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实木定制家具的设计生产瓶颈与解决途径

发布者: 凌峰 | 发布时间: 2020-9-7 16:54| 查看数: 618| 评论数: 0|帖子模式

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实木定制家具的设计生产瓶颈与解决途径[size=0.6em]∗
邹亚洁 张 帆 李 黎
(北京林业大学材料科学与技术学院,北京 100083)
摘要:通过对YH家居材料有限公司的实木定制家具生产线进行调研,归纳实木家具定制化生产的现状,对比实木家具和板式家具在定制中的不同之处,总结出目前实木定制家具企业设计和生产中的瓶颈问题。希望通过引入成组技术,编码技术,搭建实木定制家具设计生产系统和实木家具标准零部件库的作用,为实木定制家具生产企业解决瓶颈问题提供一定的参考。
关键词:实木家具; 定制家具; 成组技术; 零部件标准化

[size=1em]定制家具,指在工业规模化生产基础上,根据消费者居室空间尺寸、个性化需求进行设计和生产的一种新型的家具产品。近5年来中国定制家居每年以超过25%的速度增长,2016 年可以称得上定制家居爆发的元年,部分企业增速甚至超过了50%[1]。目前,我国定制家具在家具行业的渗透率约20%~30%,对比美国、韩国等发达国家60%~70%的渗透率,有较大提升空间。其中我国定制家具细分市场每年还在以30%以上的速度快速增加,远快于家具行业每年8%~9%的增速。例如2017年欧派家居营收达99亿元,同比增长33%;顾家家居营收66.9亿元,同比增长39.6%;索菲亚营收61.62亿元,同比增长36.0%;尚品宅配营收53.2亿元,同比增长32.2%。据测算,定制家居品牌企业近年收入规模年复合增长有望持续超过30%,甚至有望超过40%。定制设计营销作为一种全新的业务发展模式,成为家具业的新机遇,行业企业纷纷布局定制业务,开始由原来单纯原材料供应商向“设计 + 产品 +服务”的一站式整体解决方案提供商转变[2]。作为占有细分市场的实木家具,面对有较成熟的模块化、标准化系统支持的板式定制家具,被迫进行产业升级。在实木家具走向定制时代的过程中设计与生产都面临多方难题亟待解决。

1 实木家具定制化市场的现状

[size=1em]在2018年5月1日实施的标准GB/T 3324—2017《木家具通用技术条件》中,重新定义了实木类家具。实木类家具指主要部位采用实木类材料制作、表面经(或未经)实木单板或薄木(木皮)贴面、经(或未经)涂饰处理的木家具。实木类材料包括原木、实木锯材及指接材、集成材等材料[3]。2018年7月12日公布的T/CFDCC 0203—2018《实木定制家居产品》团体标准中规定了实木定制家居产品的术语和定义、分类、材料、一般规定、技术要求、试验方法、检验规则、标志、包装、随行文件、运输和贮存及服务。实木定制家居产品是指根据客户的个性化需求和供需双方的商定,由企业向客户提供的全部或主要部分由实木制作的家居制品和装修产品[4]。

[size=1em]由于实木家具生产工艺管理水平的提升,实木家具与板式家具之间的成本差距逐渐减小,实木家具市场进一步扩大,同时在《2016年中国家具全屋定制消费趋势报告》中显示新中产阶级的崛起带动家装消费升级,人们对家居品质、环保的要求日益提高,在二次装修中,65.61%的受众更偏好实木家具,消费群体的年龄跨度也逐渐扩大,消费者对于实木定制家具有明确而全面的认知,主要集中在实木定制家具的耐用、美观和环保方面,但对于专业性较高的环保标准认知还有待加强。而无论是否购买过定制家居产品,他们都对实木定制家居表现出积极的消费态度。实木定制成为这一消费升级的新风口,推动了实木家具企业重构产业链。

[size=1em]实木家具中具有中国传统文化元素的新中式家具和向板式家具靠拢的实木家具成为目前设计的两个趋势,风格款式上两极化发展,即新古典和板式化[5]。

[size=1em]实木定制家具产品作为新兴的家具产品,行业发展潜力巨大,但各个品牌生产的产品品质和服务质量高低不同,且在家具行业中,2018年之前就出台了国家林业行业标准LY/T2876—2017《人造板定制衣柜技术规范》与家具装饰业行业标准JZ/T1—2015 《全屋定制家居产品》两项标准。之后团体标准T/CFDCC 0203—2018《实木定制家居产品》的发布,也在一定程度上引导了实木定制家居行业的健康发展。同时更多相关的标准,如《实木定制家居产品安装服务规范》也在全国工商联家具装饰业商会实木定制家居专委会的发起与督促下不断完善。

2 实木定制家具与板式定制家具的区别

[size=1em]当前实木定制家具备受市场关注,需求量与日俱增,但传统的实木类家具的部件具有品种多,批量小,加工复杂,标准化、系列化程度低等缺点,目前定制化加工水平不高。虽然已有标准规定了实木定制家居制品的术语,但如何实现“实木定制”仍是企业面临的大问题。大多数进行定制升级的实木家具品牌是在对木门、柜类、木地板、楼梯类等单一产品的创新研发和定制化转型过程中发展而来的,而尝试且实现定制化的企业仍为少数。

[size=1em]作为定制化家具产品的先驱,板式定制家具已形成一套完整的设计生产解决方案,包含智能制造系统,全自动化立体仓库和智能物流系统,全流程自动化、信息化和智能化的生产线,做到了从前端设计、客户定制到工厂生产再到物流运输整个过程的无缝对接。板式家具的订单管理系统(图1)赋予各个零部件以信息条码,使得快速追踪原板材信息和实现智能制造成为现实[6]。

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[size=0.8em]图1 板式家具订单管理系统
Fig.1 Panel furniture order management system

[size=0.8em]表1 实木定制家具与板式定制家具对比表
Tab.1 Comparison of solid wood customized furniture and panel type customized furniture
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[size=1em]实木家具相较于板式家具拥有更为复杂的制造过程和更多的零部件,目前虽已有部分企业通过先进设备,实现精准加工、智能下料、降低资源和能量的消耗[7],但其智能化生产仍是行业难点。对比实木定制家具和板式定制家具(表1)可以看出,实木家具企业普遍存在信息化落后、标准化程度低、生产周期长、产品设计延展性低的问题。

3 实木定制家具企业目前设计生产存在的问题

[size=1em]笔者调研了YH家居材料有限公司的实木定制家具生产线,该企业注册资本6 000万元人民币,拥有现代化厂房20万m2,曾主营实木地板,后启用子品牌进行全屋定制战略升级,实现单一产品向木制品多元化方向的转变,继续坚持“高品质、差异化”的竞争策略。添加了一条实木定制生产线,该生产线拥有BACCI五轴加工中心等多台智能加工设备。实木主用材为巴西玫瑰木、欧洲橡木、维腊木、大果紫檀等。该企业的产业区为集设计、生产、运输、展厅为一体的家具定制服务中心,现有产品包含美式乡村、意式、欧洲古典、北欧简约、现代简约、中式古典、新中式等多个风格的上百种家具产品,产品展厅占地5万m2。

3.1 实木定制家具设计阶段

[size=1em]通过对设计部的调研和设计师的访谈,该企业实木定制家具设计流程如图2所示,用户可通过公司官网对已有的产品库进行选择,再定制尺寸和细节,或者直接提供定制图样,设计师进行三维效果图和三视图的绘制,设计阶段用时14 d左右,该环节出现的问题主要集中在:

[size=1em]1)已有产品没有完善的结构图纸,已有产品数据库搭建不完善。该情况导致客户下单后,尺寸细节修改的环节过于复杂,人工绘制图纸的时间长,客户等待修改的时间也长。现在该企业正在补录已有产品的结构图纸并完善产品数据库,但由于产品系列过多,工作进展十分缓慢。

[size=1em]2)已有产品缺失标准化的结构、部件或尺寸模数,系列衍生困难。作为定制家具产品,更加注重客户的个性化需求,按需修改尺寸成为很多已有产品的必经之路,但由于现在产品的分类,编码都未制定标准,尺寸变化的规范也未完善,导致客户定制的产品无法融入标准生产线,对后续生产过程造成了影响。

[size=1em]3)拆单环节人工操作,自动化程度低。由于本身产品的定制属性和非标准,设计制图人员只能人工进行拆单并绘制各个零部件,该环节不仅考验设计师的结构设计能力,也需要长久的经验。拆单出错率和设计阶段的耗时难以降低。

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[size=0.8em]图2 YH实木定制家具设计流程
Fig.2 YH company's solid wood customized furniture design process

3.2 实木定制家具生产阶段

[size=1em]通过跟随订单生产,调研了该企业实木定制家具生产流程(如图3所示),在用户确认订单进入排产后,对非标准的定制产品会先进行等比缩小的小样制作来进行力学实验,测试结构设计的稳定性和强度是否达到要求,其余定制产品则直接进入生产线进行生产,单个产品制作周期一般在3~8d内。该企业拥有的数控机床和数控加工中心大幅度降低了定制异形件的生产时间,也增加了客户定制产品的造型多样性。

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[size=0.8em]图3 YH实木定制家具生产流程
Fig.3 YH company's solid wood customized furniture production process

[size=1em]1)受木材特性限制,备料环节复杂。实木作为一种天然材料,具有各向异性、干缩湿胀的特点,实木的性质导致定制家具造型有局限性,多数定制集中于异形件造型本身,或柜类家具的功能划分上。在人工选料过程中实木缺陷标记易错率较高,返工率较高,另外受原材料价格和备料环节的出材率的影响(如表2所示),实木家具多数材种实木零件坯料不能像板式定制下料一样,实行大板锯切和套裁下料,加工效率无法保证。

[size=0.8em]表2 实木拼板与人造板价格对比表
Tab.2 Price comparison between solid wood panel and wood-based panel
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[size=1em]2)信息化落后,产品链联接不紧密。目前企业生产单项技术信息化虽已实现,但从图纸到各加工设备之间的传输多为人工处理,修改细节尺寸也直接由技术人员在图纸上手绘修改,设计部门和生产部门的图纸对接不及时,生产管理与监控也无法快速实现。

[size=1em]3)实木部件品种繁多,结构部位差异性大。在同系列产品中部件造型需要有呼应关系,而实木家具零部件的互换性较弱,并且同造型不同材质的生产,导致结合方式发生变化,从而生产线变得更为复杂。

[size=1em]4)编码信息在整个生产链中的断层和缺失。从原材料的多样性开始,由于实木的来源途径、本身材料性质的差异导致备料的编码已经难以统一。由于切削加工、涂饰的限制和包装运输线的特殊性也使得实木产品零件的编码无法如板式家具一样贯穿生产链。

4 实木定制家具现存问题的解决途径

[size=1em]针对上述提出的实木定制家具企业现存的一些问题,主要可以通过以下几个途径进行解决:

4.1 引进成组技术,对实木零部件进行标准化、系列化的设计

[size=1em]标准化设计是指在产品设计开发阶段制定相关的标准,统一要素,面向产品的通用性,采用共性条件,开展的适用范围比较广泛的设计,加速产品设计开发的速度。通过产品的标准化组合,提高产品零部件通用性、标准化的程度,使产品的设计开发获得较好的经济效益。而产品系列化是标准化走向成熟的标志;系列化是使某一类产品系统的结构优化、功能最佳的标准化形式。系列化通常指产品系列化,它通过对同一类产品发展规律的分析研究,经过全面的技术经济比较,将产品的主要参数、型式、基本结构等作出合理的安排与计划,以协调同类产品和配套产品之间的关系[8-9]。

[size=1em]将零部件按照实木产品的系列进行尺寸整合,安排生产加工时,按照零件的相同和相似性,对零件成组化,进行混流生产,可以大大减少加工时效。如可以对不同家具产品的门芯板、门框进行尺寸归类,减少尺寸种类,确定标准件[10]后,统一进行加工,不同产品使用相同标准零件,也利于生产流程中零件编码智能化,扫描执行加工工艺[11-12]。也可对传统实木家具结构进行适应现代加工设备的新设计,已有学者对柜类柜门结构[13-14]进行简化设计,使门芯板结构板式化,提高了门芯板的标准化程度。

4.2 搭建网络系统与引进智能生产系统,提高信息化、智能化水平

[size=1em]实木定制家具从原料端开始搭建网络系统,并搭配使用相应的可识别信息的工艺设备,已有学者针对实木定制家具设计端、生产端、安装端进行了信息化搭建的研究[15-18],同时通过智能生产技术的引进,如智能优选锯切、无人化缺陷扫描、智能指接技术、高频拼板技术等,使实木定制生产高效化、规模化。

4.3 实木家具分阶段引入编码技术,逐步实现智能制造

[size=1em]从备料到机加工到包装运输,在成组技术引入的基础上,对已标准化的实木产品零件进行编码,生产线各工段、各加工机械扫码执行加工工艺[19-20]。如根据产品零件规格指导拼板、选料,按成组零件进入加工周转箱,周转箱携带编码,加工机械和生产线各节点扫码执行操作等[21-22]。

[size=1em]同时企业可根据自身企业的产品特点设置编码规则,统一产品编码之间的关联性,为集成企业资源管理系统(ERP,Enterprise Resource Planning)、柔性生产系统(FMS,Flexible Manufacture System)、生产制造执行系统(MES,Manufacturing Execution System)、智能物流系统(ILMS,Intelligent Logistics Management System)打下基础,逐步使实木定制企业走向智能制造。

4.4 提高企业员工的信息化素养,重视研发与生产等部门之间的信息交流

[size=1em]全体员工需要进行相应的培训,熟知企业标准化信息,对企业生产链有深入的了解。搭建各部门快速交流的平台,必需人工录入的流程也能及时反馈给相应部门,保证各环节信息的良好对接。

5 结语

[size=1em]随着实木家具走向“工业4.0”智能制造阶段,实木家具客户群的个性化需求也将逐渐通过标准化、信息化得以实现,实木家具企业也将面临更加多变的客户需求。零部件标准化是解决实木定制设计生产的关键条件,在设计、生产、物流等方面将会发挥积极作用,也需要多方专业人员在实木零部件标准化的研究道路上做出更加深入的研究。

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[size=1.8em]The Bottlenecks and Solutions of Design and Production for Solid Wood Customized Furniture
[size=1em]ZOU Ya-jie ZHANG Fan LI Li
(College of Material Science and Technology, Beijing Forestry University, Beijing 100083,China)

[size=1em]Abstract:Through the investigation of the solid wood customized furniture production line of YH Wood Industry Co., Ltd., this article summarizes the present situation of solid wood furniture customized production,compares the differences between solid wood and panel furniture in customization, and summarizes the problems in the design and production of solid wood customized furniture enterprises.By introducing group technology and coding technology, the design and production system and the standard parts library of solid wood customized furniture are established, which can provide some reference value for solving the bottlenecks of solid wood customized furniture enterprises.

[size=1em]Key words:Solidwood furniture; Customized furniture; Group technique; Standardization of parts


[size=1em]中图分类号:TS664.1

[size=1em]文献标识码:A

[size=1em]文章编号:1001-5299 (2019) 03-0060-05

[size=1em]DOI:10.19531/j.issn1001-5299.201903013

[size=1em]*基金项目:国家重点研发计划“木质家居产品柔性制造技术”(2018YFD0600304)

[size=1em]邹亚洁,硕士研究生,北京林业大学材料科学与技术学院

[size=1em]张 帆(通讯作者),教授,单位同第一作者,E-mail: zhangfan1976@163.com



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