定制家具的成组制造模式分析∗

2017-04-27郝景新吴新凤唐志宏陈新义

林产工业 2017年8期

郝景新吴新凤唐志宏陈新义

随着人们生活水平的提高，人们的需求越来越呈现出多样化、个性化趋势，全屋家具定制时代已经来临[1]。定制家具满足了人们的个性化需求，同时由于过多的零件信息量，而使生产系统过于复杂，从而导致生产成本上升、交货期变长。信息化管理与制造手段如ERP系统、MES及时制造系统可使各个节点信息交流的成本降低，同时可提高信息传递的准确性和及时性。但如果零件的信息量过多，即使采用先进的信息化系统，在加工过程中依然会发生差错，从而导致交货周期延长。采用成组单元制造技术，能够降低生产系统的复杂程度，提高产量，同时缩短生产周期。

1 定制家具成组制造基本原理

零件成组制造是利用零件客观存在的相似性，将其分类成组，每一零件加工族形成一个制造单元，以提高生产批量，降低生产成本。基于相似性组成的零件族称之为零件加工族，而加工具有一定特征属性的零件族的单位称之为成组制造单元。

零件的相似性要素包括基材类型、功能要素、基本形状、功能要素排列、尺寸、审美要素。其中基材类型指零部件的主体材料或基体材料。基材类型一致包括类型一致或类别一致，例如对于板式家具来讲，中密度纤维板与刨花板不是同一类型材料，但属于同一类别材料，其加工工艺与方法基本相同，可归于基材类型一致。零件的功能要素指零件中起到独立作用的单元，如孔、背板槽、榫眼等，功能要素主要决定工艺的种类。零件的基本形状指零件整体的外部形状，基本形状主要决定加工过程中选用的刀具形状、模具类型。零件的功能要素排列指功能要素在零件上的排列、重复及组合情况，功能要素排列主要决定零件加工的定位尺寸、加工次数与工序顺序。尺寸指零件的外形尺寸，尺寸主要决定零件加工中的定位位置与移动距离大小。审美要素指影响人们审美情趣的表观因素，比如颜色、表面质感等，审美要素主要影响零件加工的表面处理工艺。

由于零件之间的相似程度是模糊性概念，且具有不同的相似程度等级。为了便于零件的分类成组，笔者将零部件的相似性等级分为单一类型、简单类型、基本类型、主要类型、标准件、统一件（表1）。其中单一类型为最低等级，统一件为最高等级，等级越高，零件的相似程度越好。

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

2 零件成组分类方法

成组技术的核心是将零件如何分类成组。零件成组的基本方法分为视检法、生产流程分析法、编码分类法。随着计算机技术的发展，逐步发展了线性规划法、聚类分析法[2]、人工神经网络方法等。贾晔等曾采用基于相似系数的模糊聚类方法对典型板式家具零件进行分类成组，最后形成大型板件类、小型板件类、油漆类、背板类等零件加工族[3]。

3 成组生产单元的类型

成组生产单元由与零件加工族相对应的一组设备组成，且设备应集中布置在合适的区域，零件族应该能在单元内的设备上完成所有加工。这里的所有加工是指特定工段上的所有加工，例如抽屉生产单元应该可以完成所有抽屉部件的配料、粗加工、精加工、组装、检修等内容，但涂装则要在主生产线上进行。由于单元内的管理具有一定的独立性，因此应根据单元的大小与功能配备相应的专职人员负责管理。成组生产单元的类型包括成组多机生产单元、成组流水线[4]。其中成组多机生产单元是常见的成组生产方式，生产单元的设备按照零件族的加工工艺进行布置，其形态可以是“U”型、 “L”型或“一”型，由于零件族在单元内的加工时间节拍不一致，零件采用批次流生产方式，允许部分零部件在生产单元内作非单向流动或跨越某些工序机床，在某些特定工序，可以设立零件的缓存区。成组流水线是高级形式的成组生产单元，这种生产单元对零件的标准化程度要求高，零件的相似程度等级主要是标准件、主要类型以上，工艺没有回流现象，且每道工序加工零件的时间基本保持一致，单元内加工的零件采用单件流方式。

4 成组制造模式适用条件

成组制造模式是介于按产品制造模式与按工艺制造模式两者之间的一种模式。按产品制造模式是生产线的布局按照产品类别进行布置，该种类型的加工效率最高，但柔性化程度低。按工艺制造模式是将生产线按照工艺的先后顺序进行布局，将所有相同类型的设备聚集在一起，该种生产模式柔性化程度高，但生产线零件搬运距离长，单个工作位置零件信息量复杂，生产效率低下。成组制造单元的柔性高于按产品制造模式，低于按工艺制造模式，但生产效率低于按产品制造模式，高于按工艺制造模式。应该说，成组制造技术考虑了制造效率与制造柔性平衡的问题。如图1、2所示，当企业生产的产品种类多，且通用模块少，则企业更多的要考虑生产的柔性化问题，生产模式要往左上走，宜采用成组与按工艺混合制造模式。当企业生产的产品种类多，通用模块多，则企业宜采用成组制造模式。当企业生产的产品种类少，通用模块多，则企业宜用成组与按产品混合制造模式，甚至按产品制造模式。