定制家具智造系統(tǒng)的設計與開發(fā)

李冠楠

摘要：當前，各行各業(yè)都在談論“智能制造”的話題，家居行業(yè)也不例外。其實，家居行業(yè)作為傳統(tǒng)制造業(yè)，也一直處于轉型升級的過程中。成品家具逐漸無法滿足消費者個性化與多樣化的需求，定制家具通過“量身定做”的優(yōu)勢，受到極大的歡迎。為滿足新的定制需求，豐富家具產品的多樣化，家具企業(yè)必須在需要的時候，按需要的量，生產所需的產品。針對客戶對家具產品體驗、售后服務的個性化要求，恰好需要一種可在線上展示推廣，線下生產、體驗的商業(yè)模式。家具個性化定制與智造可以充分利用網絡的優(yōu)勢，實現線上展示、個性化設計與便捷的支付，同時還兼顧線下工廠的智能化生產與實體店的體驗功能。

關鍵詞：定制家具；智能制造；工藝流程；遺傳算法

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2017）17-0178-02

1概述

本文主要針對當前家具制造企業(yè)生產的智能化與個性化需求，提出一套完整的解決方案。主要實現定制家具智造系統(tǒng)通過對家具設計軟件的革新，使得圖紙轉化為可識別參數的轉化率達到90%以上；定制家具智造系統(tǒng)通過數據歸集技術與視頻成像技術實現了生產數據可視化、生產過程透明化；定制家具智造系統(tǒng)通過對小部件切割設備的算法優(yōu)化使得小部件生產效率提高、成本下降；定制家具智造系統(tǒng)通過對算法的革新使得軟件對終端設備的控制更加精確。

2主要研究的內容

1）歸納板式家具生產工藝，總結工藝規(guī)則；

2）研究板式家具工藝設計常用軟件的參數化表達規(guī)律，以及參數化同開料、封邊、排鉆、包裝、儲運的關聯性；

3）研究板式家具訂單的業(yè)務流程，實現有效的訂單管理；

4）研究散單式生產、批次化生產、標準化生產同部件化柔性生產的關系；

5）結合實際生產實現訂單工件數據同開料、封邊、CNC的對接；

6）結合精益生產的要求，實現數字化工序跟蹤，透明化過程管理如圖1所示；

7）探索全自化無人化生產過程的實現方案（即五化）如圖2所示。

3方案實施與實現

板式家具生產的主要工藝流程：

移門：合單優(yōu)化→開料鉆孔→裝配→檢驗→包裝進倉。

拼框門：雕刻加工→鑼線打磨→吸塑修膜→清洗修色→排孔→檢驗→包裝進倉。

柜體：開料→造型制作→封邊→排鉆→配套分檢→清潔→包裝進倉。

生產排樣的軟件實現：

排樣問題是一個典型的NPC問題，即多項式復雜程度的非確定性問題。隨著計算機具的普遍應用，引入了智能計算技術求解這類問題的近似最優(yōu)解。在這里使用了遺傳算法，基于遺傳算法的自動優(yōu)化排樣系統(tǒng)軟件流程圖如圖3所示。

遺傳算法（包括改進遺傳算法、混合遺傳算法等）是目前文獻中提到較多的計算智能方法。遺傳算法的最優(yōu)解搜索過程模仿生物的進化過程，由于生物的進化以集團為主體，與此相對應，遺傳算法的運算對象是由M個個體所組成的集合，稱為群體或種群；與生物一代的自然進化過程相類似，群體不斷地經過遺傳和進化操作，并且按照適者生存的規(guī)則，將適應度高的個體更多地遺傳到下一代，逐漸達到或接近于問題的最優(yōu)解。

利用遺傳算法的約束處理特性可以為排樣程序提供一種簡單易操作的解決方案。通過變量的上下界將主要問題分成若干子問題，減少種群規(guī)模，從而在合理的時間內達到全局最優(yōu)提出了一種新的遺傳算法解決約束優(yōu)化問題，提出了一種基于物種選擇的遺傳算法，通過縮小最優(yōu)種群約束邊界來提高局部搜索速度，并提出了一種新的懲罰因子計算法，即：

通過遺傳算法的約束處理，家具生產的排樣工作可以十分準確高效進行，與傳統(tǒng)算法解決方案相比，精準度提高提高了15%，處理速度提高了20%。

4結論與展望

伴隨互聯網經濟的崛起，家具定制生產成為市場消費新趨勢。相較于傳統(tǒng)家具，定制家具具有量身定做、拆裝方便、個性鮮明等優(yōu)點，不僅符合以中小戶型（小戶型裝修效果圖）為主的房地產開發(fā)思路，更重要的是迎合年輕消費者對個性化定制的需求。本方案提出一套完整的定制家具智能制造方案，并解決了工序排程及排樣軟件開發(fā)等核心問題，為最終實現家具生產全智能化打下了堅實的基礎。