■祁憶青，徐 然，俞大飛 Qi Yiqing & Xu Ran & Yu Dafei

(1.南京林業(yè)大學家居與工業(yè)設(shè)計學院，江蘇南京 210037；2.江蘇省泗陽金滿冠建材有限公司，江蘇宿遷 223799）

1 家具產(chǎn)業(yè)制造模式轉(zhuǎn)變趨勢

隨著定制家具的崛起，家具制造業(yè)模式開始發(fā)生轉(zhuǎn)變，開啟了工業(yè)4.0新篇章，大數(shù)據(jù)是其中最為重要的新動力[1]。已逐步形成了以歐派、尚品宅配、索菲亞等為代表的數(shù)字化制造家具企業(yè)。這些家具企業(yè)的成功轉(zhuǎn)型為未來家具產(chǎn)業(yè)制造模式提供了新的方向，向數(shù)字化轉(zhuǎn)型已成為家具產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢。德國最先提出了智能化制造的概念，它是在信息管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，連接人、產(chǎn)品和設(shè)備，從而進行實時且高效的溝通，建造出一個智能化的服務(wù)系統(tǒng)和定制化的產(chǎn)品。德國智能制造概念崛起的目的在于提升德國制造力高新技術(shù)實力，強調(diào)再工業(yè)化[2]。而中國根據(jù)自身國情，制定了“中國制造2025”，旨在將中國制造業(yè)引向智能制造。作為工業(yè)產(chǎn)品一部分的家具，傳統(tǒng)的設(shè)計方法和制造模式已經(jīng)滿足不了現(xiàn)代要求，其勞動密集且強度大，環(huán)境污染嚴重，產(chǎn)品相應(yīng)市場周期長等問題，使得發(fā)展數(shù)字化智能家具成為必然趨勢，家具產(chǎn)業(yè)追求智能化制造，可以實現(xiàn)個性化定制，高質(zhì)量產(chǎn)品、低能耗生產(chǎn)，友好型環(huán)境的家具產(chǎn)品生產(chǎn)[3]。傳統(tǒng)家具產(chǎn)品生產(chǎn)將朝著新一代的智能制造轉(zhuǎn)型，將家具產(chǎn)品智能化、信息化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化進行深度融合。

2 家具產(chǎn)業(yè)智能制造數(shù)字化轉(zhuǎn)型

數(shù)字化在現(xiàn)階段，應(yīng)用廣泛，人們?nèi)粘Ｉ钜搽S之發(fā)生變化，如微信支付、人臉識別等大數(shù)據(jù)的使用為生活提供了便捷，數(shù)據(jù)化對生產(chǎn)也有著重要影響，家具智能制造也必將朝著數(shù)據(jù)化方向發(fā)展。

數(shù)字化是智能制造的關(guān)鍵核心。數(shù)字化主要是基于計算機技術(shù)，對文字、圖像、聲音等進行采集分析、編碼解碼、信息分類處理、信息儲存、傳輸與運用等一系列處理，從而實現(xiàn)信息的高效處理[4-5]。2019年9月4日，《工業(yè)大數(shù)據(jù)發(fā)展指導意見〈征求意見稿〉》圍繞資源、融合、產(chǎn)業(yè)和治理四大體系，提出了加強工業(yè)大數(shù)據(jù)資源采集匯聚、推動工業(yè)大數(shù)據(jù)全面深度應(yīng)用、提升工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)能力、完善工業(yè)大數(shù)據(jù)法規(guī)標準環(huán)境等九大項[6]。以及建設(shè)重點產(chǎn)業(yè)、重大工程數(shù)據(jù)庫、構(gòu)建工業(yè)經(jīng)濟運行“一張圖”等3大推進工程。吳智慧教授提出了智能制造概念，就是傳統(tǒng)的信息技術(shù)和新一代數(shù)碼技術(shù)（大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算、虛擬現(xiàn)實、人工智能等）在制造生命周期的應(yīng)用。家具產(chǎn)業(yè)要實現(xiàn)數(shù)字化即是在保留企業(yè)原有模式的基礎(chǔ)上，能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)市場環(huán)境的變化，形成以數(shù)字化為核心的家具產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)鏈。

家具產(chǎn)業(yè)從原始的手工制作到今天的智能制造，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展過程，不同時期的發(fā)展取得了一定的成績，見圖1。但要數(shù)字化轉(zhuǎn)型需讓數(shù)據(jù)自由行，包括決策模式、研發(fā)模式、制造模式、運營模式、服務(wù)模式、商業(yè)模式都需要大數(shù)據(jù)分析、決策和維護（圖2），因而完全實現(xiàn)家具產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型還需要從設(shè)計、制造、管理和服務(wù)四個智能化方面改進。

■圖1 家具產(chǎn)業(yè)智能化生產(chǎn)發(fā)展歷程

■圖2 數(shù)字化轉(zhuǎn)型-讓數(shù)據(jù)先行

3 設(shè)計智能化

家具設(shè)計的智能化主要體現(xiàn)在智能家具產(chǎn)品的設(shè)計和研發(fā)。設(shè)計的智能化要求設(shè)計過程中的無紙化，運用設(shè)計軟件系統(tǒng)規(guī)范化設(shè)計[7-9]，形成標準化的模塊，避免傳統(tǒng)圖紙設(shè)計存在的誤差不精確等細節(jié)問題，最終將設(shè)計也帶入整個智能化產(chǎn)業(yè)鏈中。三維參數(shù)化設(shè)計軟件、揉單技術(shù)、標準化等是現(xiàn)在家具企業(yè)主要運用方式[10]。但目前國內(nèi)家具企業(yè)設(shè)計軟件運用最廣泛的Auto CAD和3DsMAX，智能化程度并不高，無法將生產(chǎn)數(shù)據(jù)和設(shè)計參數(shù)進行直接對接。由此產(chǎn)生了數(shù)據(jù)化設(shè)計軟件，如2020、Solidworks、Imos3D、MI-Crovellum、Topsolid Wood等，具有專門的木制品三維工程設(shè)計模塊，不僅解決了家具數(shù)字化設(shè)計與數(shù)字化生產(chǎn)之間的對接問題[11]，而且通過三維模型的建立與系統(tǒng)自動二維一體化展現(xiàn)，可以將客戶的定制要求即時反映在系統(tǒng)中，創(chuàng)建新的需求模型或者修改之前的模型，時刻滿足客戶的定制需求，實現(xiàn)客戶參與設(shè)計。同時三維可視化圖紙直接轉(zhuǎn)換成二維生產(chǎn)數(shù)據(jù)，初步實現(xiàn)設(shè)計與生產(chǎn)一體化[12]。設(shè)計軟件不斷地被優(yōu)化，被開發(fā)新的模塊，適應(yīng)不同家具生產(chǎn)需要，如SAP、Oracle、Epicor、Wcc、2020、EMOS、Topsolid Wood、鼎捷、用友、廣州華廣、金蝶、廣州偉倫、商川、造易等，其中2020設(shè)計軟件主要用于板式定制家具生產(chǎn)，而Topsolid不僅用于板式定制家具也用于框架式實木家具三維數(shù)字化生產(chǎn)設(shè)計，軟件在推進，家具產(chǎn)業(yè)及時跟進應(yīng)用，設(shè)計智能化已經(jīng)成為企業(yè)迅速占領(lǐng)市場的必選工具。

4 制造智能化

隨著智能家居日益得到國家重視和支持，已成為六大重點領(lǐng)域應(yīng)用示范工程之一。大數(shù)據(jù)顯示，我國智能家居市場將保持21.4%的年復(fù)合增長率，這樣的生產(chǎn)值和龐大的市場需求，靠傳統(tǒng)的工業(yè)化生產(chǎn)模式已經(jīng)無法完成，需要全制造鏈協(xié)同和軟硬一體的制造智能化。

4.1 全制造鏈協(xié)同

家具生產(chǎn)存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝流程復(fù)雜、計劃編制與執(zhí)行情況跟蹤復(fù)雜、物料成套與齊套困難、長制造周期等問題，以及異地多工廠的協(xié)同、與外部供應(yīng)商的協(xié)同、與客戶的協(xié)同等都是許多家具企業(yè)所面臨的問題，這些需要從全制造鏈的角度進行改善。通過互聯(lián)網(wǎng)，將家具各地工廠與協(xié)作企業(yè)部門之間的信息串聯(lián)起來[13-14]，通過云平臺，形成局部信息共享，而又不影響各自廠家機密信息泄露。將原材料采購與全制造協(xié)同密切關(guān)聯(lián)，材料供應(yīng)信息及時共享。對整個過程進行監(jiān)控，若發(fā)現(xiàn)問題，通過云平臺及時處理。從原料采購、生產(chǎn)加工、外協(xié)加工、安裝入庫全制造鏈協(xié)同，保證家具產(chǎn)品按質(zhì)、按量、按期滿足客戶要求。

■圖3 家具涂裝智能化系統(tǒng)架構(gòu)

4.2 軟硬一體化

實現(xiàn)軟件與硬件的高度融合是實現(xiàn)轉(zhuǎn)型的重要思路，將云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新軟件技術(shù)融入家居行業(yè)中，對家具企業(yè)促進銷售、加快物流、智能制造生產(chǎn)等具有極其重要的意義。傳統(tǒng)的家具生產(chǎn)，勞動力需求量大、密集度高、生產(chǎn)效率低，機加工生產(chǎn)車間噪音大、粉塵污染嚴重，油漆車間有害氣體嚴重超標，這些都傷害了工人的身體健康，同時影響生產(chǎn)質(zhì)量，加上未來勞動力昂貴，熟練技術(shù)工人減少等問題凸顯，采用機械手代替勞動力、智能加工機床代替?zhèn)鹘y(tǒng)機械設(shè)備和人工智能軟件代替生產(chǎn)管理，實行軟硬一體化。特別是家具涂飾，采用智能化涂飾，既解決了生產(chǎn)效率又可以解決涂飾環(huán)保問題，通過將設(shè)備、線控遠程云端，無縫對接MES及ERP系統(tǒng)，進行各工序涂裝，如博碩公司提供的家具涂裝智能化系統(tǒng)架構(gòu)，提供實時在線生產(chǎn)管控（圖3）。家具智能化生產(chǎn)，采用軟硬一體化，通過云服務(wù)器、云數(shù)據(jù)庫、遠程運維各車間本地數(shù)據(jù)庫，中央控制MES系統(tǒng)，無縫對接個生產(chǎn)工序，通過強大云端，實時在線提供維修維護，監(jiān)控產(chǎn)線狀態(tài)，采集數(shù)據(jù)自動生成圖報，達到高效、環(huán)保高質(zhì)的生產(chǎn)目的。

5 管理智能化

目前大部分家具企業(yè)都實行企業(yè)資源計劃（ERP）。雖然還不能完全適應(yīng)家具企業(yè)，它的供應(yīng)鏈管力、流程優(yōu)化、實時監(jiān)控、工廠與設(shè)備管理等制度對于促進家具企業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型起到了推動作用[15-16]。而制造企業(yè)生產(chǎn)過程執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）是隨著數(shù)字化轉(zhuǎn)型而升級提出的，它強調(diào)的是對于整個生產(chǎn)鏈的優(yōu)化，絕不僅僅是某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的改善。它確保著數(shù)據(jù)的實時收集，并能實時作出分析。MES將原來的手工圖紙的傳遞過程優(yōu)化成了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的傳輸。它對于定制家具企業(yè)的作用主要體現(xiàn)在現(xiàn)場的實時監(jiān)控和管理，設(shè)備運行的維護以及生產(chǎn)進度的追蹤。不斷進行創(chuàng)新，包括商業(yè)模式創(chuàng)新、生產(chǎn)模式創(chuàng)新、運營模式創(chuàng)新到?jīng)Q策模式創(chuàng)新，進行家具產(chǎn)品全方位智能化管理，見圖4，這在很大程度上，降低了生產(chǎn)成本，增加了企業(yè)收益，實現(xiàn)了企業(yè)智能化管理[17-19]。

6 服務(wù)智能化

傳統(tǒng)的家具服務(wù)模式，將所有的產(chǎn)品擺放在實體店中，由銷售人員熟背產(chǎn)品特征，向客戶逐一介紹，人工收集客戶采購信息，一個月后匯總給車間，這嚴重滯留客戶需求信息，使產(chǎn)品生產(chǎn)更新緩慢，無法快速響應(yīng)市場。服務(wù)智能化，將云計算技術(shù)運用到家具訂單信息和客戶信息等大數(shù)據(jù)中，實現(xiàn)信息智能化管理。客戶只需要輸入定制的房間尺寸比例，便能從數(shù)據(jù)庫中得到比配的家具產(chǎn)品，進行模塊化組裝，最終進行顏色調(diào)整和尺寸設(shè)計。設(shè)計后下單便可將信息發(fā)送給生產(chǎn)部門，以最快的速度進行生產(chǎn)[20-21]。同時數(shù)據(jù)庫內(nèi)還實時更新著市場信息，包括熱門的家具風格、家具顏色、家具價格等[22-24]。通過數(shù)據(jù)處理和分析，還能預(yù)測家具市場的流行趨勢，實時為客戶提供家具選擇，實現(xiàn)精準服務(wù)。另一方面，促進家具物流智能化追蹤[25-26]。將物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與家具物流結(jié)合，使用射頻識別技術(shù)將每件家具零件都擁有唯一的電子標簽，里面包含著零件的顏色、尺寸規(guī)格、名稱型號等詳細信息，消費者可準確查詢到整個家具生產(chǎn)運輸?shù)那闆r。運用工業(yè)大數(shù)據(jù)，提供服務(wù)平臺，將人工智能與智能制造應(yīng)用于產(chǎn)業(yè)服務(wù)。

7 結(jié)語

中國智能家具正在迅速發(fā)展，雖然與冶鐵、汽車制造業(yè)相比，家具智能化制造技術(shù)還處于低級階段，工廠生產(chǎn)還沒有真正實現(xiàn)人工智能、數(shù)字化生產(chǎn)，但國內(nèi)外家具市場需求巨大，快速響應(yīng)市場是家具企業(yè)生存關(guān)鍵。傳統(tǒng)生產(chǎn)模式不能適應(yīng)人們快速生活，不能滿足國家環(huán)保要求，家具產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型迫在眉睫。解放勞動力，提高產(chǎn)品質(zhì)量，將智能工廠搬到家具企業(yè)，做到知行合一，也就是耳聰目明、聽話出活、隨機應(yīng)變、持續(xù)改善，將人工智能技術(shù)、語音識別、圖像識別、智能機器人、設(shè)備PHM、質(zhì)量檢測和產(chǎn)線管控應(yīng)用到家具生產(chǎn)各個領(lǐng)域，覆蓋從研發(fā)創(chuàng)新、生產(chǎn)管理、質(zhì)量管控等多個方面，為中國家具在設(shè)計生產(chǎn)、技術(shù)創(chuàng)新、品牌影響，始終占據(jù)世界前沿而提供思路。

■圖4 家具管理智能化結(jié)構(gòu)圖