隨著信息化在我國制造行業(yè)的推廣，大規(guī)模定制在我國家具制造業(yè)的廣泛應(yīng)用正處在成長期，目前國內(nèi)大多數(shù)板式家具企業(yè)和櫥柜企業(yè)都開始真正實(shí)行大規(guī)模定制，未來幾年將會(huì)是大規(guī)模定制家具的高速發(fā)展時(shí)期。

    大規(guī)模定制家具的關(guān)鍵技術(shù)一般是由多個(gè)相對獨(dú)立又具有密切聯(lián)系的部分組成，包括面向大規(guī)模定制家具產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)、面向大規(guī)模定制的制造技術(shù)及大規(guī)模定制的支撐技術(shù)等。

    對家具車間進(jìn)行合理的生產(chǎn)線規(guī)劃和工藝流程管理，是大規(guī)模定制生產(chǎn)制造技術(shù)的保障。大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線規(guī)劃主要是確定生產(chǎn)線系統(tǒng)的規(guī)模、構(gòu)成和布局。對構(gòu)成生產(chǎn)線系統(tǒng)的機(jī)床設(shè)備進(jìn)行合理的選擇和優(yōu)化配置可以減少投資費(fèi)用，降低維護(hù)費(fèi)用和運(yùn)行成本，提高機(jī)床利用率，對生產(chǎn)線系統(tǒng)的長期高效運(yùn)作具有十分重要的意義。合理的規(guī)劃和管理才能使大批量生產(chǎn)與定制生產(chǎn)這兩種互相對立的生產(chǎn)模式融合在一起，將二者的優(yōu)勢有機(jī)地結(jié)合起來，為家具產(chǎn)業(yè)適應(yīng)新的需求，調(diào)整生產(chǎn)模式，提出新的技術(shù)解決方案。才能真正使個(gè)性化家具產(chǎn)品生產(chǎn)周期縮短，提高原料利用率，降低能耗，產(chǎn)品成本降低等。

1 大規(guī)模定制家具車間規(guī)劃管理概述

    生產(chǎn)線規(guī)劃，是優(yōu)化配置工藝資源，合理編排工藝流程的一門藝術(shù)。它要求在給定約束的前提下用有限的資源來實(shí)現(xiàn)理想目標(biāo)，它是人的動(dòng)機(jī)與行為之間的協(xié)調(diào)環(huán)節(jié)。

    大規(guī)模定制家具的生產(chǎn)線規(guī)劃是以系列化、通用化、組合化和模塊化的家具產(chǎn)品設(shè)計(jì)為特點(diǎn)，由面向單一產(chǎn)品和零部件轉(zhuǎn)為面向產(chǎn)品族。這就要求零部件的制造和裝配應(yīng)努力實(shí)現(xiàn)工藝標(biāo)準(zhǔn)化、工藝規(guī)程典型化和典型工藝模塊化等特性，用不斷減少的工藝多樣化滿足不斷增加的產(chǎn)品外部多樣化，以適應(yīng)靈活、快速的大規(guī)模定制制造環(huán)境。其中，工藝標(biāo)準(zhǔn)化主要包括：工藝文件（工藝規(guī)程、工藝守則、材料定額、工藝說明書）標(biāo)準(zhǔn)化、工藝術(shù)語與符號標(biāo)準(zhǔn)化、工藝要素（加工余量、公差、工藝規(guī)范、工藝尺寸）標(biāo)準(zhǔn)化、工藝裝備（刀具、機(jī)床夾具、機(jī)床輔具、計(jì)量器具）標(biāo)準(zhǔn)化；工藝規(guī)程的典型化主要包括：相同零件組的典型工藝、某工序的典型工藝、標(biāo)準(zhǔn)件和通用件典型工藝等；典型工藝的模塊化是通過分析產(chǎn)品族或零部件族及其典型工藝特點(diǎn)，提取可參數(shù)化的屬性，分別建立族的殘量表，然后通過參數(shù)化的方法對每個(gè)典型工藝進(jìn)行參數(shù)化，并建立兩者之間的參數(shù)化關(guān)系，形成參數(shù)化典型工藝，即為典型工藝模板，在此基礎(chǔ)上，通過相應(yīng)的參量驅(qū)動(dòng)規(guī)則就可以自動(dòng)生成一份份新的工藝，這些新工藝經(jīng)優(yōu)化后被納入到典型工藝模板庫中，以備后用。

2 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線規(guī)劃內(nèi)容

    2.1 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線的布局

    大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線規(guī)劃應(yīng)考慮的是家具產(chǎn)品的開發(fā)周期和生命周期都比較短，生產(chǎn)系統(tǒng)柔性大的特點(diǎn)，根據(jù)企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)、生產(chǎn)綱領(lǐng)和車間的特點(diǎn)，建立合理的車間物料存放區(qū)域的布局、備料車間的布局、定制產(chǎn)品的流水線機(jī)加工區(qū)域的布局、包裝區(qū)域的布局以及成品及外協(xié)件的區(qū)域布局等。最終的目的是減輕人工搬運(yùn)作業(yè)、減少在制品和庫存，均衡設(shè)備能力和負(fù)荷，將工人、機(jī)器設(shè)備和物料所需的空間做最恰當(dāng)?shù)姆峙浜妥钣行У慕M合，獲得最大的生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。

    大規(guī)模定制家具制造工藝過程一般包括自制件加工工藝和外協(xié)件的深加工，自制件的加工一般又可分為：開料、封邊、鉆孔、分揀包裝等重要工序，在加工的過程中，質(zhì)量檢驗(yàn)始終貫穿其中，車間生產(chǎn)線的布局基本可以按圖1的區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃，在每個(gè)區(qū)域中，用流水線的自動(dòng)導(dǎo)軌設(shè)備貫通，各個(gè)工序間互相關(guān)聯(lián)。

    圖1 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線區(qū)域劃分

    2.2 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)規(guī)劃

    大規(guī)模定制家具企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)劃過程，通常是由多部門的協(xié)同合作來制定和規(guī)劃的，其流程一般是客戶部接到生產(chǎn)訂單后，轉(zhuǎn)交給生產(chǎn)控制部門，由生產(chǎn)控制部門的計(jì)劃部門進(jìn)行排料，通過相關(guān)負(fù)責(zé)人審核后，形成生產(chǎn)指令單和物料需求計(jì)劃，分別轉(zhuǎn)交給車間和倉庫。倉庫根據(jù)物料需求計(jì)劃和生產(chǎn)指令單進(jìn)行自制件所需物料的發(fā)貨和非自制件物料的采購。車間根據(jù)產(chǎn)品的特點(diǎn)進(jìn)行自制件的加工，包括標(biāo)準(zhǔn)柜體加工、自制門板加工、鋁材加工和精工等。自制件加工完成并檢驗(yàn)合格后，連同非自制件（主要指外協(xié)件及配件等）一起進(jìn)行包裝，再交由成品倉庫準(zhǔn)備發(fā)貨。其整個(gè)規(guī)劃過程如圖2所示。

    圖2 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)規(guī)劃

    2.3 大規(guī)模定制家具生產(chǎn)工藝過程

    在大規(guī)模定制家具生產(chǎn)過程中，往往都有較多的工序，不同的定制產(chǎn)品往往工序也有所差異，筆者以某大規(guī)模櫥柜生產(chǎn)過程為例進(jìn)行說明，其基本工序主要包括：板材檢驗(yàn)、板材開料、柜體加工、門板加工組裝、包裝入庫等，其工藝流程如圖3所示。

    圖3 某定制櫥柜企業(yè)生產(chǎn)工藝過程

    實(shí)際生產(chǎn)過程中，所有工序應(yīng)嚴(yán)格按照圖紙的尺寸及規(guī)格要求進(jìn)行加工，并保證加工質(zhì)量，在轉(zhuǎn)入到下道工序前，需進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)，對同一批號的產(chǎn)品應(yīng)按下大上小原則整齊堆放。

    在所有零部件加工完成包裝之前需對零部件進(jìn)行條碼分類管理。組裝作業(yè)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)圖紙、料單進(jìn)行組裝。組裝前產(chǎn)品及組裝后產(chǎn)品按下大上小原則擺放在規(guī)定的放置區(qū)域內(nèi)，每套產(chǎn)品之間至少有100mm以上的距離間隔或標(biāo)示牌區(qū)分，產(chǎn)品之間不應(yīng)有相互混放現(xiàn)象。同時(shí)在同一個(gè)包裝箱內(nèi)的板件應(yīng)避免互相間的摩擦損壞，盡量在板與板間加保護(hù)材料，如用保麗龍進(jìn)行間隔。

3 大規(guī)模定制家具車間規(guī)劃管理的關(guān)鍵技術(shù)

    3.1 車間工藝信息的優(yōu)化管理系統(tǒng)的建立

    大規(guī)模定制家具車間規(guī)劃的好壞，與工藝信息的管理密不可分。建立合理的工藝信息管理系統(tǒng)不僅是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，同時(shí)對于大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線的規(guī)劃至關(guān)重要。

    大規(guī)模定制家具工藝過程是個(gè)性化較強(qiáng)的工作，在不同的家具企業(yè)工藝文件的格式不同，其組織方式和工藝設(shè)計(jì)流程都有各自的特殊性。因此，非常有必要對大規(guī)模定制家具車間進(jìn)行工藝信息的優(yōu)化管理，筆者提出一種大規(guī)模定制家具的車間工藝信息的管理模型如圖4所示。模型中的工藝信息分?jǐn)?shù)據(jù)層、邏輯層和用戶層。其中數(shù)據(jù)層是完成工藝設(shè)計(jì)信息的存儲、建立工藝信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系和實(shí)現(xiàn)工藝信息的增、刪、改等操作。邏輯層是通過不同的配置來滿足不同工藝設(shè)計(jì)過程的需要。用戶層是系統(tǒng)中的最終反映形式。如將工藝信息的表達(dá)方式最終反映為工藝文件格式，而工藝信息在邏輯層組織方式體現(xiàn)為工藝文件的組織方式，并且通過工藝設(shè)計(jì)流程實(shí)現(xiàn)對工藝信息流的管理。

    圖4 車間工藝信息的優(yōu)化管理系統(tǒng)架構(gòu)

    在這個(gè)系統(tǒng)管理過程中，數(shù)據(jù)層管理主要包括：工藝信息的存儲、工藝信息的關(guān)聯(lián)關(guān)系和工藝信息的操作，建立工藝信息模型的數(shù)據(jù)層，往往需要利用數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)(DBMS)提供的開發(fā)工具，在產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)PDM平臺下，建立相互關(guān)聯(lián)的實(shí)體對象。對工藝信息的增加、刪除和更改操作是通過數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序或者PDM中的對象管理器來完成；邏輯層管理主要包括：工藝信息的表達(dá)方法、工藝信息的組織方式和工藝信息流的管理，是建立用戶層和數(shù)據(jù)層關(guān)系的橋梁。工藝信息表達(dá)方法是描述了每一類工藝信息；工藝信息的組織方式是建立了從工藝文件組織方式到工藝數(shù)據(jù)之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，包括：工藝信息的分類、工藝信息的最小單位和工藝信息的組織結(jié)構(gòu)。工藝信息中資源信息和知識信息往往獨(dú)立于各個(gè)模塊單獨(dú)存在，而工藝文件和MBOM則按一定的結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織。組織方式主要包括兩種：一是按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行組織，另外一種組織方式是按工藝信息的分類進(jìn)行組織；工藝信息流的管理是將工藝設(shè)計(jì)流程轉(zhuǎn)換為對工藝信息的操作和控制，例如工藝信息的復(fù)制、移動(dòng)、增加、刪除和更改操作以及相應(yīng)的權(quán)限限制等。

    3.2 車間信息采集監(jiān)控系統(tǒng)的建立

    在進(jìn)行大規(guī)模定制家具車間規(guī)劃的過程中，必須要考慮到車間信息采集監(jiān)控系統(tǒng)的建立，該系統(tǒng)應(yīng)該直接面向家具生產(chǎn)設(shè)備，依靠對設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)施監(jiān)控，并進(jìn)行相應(yīng)的交互處理，然后通過各種方式，向生產(chǎn)現(xiàn)場反饋各類處理結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)提高生產(chǎn)效率，降低能耗，確保產(chǎn)品品質(zhì)，最終達(dá)到降低生產(chǎn)成本、增加企業(yè)效益和市場競爭力的目的。筆者針對大規(guī)模定制櫥柜，提出一種家具生產(chǎn)車間的信息采集與監(jiān)控系統(tǒng)，其特征是多功能機(jī)器數(shù)據(jù)采集器的信號輸出端與家具制造執(zhí)行和信息處理系統(tǒng)的信號輸入端相接，攝像機(jī)的信號輸出端與家具制造執(zhí)行和信息處理系統(tǒng)的信號輸入端相接，家具制造執(zhí)行和信息處理系統(tǒng)的信號輸出端與現(xiàn)場LED顯示屏、現(xiàn)場廣播音箱的信號輸入端相接�？傮w結(jié)構(gòu)如圖5所示。

    圖5 大規(guī)模定制家具車間信息采集監(jiān)控系統(tǒng)架構(gòu)圖

    其主要結(jié)構(gòu)分為：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與調(diào)度系統(tǒng)、現(xiàn)場信息反饋系統(tǒng)。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中包括：生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集（包括機(jī)器運(yùn)行時(shí)間、機(jī)器型號、運(yùn)行速度、停機(jī)時(shí)間、停機(jī)次數(shù)、累計(jì)停機(jī)時(shí)間、累計(jì)停機(jī)次數(shù)、開機(jī)效率、班產(chǎn)、總產(chǎn)、操作工人信息等）、視頻信號采集（是將視頻監(jiān)控的信號直接傳輸至數(shù)據(jù)處理與調(diào)度系統(tǒng)的顯示器上，方便管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)控）和其他信號（如報(bào)警信號系統(tǒng)）等。信息采集時(shí)主要靠數(shù)據(jù)采集器完成，同時(shí)采集器還可主動(dòng)提供求助按鈕、ID讀卡、條形碼槍的PS接口等；數(shù)據(jù)處理與調(diào)度系統(tǒng)包括：訂單管理、工藝管理、排產(chǎn)管理子系統(tǒng)、生產(chǎn)現(xiàn)場可視化圖文管理等；現(xiàn)場信息反饋系統(tǒng)包括：主動(dòng)求助廣播、機(jī)器運(yùn)行不正常廣播、電話撥入廣播和電子顯示屏信息發(fā)布等。

4 結(jié)語

    與傳統(tǒng)的家具生產(chǎn)車間相比，大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線規(guī)劃和流程管理更應(yīng)直接面向生產(chǎn)設(shè)備，是對企業(yè)整個(gè)物料生產(chǎn)過程進(jìn)行管理。同時(shí)應(yīng)對生產(chǎn)車間的生產(chǎn)設(shè)備的各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并對各項(xiàng)運(yùn)行參數(shù)作相應(yīng)的交互處理，從而直接提高生產(chǎn)效率，降低能耗，保證產(chǎn)品品質(zhì)。并通過車間工藝信息優(yōu)化管理系統(tǒng)和車間信息采集監(jiān)控系統(tǒng)的建立，使大規(guī)模定制家具生產(chǎn)線規(guī)劃和流程管理體現(xiàn)出以下幾個(gè)方面的優(yōu)勢：

    1)對整個(gè)車間制造過程的優(yōu)化，解決現(xiàn)有家具企業(yè)生產(chǎn)制造過程中存在的問題和不足，利用信息化管理的手段制定新的生產(chǎn)線規(guī)劃管理模式。以提高材料的利用率，消耗更少的材料，減少浪費(fèi)，降低成本，也符合低碳生活的要求。

    2)得出家具企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)多點(diǎn)信息采集技術(shù)的方法，提供實(shí)時(shí)收集生產(chǎn)過程中數(shù)據(jù)的功能，并作出相應(yīng)的分析和處理。

    3)通過對家具企業(yè)制造執(zhí)行系統(tǒng)的多點(diǎn)信息采集和管理技術(shù)研究，為家具制造企業(yè)提供一個(gè)快速反應(yīng)、有彈性、精細(xì)化的制造環(huán)境。

    4)解決制造執(zhí)行系統(tǒng)(Manufacturing Executive System：MES)需要與計(jì)劃層和控制層進(jìn)行信息交互，通過家具企業(yè)的連續(xù)信息流來實(shí)現(xiàn)企業(yè)信息全集成。

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