谁说实木家具无法实现智能生产,样版工厂都有啦! (原创)

未来已来!自《中国制造2025》的全面战略部署,中国的制造业进入了智能化生产的快车道。作为传统制造业的典型代表,中国家居制造业正处在由传统成品家居向大规模定制家居转型的变革时期,以个性化、大批量为特点的柔性化制造能力正是实现大规模定制的核心关键。智能生产让大规模柔性化制造成为可能,也成为了定制家居企业能够大幅提升生产效率和产品质量,在激烈的市场竞争环境下得以生存的关键。

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01 实木家具实现智能生产的难点

01-1 无人化实木生产的困难何在

要想知道无人化实木生产的技术难点,首先要了解实木定制家具与板式定制家具的区别。传统实木类的家具其零部件具有品种多、批量小、加工复杂、标准化程度低等缺点,目前定制化加工程度不高。而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,包括智能制造系统,全自动化立体仓库和智能物流系统等。

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在实木定制家具智能生产过程中具体包括以下3大难点:

1)生产的信息化落后

虽然当前企业生产在单项技术上的信息化已实现,但从图纸到各加工设备之间的传输多为人工处理,设计部门与生产部门的对接不及时,生产管理与监控也无法快速实现。

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2)实木零部件种类繁多

在相同系列单品中的部件造型有相似之处,而实际加工中这些部件在产品的通用性上较弱,并且不同的材质的部件在装配的过程中,连接方式也经常不同,导致加工装配效率低下。

3)实木材料特性各异

从原材料本身特性的差异开始,到开料、切削加工、装配方式的特殊性。使得实木产品零件加工无法如板式家具一样贯穿生产链。

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01-2哪些技术有助于实木生产无人化

针对上述实木生产智能化生产存在的一些问题,主要可以通过以下几个途径来解决:

1)设备连线和自动化输送

通过设备单台或多台主机之间的搭建,使家具生产的不同设备组成一条完整的生产线。并提高生产的信息化,智能化,实现远程控制与参数管理,使生产过程无人化,智能化,可一键换产和共线生产。

2)引进实木零部件成组技术

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,从而减少加工时效。

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02 实木家具柔性智能工厂解决方案

据笔者调研走访,目前国内有一家专门从事实木家具智能生产制造的企业——爱通科技,该公司有着在智能制造行业10余年的经验,哈工大技术支撑以及专有的核心技术产品等优势。

近年来,爱通科技在实木家具智能工厂、数字化车间、智能生产线、机器人工作站等智能装备上取得不小的成绩。他们自主研发并落地了实木智能制造样版线,生产过程覆盖从备料、拼版、加工、打磨、喷漆、装配到包装等各个环节。

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▲图片来自爱通科技

02-1 爱通实木家具智能制造生产线案例

1)实木家具不落地生产展示

如下面的视频所示,其实木家具零部件加工流程,通过智能备料、智能打磨、智能加工和智能分拣等生产流程的之间的设备连线来实现的。

该智能生产线展示的步骤具体如下:

智能备料阶段:包括了原料库,智能上料及自动开料,智能机器人通过机械臂从原料库抓取原材料,待工作台上料后,系统会根据后台生产参数,对板材的开料进行精确的计算和切割,最大程度的提高板材利用率。

智能打磨阶段:通过履带将切割好的木料输送进入砂光设备,进行粗磨、细磨及倒磨。

智能加工阶段:对木料进行数控精截,通过传送带将截好的零件进行智能分拣,再将分好的木料进行数控开榫,数控挖孔和数控开槽。

智能分拣阶段:通过机械臂对加工好的部件分料缓存,由于不同部件的生产工序所用时间不一,这种缓存方式可以起到调节生产前后工序的作用。

2)可加工实木零部件类型展示

如以下视频所示,由于实木家具的部件种类繁多与连接节点结构复杂,需要对于实木家具零部件进行模块化分析成组与科学归类。

该实木家具智能生产线首先通过算法对四大套系140余种单品的3300余个零部件进行共性分析,其次将套系家具生产工艺进行科学归类和拆分优化,建立和实现以零部件为核心的模块化新型生产组织方式。

02-2 爱通实木家具智能制造生产线亮点

爱通实木家具智能制造生产线是具有国际先进水平的无人化、智能化的实木家具生产系统,具有无人化生产、柔性兼容、一键换产、混线作业等优势。

1)无人工厂

通过远程控制与参数管理,从木材原材料输入到加工打磨完毕,全程无需人工参与,“不落地”在线生产。可一键换产和共线生产,同时满足安全,环保,节能等各项要求。

2)柔性兼容

可按照家具部件形态和工艺分类布线,摆脱传统按产品布线专机专用的理念。针对实木家具品种及花色繁多、材质构造琳琅满目,以及生产中大量的异形结构件的生产等难题,爱通研究开发出数控组合机构,实现了柔性定制生产。

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▲图片来自爱通科技

3)十秒换产

所谓一键换产,是指设备自动切换生产不同产品。全线设备实现全数控化,换产无需人工调机,大幅缩短供货周期和新品投放周期。其优势在于可以完成产品的自动化生产,替代传统的生产工艺和工序;可根据企业生产产品的特点和企业的实际需求,实现全自动生产、半自动生产或人机配合生产等各种灵活的生产组织方式。

4)分时混线

分时混线是指多种部件可分时在线智能生产,智能装配,一键切换生产,从而满足批量定制化生产需要。

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▲图片来自爱通科技

02-3 爱通实木家具智能制造技术的突破

1)建立实木基本件分类标准及数据库

据调研采访,爱通科技建立了国内实木家具基本部件分类标准,在近三年内,录入上万个实木家具零部件及其生产工艺数据库。

并对系列单品零部件的共性分析,根据工艺归类,可满足系列单品组件中各类直料、弯料、板料等标准化组件的全自动在线加工,可兼容工艺相似但尺寸、造型有所不同的系列单品共线生产。

具备生产效率高、产品质量好、自动化程度高、生产过程智能化和安全环保节能等优势。

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▲图片来自爱通科技

2)建立智能制造控制器系统

在国内现有智能制造控制器系统的基础上,爱通建立了实木家具经济型智能工厂体系结构及模块标准,为实木家具行业整体转型升级、重构新型产业链奠定了技术基础。

3)创新设计制造一体化技术体系

基于TopSolid、零部件数据库、控制器系统等核心技术,爱通创新了实木家具制造驱动设计(MDD:Manufacturing Driven Design)体系和设计制造一体化技术体系,可通过实现自动编程、自动排产、一键换产等功能让家具生产更简单、更高效。

4)提供实木家具智能化成套设备

爱通科技通过建设实木家具智能工厂示范项目,实现了实木家具智能生产线从研发、测试到标准化工作,所研发的实木家具智能制造成套设备获批江西省首台套装备。经笔者调研,爱通的智能制造系统目前仍是国内外唯一的实木家具智能化成套装备。

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▲图片来自爱通科技

5)搭建实木家具智能制造平台

通过搭建实木家具智能制造创新平台,爱通科技为我国实木家具行业建设智能化,绿色化,高端化,服务化的柔性智能展示示范线起到关键作用。

爱通的示范线方案可以对实木家具生产过程的全工序柔性功能进行演示,包括自动分类上料,数控开料,UV涂装,自动打磨,造型加工,激光修饰打标,自动装配,产品下线,完成了两类产品,四种型号,一键换产。  

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03 结语

 

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的推广,以及促进我国家具制造业转型升级和振兴发展的需要,实木家具迈向智能制造已是时代的大势所趋。通过建立实木智能制造零件类标准及数据库,高效率的智能控制器系统,数字化车间对生产过程的智能管理,实木家具客户的个性化需求和大规模的标准化生产相结合将得以实现。

未来实木家具制造企业将面临更加多变的客户需求和更加激烈的市场竞争环境,像爱通这样专业从事于研究、开发、制造工业领域高端智能装备的高新技术企业,将为我国中小规模实木家具企业提供技术帮助,为打造实木家具产业新生态和新模式提供智能解决方案。更为我国家具制造业的转型升级和振兴发展做出关键的作用。

 

顾问 / 爱通科技  编辑 / 苏芒

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