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[家具设计] 定制时代,“以人为本”的人体工程学设计理念如何应用在家具中?

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    慵懒
    2019-9-6 07:22
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    [LV.1]初来乍到

    发表于 2019-3-26 07:42:57 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    如今定制家具市场火热,正是契合了人们的个性化需求,而个性化的本质正是在于对“人”的了解。人体工程学从某一方面讲,就是研究人的学问。

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    可能你阅读过一些关于家具尺寸、样式规范的文章,大多也都是基于人体工程学的理论知识,但鲜有更深入的叙述。
    所谓“授之以鱼不如授之以渔”,笔者愿借由此文,让大家对人体工程学与家具设计的关系有更多的认识。

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    01人体工程学与家具设计
    人体工程学是研究人、物及环境之间相互作用的一门学科。通过运用生理学、心理学、生物力学和其它有关学科知识,使人与物相互适应,创造舒适和安全的环境条件,从而提高工效。

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    定制一类的家具设计,基本点都是要围绕“以人为本”的设计理念,其根本目的是要满足人们的使用功能和精神需求,这就要求家具设计时必须考虑人体工程学的各因素。

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    如果进行家具设计时忽视了对使用者因素的考虑,就不可能让使用者感到舒适和方便,尤其是定制类设计,每个使用者的情况都存在差异。如何做到“量身定制”,将人体工程学的知识与设计相结合就显得尤为重要。

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    既然家具设计要以人为本,就应该时刻考量与人相关的因素,如人的行为习惯、人体的尺寸、人体的疲劳反应、人体的视、听、触觉等感受特征。这些因素综合起来,就是使用者们常关心的“用的习不习惯”与“顺不顺手”。

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    尤其是家具设计当中的尺寸要素,可谓“重中之重”,关系着产品从设计、生产到安装、使用的方方面面,出了些许差错,将面临“翻盘重做”的可能,造成较大损失。
    接下来,通过几个案例,进一步理解人体工程学在家具设计当中的主要指导和应用。
    02椅子类家具的设计要素
    椅类家具是与人体接触最为紧密的家具种类之一,它最基本的功能使提供人体坐的支撑。我们知道,家具的构造与形态决定了其功能和外观,从而影响使用的舒适性。
    归纳起来,椅子的基本构造是有座面、靠背、扶手、底座四部分组成,它们决定了座椅的基本功能。在椅子设计的诸多要素中,我们选取“座高”与“靠背倾角”来做描述。
    座高与人体工程学
    有研究对人体坐在不同高度的凳子上,其腰椎活动的测定如下图所示:
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    结果表明,当座高为400mm时,活动度最高,也就是疲劳感最强;稍高或稍低于此数值,活动度下降,舒适度也随之增大。因此,人体坐在略高或略低于400mm座面的凳子上时,腰部不易疲劳。此外,座面高度也是影响腿部疲劳的主要因素,如下图所示:

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    座面过低时,坐骨结点处局部压力过大,持续受力产生疲劳感,甚至疼痛感;座面过高时,座面前沿会压迫大腿后侧的血管和神经,造成血流不畅和麻木感,同时腿部肌肉得不到充分放松,血流下沉,会造成腿部的肿胀。


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    这对座高的尺寸设计有什么指导意义呢,我们知道座高是指座面中轴线前部最高点至地面的距离,因此有如下计算公式:座高=小腿腘窝+鞋跟高-适当余量其中,一般鞋跟高度为25-35mm,余量取10-20mm。参考尺寸:工作椅的座高范围为400-480mm;休息椅的座高范围为330-370mm;高度可调座椅的高度范围为380-500mm,座高调节方式可以是无级的或间隔20mm为一档的有级调节。
    靠背倾角与人体工程学
    人在不同姿势下,腰椎曲度更不相同,如下图所示:
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    当人侧卧(曲线B)或者躯干与大腿成适度弯曲状时(曲线C),脊椎形状最接近自然状态;躯干与大腿成90°时(曲线G),脊柱变形最大。

    当脊柱曲度处于自然状态时,压力适当地分布于个椎间盘上,肌肉组织承受均匀的静负荷,人体最舒适。这就要求座椅靠背与座面夹角在95°~115°之间。

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    所以在设计靠背倾斜角度时,应该以上述研究结果为参考。靠背倾斜角是指背面与水平面之间的夹角,通常座椅的背斜角均不小于90°~120°;一般工作椅的背斜角为95°~105°;休息椅的背斜角为115°~125°。
    需要注意的是,座面倾斜角好背斜角互为关联,而背斜角主要取决于椅子的功能要求。一般工作用椅,座斜角与背斜角较小,休息用椅较大。并且休息程度越高,其座倾角和背斜角也越大。

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    全屋定制家具,从某种程度上来说,就是不同柜类家具的集合,关于柜类家具在设计中考量的人工工程学要素,笔者认为应该着重介绍。
    03柜类家具的设计要素
    柜类家具是收藏、整理日常生活的器物、衣物、书籍等物品的家具,按存放物品的不同分为,主要有书柜、衣柜、橱柜、电视柜、陈列柜等。
    日常生活用品的存放和整理应根据人体操作活动的可能范围,并结合物品的特性、使用频率、收藏形式及人的行为习惯去考虑。
    柜类家具设计中人的因素
    人们日常生活用品的存放和整理,应根据人体操作活动的可能范围,并结合物品使用的繁简程度去考虑。这样一来,家具与人体就产生间接的尺度关系。
    通常认为在以肩为轴,上肢为半径的范围内存放物品最方便,使用次数也最多,又是人的视线最容易的区域。
    关于手臂的活动范围,大家一些图示以供参看,为了阅读方便,可以左右滑动图片。


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    除了上述人的肢体活动范围会影响柜类家具的设计,人的视线范围也需要重视,它直接影响的柜子的深度设计。
    由于人的视线范围与搁板的间隔距离有关,搁板之间的距离越大,能见度越好,但空间浪费较多;搁板之间距离越小,能见度越差。可参考如下图所示的方法,并根据实际情况进行检验,尽可能改善能见度的条件。

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    柜类家具设计中物的因素
    储物形式必须符合实际需要,以取得合理的结构,同时也必须配合视觉美观的原则。在设计各种不同功能的柜类家具时,必须仔细了解和掌握各类物品的常用基本规格尺寸,以便合理地确定家具的长、宽、高、深,以及内部的分隔,从而提高收藏物品的空间利用率。

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    如上图所示,在高度上可以分为三大部分:由地面至600mm高的空间内,用来放置具有时间性和季节性的大型用品;由600-1800mm高的空间内,一般放置常用的和美观整齐的物体;由1800-2400mm高的空间内,放置冬夏季衣服及不常用的物品等;
    在深度方面可分为四个部分:深度160mm:放置书籍、酒具、银器、茶具、衬衣、袜子等;深度280mm:放置期刊、唱片机、收音机、电话、食用器皿等;深度450mm:放置拎包、大件衣服、被褥等;深度600mm:适合衣柜、各种物品的储藏。

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    柜类家具常见的设计要素
    柜类家具的种类较多,常见的如衣柜、橱柜、书柜,不同种类的柜类家具,其设计方式和要点也存在差异,本文鉴于篇幅的关系,就不分开再详细描述。但柜类家具的主要结构部件大都类似,如搁板、抽屉和门,其中在搁板高度的确认上,有如下人体工程学的数据可供参考:

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    除了搁板,柜类家具中通常都设有抽屉,抽屉的宽度和深度并没有具体要求,一般由放置物品的尺寸来确定。
    需要注意的是,抽屉不能太深,太深则会影响抽屉内部空间的可视性。根据作业姿势不同和抽屉高度的不同,站立、坐和弯腰动作状态下,抽屉深度以420mm比较适宜;下蹲和下跪动作状态下,抽屉深度以330mm左右比较适宜。
    04结 语
    本文基于人体工程学的主要原理,以若干家具类别的设计元素为例,介绍了人体工程学之于家具设计的重要性。在个性化需求日益渐盛的今日和可见的未来,以人为本的定制化家具设计理念将会更得人心。
    本文参考自:申黎明《人体工程学之人-家具-室内》CNC,也就是我们常说的加工中心,在现代家具生产中,扮演着越来越重要的地位,你可以说它是“产线标配”,也可以认为它是“必备良器”。

    鲁班园曾经也多次撰文对CNC进行过介绍,有兴趣的读者可以直接点击下面的链接:《智能制造下的板件打孔,多排钻与CNC加工中心将如何取舍?》《数控木工加工中心种类繁多,如何选择既需学问也有门道!》
    加工中心应该广泛,自然不限于家具行业,但是关于CNC的一些常见问题,所有行业都是可以相互借鉴和学习的。本期为大家带来的是CNC数控编程的加工经验,涉及的问题可供行业参考。


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    问 答
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    Q1如何对加工工序进行划分?①刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位;再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差。②加工部位分序法对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部分分成几个部分,如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度要求较高的部位。
    ③粗、精加工分序法对于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述,在划分工序时,一定要视零件的结构与工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则,要根据实际情况来确定,但一定力求合理。

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    Q2加工顺序的安排应遵循什么原则?加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位夹紧的需要来考虑,重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行:①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
    ②先进行内形内腔加工序,后进行外形加工工序。③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行,以减少重复定位次数,换刀次数与挪动压板次数。④在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏小的工序。

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    Q3工件装夹方式的确定应注意哪几方面?在确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点:①力求设计、工艺、与编程计算的基准统一。② 尽量减少装夹次数,尽可能做到在一次定位后就能加工出全部待加工表面。③避免采用占机人工调整方案。④夹具要开畅,其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀(如产生碰撞),碰到此类情况时,可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方式装夹。

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    Q4如何确定对刀点比较合理?对刀点可以设在被加工零件的上,但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位。有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏,会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找。因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置,这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上,其选择原则如下:①找正容易②编程方便③对刀误差小④加工时检查方便

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    Q5如何选择走刀路线?走刀路线是指数控加工过程中刀具相对于被加工件的运动轨迹和方向。加工路线的合理选择是非常重要的,因为它与零件的加工精度和表面质量密却相关。在确定走刀路线是主要考虑下列几点:①保证零件的加工精度要求。②方便数值计算,减少编程工作量。③寻求最短加工路线,减少空刀时间以提高加工效率。④尽量减少程序段数。⑤保证工件轮廓表面加工后的粗糙度的要求,最终轮廓应安排最后一走刀连续加工出来。⑥刀具的进退刀(切入与切出)路线也要认真考虑,以尽量减少在轮廓处停刀(切削力突然变化造成弹性变形)而留下刀痕,也要避免在轮廓面上垂直下刀而划伤工件。

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    Q6如何在加工过程中监控与调整?工件在找正及程序调试完成之后,就可进入自动加工阶段。在自动加工过程中,操作者要对切削的过程进行监控,防止出现非正常切削造成工件质量问题及其它事故。对切削过程进行监控主要考虑以下几个方面:
    ①加工过程监控粗加工主要考虑的是工件表面的多余余量的快速切除。在机床自动加工过程中,根据设定的切削用量,刀具按预定的切削轨迹自动切削。此时操作者应注意通过切削负荷表观察自动加工过程中的切削负荷变化情况,根据刀具的承受力状况,调整切削用量,发挥机床的最大效率。

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    ②切削过程中切削声音的监控在自动切削过程中,一般开始切削时,刀具切削工件的声音是稳定的、连续的、轻快的,此时机床的运动是平稳的。随着切削过程的进行,当工件上有硬质点或刀具磨损或刀具送夹等原因后,切削过程出现不稳定,不稳定的表现是切削声音发生变化,刀具与工件之间会出现相互撞击声,机床会出现震动。此时应及时调整切削用量及切削条件,当调整效果不明显时,应暂停机床,检查刀具及工件状况。

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    ③精加工过程监控精加工,主要是保证工件的加工尺寸和加工表面质量,切削速度较高,进给量较大。此时应着重注意积屑瘤对加工表面的影响,对于型腔加工,还应注意拐角处加工过切与让刀。
    ④监控刀具的质量很大程度决定了工件的加工质量。在自动加工切削过程中,要通过声音监控、切削时间控制、切削过程中暂停检查、工件表面分析等方法判断刀具的正常磨损状况及非正常破损状况。要根据加工要求,对刀具及时处理,防止发生由刀具未及时处理而产生的加工质量问题。

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    Q7如何合理选择加工刀具?①平面铣削时应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀。一般铣削时,尽量采用二次走刀加工,第一次走刀最好用端铣刀粗铣,沿工件表面连续走刀。每次走刀宽度推荐至为刀具直径的60%--75%。②立铣刀和镶硬质合金刀片的端铣刀主要用于加工凸台、凹槽和箱口面。③球刀、圆刀(亦称圆鼻刀)常用于加工曲面和变斜角轮廓外形。而球刀多用于半精加工和精加工。镶硬质合金刀具的圆刀多用于开粗。

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    Q8加工程序单有什么作用?在加工程序单中应包括什么内容?加工程序单是数控加工工艺设计的内容之一,也是需要操作者遵守、执行的规程,是加工程序的具体说明,目的是让操作者明确程序的内容、装夹和定位方式、各个加工程序所选用的刀具既应注意的问题等。

    在加工程序单里,应包括:绘图和编程文件名,工件名称,装夹草图,程序名,每个程序所使用的刀具、切削的最大深度,加工性质(如粗加工还是精加工),理论加工时间等。

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    Q9数控编程前要做何准备?在确定加工工艺后,编程前要了解:①工件装夹方式;②工件毛胚的大小----以便确定加工的范围或是否需要多次装夹;③工件的材料----以便选择加工所使用何种刀具;④库存的刀具有哪些----避免在加工时因无此刀具要修改程序,若一定要用到此刀具,则可以提前准备。

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    10在编程中安全高度的设定有什么原则?安全高度的设定原则:一般高过岛屿的最高面。或者将编程零点设在最高面,这样也可以最大限度避免撞刀的危险。
    11刀具路径编出来之后,为什么还要进行后处理?因为不同的机床所能认到的地址码和NC程序格式不同,所以要针对所使用的机床选择正确的后处理格式才能保证编出来的程序可以运行。

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    束腰是啥,很多人应该都知道,但乍一说可能又不明白如何表达。王世襄在《“束腰”和“托腮”--漫谈古代家具和建筑的关系》中解释说:“束腰”指家具的一个收缩部分,一般位于面板边框和牙条之间。

    小编认为“束腰”这个表述非常的形象生动,可以简单理解为“把腰束起来”。明清家具中,束腰这种样式元素很常见,但不进行束腰处理的家具也很多,两者各有特点,我们接下来展开说一说。

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    有束腰的家具
    束腰家具利用束腰的过渡,使牙条和腿足有了重组空间形态的余地,但束腰家具的造型变化又严守着明式家具美学原则,也就是内合章法的,因此我们才能在欣赏明式家具时,既惊叹于它们的瑰丽,又体会到它们统一的文化气质。

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    在束腰式家具中,牙条一般至少膨出与面沿齐平,这种造型上的自由,使得腿足得以使用方材且用料增大,从而产生了与圆材的劲挺美大不相同的艺术效果。
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    腿足则变化很多,最常见的如所谓“膨腿膨牙”和“三弯腿”,前者一弧至底,后者中途又向外弯出,造成浑然秀雅的美感。
    与这种腿部造型相配合的结构装饰还有霸王枨、马蹄、托泥等的运用,它们既有稳定结构的实用性,也有美化造型的装饰作用。
    马蹄是利用腿足的伸展之势,以接地处的整料挖成。而托泥是在马蹄下增加的一圈线条,则使家具的平面横廓在接地处又一次显现。

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    无束腰的家具
    无束腰是指家具的腿足与牙板直接与面板相接,面板以下所有的整体部件空间是缩进面沿的。究其根源,家具的“身架”是从建筑的框架借鉴而来,这与中国人传统的审美观念和思维方式有关。

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    无束腰家具的结构就吸取了建筑上大木梁架的造法,家具的腿部也同样吸取建筑的支撑立柱造法使用圆材,且同建筑的立柱一样,多直接落于地面。
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    概括说来,凡是无束腰的家具多为:圆材直足、有侧脚、无马蹄、无托泥。
    束腰与不束腰家具的差异
    无束腰家具多使用圆料,且由于构造所限,必须至少在腿间加上一道直枨加固,各构成材料的面积便被分割变小,额外的装饰难以施展。
    束腰家具因其多用方材,必然会使精于线脚装饰的巧匠产生如鱼得水之感。除了与无束腰家具相似的应用外,束腰式家具的线脚装饰还利用方材的特点,产生了浑面和打洼两种装饰手法。

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    所谓浑面,是使方材的两个或多个面略向外凸出成弧形,以配合整个器形的饱满外膨。打洼则与之正相反,是在桌腿、横枨、桌面侧沿等处的木条表面向里挖出凹入的弧形,使家具整体产生一种瘦劲内收之势。
    一般说来,束腰家具的雕饰程度比无束腰家具要大,但它的雕饰手法主要以平雕、浮雕和透雕为主。在设计时不忘省料,因此更为富丽张扬而耗料的圆雕应用得较少。

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    明式家具的雕刻图案很少布满整个地子,而是力求恰到好处地衬托出这件家具的质地与形态之美,不破坏其整体性。这种精工而不夸饰,装饰与造型相互阐发、互不相夺的整体意识,正是明式家具成为我国家具艺术最高境界的原因。
    本文参考:王世襄,《“束腰”和“托腮”--漫谈古代家具和建筑的关系》“今年参加招聘会的家具企业比往年少了近2成,很多企业订单不多,很多甚至没有接单还在放假给员工。”珠三角家具集散地某劳动力市场负责人介绍。

    相对于每年3月初各大人才市场企业招工火爆、媒体广而告之“普工荒”的景象,猪年并未出现“普工荒”,反倒是“订单荒”深深地困扰绕着不少家具企业老板,他们从以往的担忧招不到人,到现在担忧怎么接到订单给员工生产以维持企业的运转。
      1  
    复工,等订单来▽
    2018年,出现了大规模的“春节返乡潮提前”,很多家具企业在11月份即给员工放长假,具体开工的日期还得等新年的通知。
    在某家具集散地,一些在11月份左右就开始给员工放假的企业到目前仍未复工,工厂大门紧闭,员工在老家随时待命,企业老板焦灼于没有订单可做。
    实际上,受2018年中美贸易战以及全球经济周期下行的影响,这些以往靠给别人代加工或者出口的企业都陷入了“订单荒”的困境。
    “以往正月十一、十二,这附近的工厂都开工了,今年有些却迟迟未开工,店里面的生意也受到很大影响。”一家理发店的店主告诉小编。
    对于很多小家具厂来说,他们每年的订单客户基本上都比较固定,对老客户的依赖度大,开拓新客户的能力也比较有限,一旦上游客户发生问题,订单就会锐减至难以维持工厂正常的运转。
    “工厂提前放假,在老家休息了好几个月,过了一个最长的春节,无事可做,无工资的日子很难熬。”尽管还未收到老板的开工通知,小赵却在春节后提前到达珠三角,试图在劳动力市场寻找到一份新的工作。
      2  
    订单不足,遭遇成长瓶颈▽
    相对于那些在老家休息了好几个月,目前还在等老板开工通知的员工来说,一些中大型企业的家具厂员工还算是幸运的,他们可以在和往年一样的日子上班上岗,以获取一定的薪资报酬。
    然而他们会发现需要生产的订单不多,工作日不仅不加班,周末也会经常放假,开始想念以往常常加班的日子,因为计件工资制下,生产的产品越多,月薪越高。
    订单荒,是目前企业老板的最大困扰。没有订单对于企业来说,就会遇上“成长瓶颈”。
    3月份,很多上市家居企业都发布了2018年度财报,其中17家上市家居企业有7家出现了净利润下滑,就连业界一些数一数二的企业市值也近乎腰斩,引发外界的担忧。
    据粗略统计,2019年开年的这段时间以来,即便是在家具业发达的珠三角地区,很多中大型家具企业的订单也在同比下降,表现为海外订单锐减,国内订单不多。
    虽然各大企业在开年后便开展了激烈的营销活动,如营销发布会、经销商峰会等等,但期望的订单量并未如往年一样到来。
    前几年地产红利造成的需求,无论是一次装修和二次装修带来的家居需求都在2018年之前消化完,而2018年以来整个地产环境的不景气,都让家居市场的增量在减少,整个家居业竞争加剧,面临“僧多粥少”的境地。
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    老员工返厂率创纪录▽
    外部环境的不景气,一方面带来“订单荒”,另一方面也造成老员工返厂率高。
    历年来返厂率高的成品家具厂暂且不论,以往返厂率低的定制家具工厂,2019年的返厂率达到了90%以上,创历史新高。
    这其中固然有开年后才发上一个月的工资影响,但很大程度上也反映了员工受外部环境影响而选择不再轻易跳槽。
    对于家具企业老板来说,员工返厂率高碰上订单荒,可谓是几多欢喜几多愁。欢喜的是终于不用开年就要去各大市场抢人,忧愁的是工人生产作业量不饱和,公司维持运转的“余粮不够”。
    3月是春暖花开的季节,对于大部分家具工厂来说,却没有迎来企业经营上的“回暖”。
    好在3·15促销季、展会营销季陆续到来,,5·1促销季也不远,对于4、5月份获取订单高峰的目标,还是可以冲刺一下。不过到时候如果订单不荒,估计又会遭遇“普工荒”。

                   
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