塊與所述雲端服務器、生產服務器、生產主控機信號連接,所述生產服務器與生產主控機信號連接,所述雲端服務器通過網絡通訊模塊與下單終端信號連接,所述下單終端與家具設計終端通訊連接,所述加工數控設備控製器與生產主控機信號連接。本實用新型有益效果為:它能滿足定製家具的個性化、自動化生產和有效的提高生產的效率,方便人們個性化設計到生產的自動化無縫連接,滿足人們日益增長的個性化的需求。

定製家具企業的生產製造存在個性化定製與大規模機械化生產之間的矛盾,物流也麵臨著柔性供料、訂單齊套、按單發貨等難題。索菲亞家居通過全麵推行"數字化戰略",積極探索智能製造與智能物流係統建設,逐步解決了上述難點,使產能大幅增加,市場占有率持續攀升。