定制家具的成組制造模式分析?

郝景新 吳新鳳 唐志宏 陳新義

隨著人們生活水平的提高，人們的需求越來越呈現(xiàn)出多樣化、個性化趨勢，全屋家具定制時代已經(jīng)來臨[1]。定制家具滿足了人們的個性化需求，同時由于過多的零件信息量，而使生產(chǎn)系統(tǒng)過于復(fù)雜，從而導(dǎo)致生產(chǎn)成本上升、交貨期變長。信息化管理與制造手段如ERP系統(tǒng)、MES及時制造系統(tǒng)可使各個節(jié)點(diǎn)信息交流的成本降低，同時可提高信息傳遞的準(zhǔn)確性和及時性。但如果零件的信息量過多，即使采用先進(jìn)的信息化系統(tǒng)，在加工過程中依然會發(fā)生差錯，從而導(dǎo)致交貨周期延長。采用成組單元制造技術(shù)，能夠降低生產(chǎn)系統(tǒng)的復(fù)雜程度，提高產(chǎn)量，同時縮短生產(chǎn)周期。

1 定制家具成組制造基本原理

零件成組制造是利用零件客觀存在的相似性，將其分類成組，每一零件加工族形成一個制造單元，以提高生產(chǎn)批量，降低生產(chǎn)成本?；谙嗨菩越M成的零件族稱之為零件加工族，而加工具有一定特征屬性的零件族的單位稱之為成組制造單元。

零件的相似性要素包括基材類型、功能要素、基本形狀、功能要素排列、尺寸、審美要素。其中基材類型指零部件的主體材料或基體材料?；念愋鸵恢掳愋鸵恢禄蝾悇e一致，例如對于板式家具來講，中密度纖維板與刨花板不是同一類型材料，但屬于同一類別材料，其加工工藝與方法基本相同，可歸于基材類型一致。零件的功能要素指零件中起到獨(dú)立作用的單元，如孔、背板槽、榫眼等，功能要素主要決定工藝的種類。零件的基本形狀指零件整體的外部形狀，基本形狀主要決定加工過程中選用的刀具形狀、模具類型。零件的功能要素排列指功能要素在零件上的排列、重復(fù)及組合情況，功能要素排列主要決定零件加工的定位尺寸、加工次數(shù)與工序順序。尺寸指零件的外形尺寸，尺寸主要決定零件加工中的定位位置與移動距離大小。審美要素指影響人們審美情趣的表觀因素，比如顏色、表面質(zhì)感等，審美要素主要影響零件加工的表面處理工藝。

由于零件之間的相似程度是模糊性概念，且具有不同的相似程度等級。為了便于零件的分類成組，筆者將零部件的相似性等級分為單一類型、簡單類型、基本類型、主要類型、標(biāo)準(zhǔn)件、統(tǒng)一件（表1）。其中單一類型為最低等級，統(tǒng)一件為最高等級，等級越高，零件的相似程度越好。

表1 零件的相似程度等級Tab.1 Similarity levels of product parts

2 零件成組分類方法

成組技術(shù)的核心是將零件如何分類成組。零件成組的基本方法分為視檢法、生產(chǎn)流程分析法、編碼分類法。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，逐步發(fā)展了線性規(guī)劃法、聚類分析法[2]、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法等。賈曄等曾采用基于相似系數(shù)的模糊聚類方法對典型板式家具零件進(jìn)行分類成組，最后形成大型板件類、小型板件類、油漆類、背板類等零件加工族[3]。

3 成組生產(chǎn)單元的類型

成組生產(chǎn)單元由與零件加工族相對應(yīng)的一組設(shè)備組成，且設(shè)備應(yīng)集中布置在合適的區(qū)域，零件族應(yīng)該能在單元內(nèi)的設(shè)備上完成所有加工。這里的所有加工是指特定工段上的所有加工，例如抽屜生產(chǎn)單元應(yīng)該可以完成所有抽屜部件的配料、粗加工、精加工、組裝、檢修等內(nèi)容，但涂裝則要在主生產(chǎn)線上進(jìn)行。由于單元內(nèi)的管理具有一定的獨(dú)立性，因此應(yīng)根據(jù)單元的大小與功能配備相應(yīng)的專職人員負(fù)責(zé)管理。成組生產(chǎn)單元的類型包括成組多機(jī)生產(chǎn)單元、成組流水線[4]。其中成組多機(jī)生產(chǎn)單元是常見的成組生產(chǎn)方式，生產(chǎn)單元的設(shè)備按照零件族的加工工藝進(jìn)行布置，其形態(tài)可以是“U”型、 “L”型或“一”型，由于零件族在單元內(nèi)的加工時間節(jié)拍不一致，零件采用批次流生產(chǎn)方式，允許部分零部件在生產(chǎn)單元內(nèi)作非單向流動或跨越某些工序機(jī)床，在某些特定工序，可以設(shè)立零件的緩存區(qū)。成組流水線是高級形式的成組生產(chǎn)單元，這種生產(chǎn)單元對零件的標(biāo)準(zhǔn)化程度要求高，零件的相似程度等級主要是標(biāo)準(zhǔn)件、主要類型以上，工藝沒有回流現(xiàn)象，且每道工序加工零件的時間基本保持一致，單元內(nèi)加工的零件采用單件流方式。

4 成組制造模式適用條件

成組制造模式是介于按產(chǎn)品制造模式與按工藝制造模式兩者之間的一種模式。按產(chǎn)品制造模式是生產(chǎn)線的布局按照產(chǎn)品類別進(jìn)行布置，該種類型的加工效率最高，但柔性化程度低。按工藝制造模式是將生產(chǎn)線按照工藝的先后順序進(jìn)行布局，將所有相同類型的設(shè)備聚集在一起，該種生產(chǎn)模式柔性化程度高，但生產(chǎn)線零件搬運(yùn)距離長，單個工作位置零件信息量復(fù)雜，生產(chǎn)效率低下。成組制造單元的柔性高于按產(chǎn)品制造模式，低于按工藝制造模式，但生產(chǎn)效率低于按產(chǎn)品制造模式，高于按工藝制造模式。應(yīng)該說，成組制造技術(shù)考慮了制造效率與制造柔性平衡的問題。如圖1、2所示，當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多，且通用模塊少，則企業(yè)更多的要考慮生產(chǎn)的柔性化問題，生產(chǎn)模式要往左上走，宜采用成組與按工藝混合制造模式。當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類多，通用模塊多， 則企業(yè)宜采用成組制造模式。當(dāng)企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品種類少，通用模塊多，則企業(yè)宜用成組與按產(chǎn)品混合制造模式，甚至按產(chǎn)品制造模式。

圖1 制造模式與生產(chǎn)效率、柔性之間的關(guān)系Fig.1 Correlation between manufacture modes and production eff i ciency and fl exibility

圖2 制造模式與產(chǎn)品類型、標(biāo)準(zhǔn)化程度之間的關(guān)系Fig.2 Correlation between manufacture modes and product type and standardization level

5 結(jié)論

對于定制家具企業(yè)而言，產(chǎn)品種類繁多，定制部件比例較大，標(biāo)準(zhǔn)件比例較小，零部件之間的相似程度等級較低，宜采用成組與按工藝混合制造模式。將抽屜、柜體等標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的部件實行獨(dú)立的成組生產(chǎn)線生產(chǎn)，其他定制化部件根據(jù)材料類型按工藝制造模式生產(chǎn)。

[1] 戴向東, 諶鍇, 肖躍軍, 等.家裝業(yè)定制家具設(shè)計與制造流程中的問題探析[J].林產(chǎn)工業(yè), 2016, 43(7):36-38.

[2] 郝景新, 劉文金, 吳新鳳.基于模糊聚類分析的家具零件成組研究[J].工業(yè)工程, 2012,15(5):51-54.

[3] 賈曄, 李軍, 丁艷.基于模糊聚類算法的定制廚柜零件分類制造技術(shù)[J].林業(yè)工程學(xué)報, 2016, 1(3):133-138.

[4] 許香穗, 蔡建國.成組技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2008.