家具業(yè)大規(guī)模定制的設(shè)計方法

1、家具業(yè)大規(guī)模定制的設(shè)計方法困擾目前國內(nèi)家具業(yè)和整個制造業(yè)的難題是： 小批量多品種 與大批量生產(chǎn)之間的矛盾。 在這個充滿個性化的時代， 人們都在 追求個性，強(qiáng)調(diào)個性，尊重個性，而在工業(yè)化的制造技術(shù)支撐下 的制造業(yè)卻更適合高效快速生產(chǎn)大批量小品種的產(chǎn)品。 當(dāng)這種矛 盾突顯出來時， 業(yè)內(nèi)開始尋找解決辦法 - 大規(guī)模定制成為一種必 然，并迅速在制造業(yè)擴(kuò)展開來。大規(guī)模定制是企業(yè)采用技術(shù)和管理手段實(shí)現(xiàn)對每個顧客的 個性化定制， 而成本和時間同大批量生產(chǎn)相一致的生產(chǎn)模式。 其 所面臨和亟待解決的問題是： 速度和成本。 企業(yè)需要以高速高效 的方式對市場需求作快速的反應(yīng)， 同時以低投入低成本來實(shí)現(xiàn)材 料到商品的

2、轉(zhuǎn)化。 而產(chǎn)品設(shè)計階段的成本一般占到整個產(chǎn)品成本 的 80% ，其開發(fā)時間也在整個產(chǎn)品生命周期中占相當(dāng)比重，任 何生產(chǎn)方式的成功都離不開與其相適應(yīng)的設(shè)計方法。 因此，尋找 一種快速高效的設(shè)計方法顯得尤其必要。一、大規(guī)模定制設(shè)計大規(guī)模定制設(shè)計的概念是： 采用并行流程圍繞產(chǎn)品族進(jìn)行設(shè) 計，以有效地滿足客戶需求。 這種設(shè)計方法的目標(biāo)是在產(chǎn)品設(shè)計 的早期進(jìn)行整體概念設(shè)計的同時，考慮范圍經(jīng)濟(jì)性和批量經(jīng)濟(jì)性，其重點(diǎn)是建立合理的產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)，同時完成一組產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計。大規(guī)模設(shè)計的流程圖如圖7n>5IM4Oi It-j" oi f 專-<_> B- *! 孔f n. w M Fy

3、流程圖中最快速的方法是從客戶需求直接到可變性產(chǎn)品的 模型的轉(zhuǎn)變，他跳躍了聲品設(shè)計的過程， 而比較容易接受的方法 是通過快速設(shè)計方法，縮短產(chǎn)品的開發(fā)時間，獲得滿足客戶需求 的產(chǎn)品，該產(chǎn)品是在可制造產(chǎn)品模型基礎(chǔ)上的可變形產(chǎn)品模型。 家具制造業(yè)采用大規(guī)模定制設(shè)計的目標(biāo)是通過擴(kuò)大產(chǎn)品中標(biāo)準(zhǔn) 零件、模塊以及容易定制的零件比例來提高速度，降低成本。大 規(guī)模定制設(shè)計與傳統(tǒng)的反應(yīng)式設(shè)計兩種設(shè)計方法所產(chǎn)生的設(shè)計 效果完全不同。在設(shè)計中以模塊的標(biāo)準(zhǔn)化和通用化為指導(dǎo)依據(jù)， 盡量減少非標(biāo)定制板件和模塊的數(shù)量。二、大規(guī)模定制設(shè)計方法傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計流程耗時時間長， 而且產(chǎn)品的開發(fā)與設(shè)計同 時進(jìn)行（見圖 3 ）。而大規(guī)模定

4、制設(shè)計為了省時省力，就要把產(chǎn) 品開發(fā)階段和設(shè)計階段相分離， 在產(chǎn)品開發(fā)階段對客戶需求進(jìn)行 定位，分析已經(jīng)擁有的客戶需求，預(yù)測未來的客戶需求，進(jìn)行分 析立項， 建立產(chǎn)品族結(jié)構(gòu)； 快速設(shè)計階段則在產(chǎn)品開發(fā)階段的基 礎(chǔ)上，運(yùn)用并行流程，加強(qiáng)流程間的合作，在家具產(chǎn)品的模塊設(shè) 計劃分和零部件設(shè)計中取得一致， 盡量利用相同的設(shè)計成果， 促 進(jìn)設(shè)計成果重用，快速實(shí)現(xiàn)隨時到來的客戶需求。方法一：模塊化設(shè)計實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的基礎(chǔ)是零部件的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和通用 化。家具大規(guī)模定制期望達(dá)到的目標(biāo)是 “構(gòu)件=" 產(chǎn)品 ”、 “構(gòu)件+ 五金接口 ”。因此，以原材料利用率、工廠工藝技術(shù)能力、產(chǎn)品 的種類及零部件特

5、征的分析為指導(dǎo)， 應(yīng)用產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、 零件分 析、參數(shù)分析、編碼技術(shù)，對零件的使用頻譜進(jìn)行科學(xué)合理的分 析，為模塊的確定奠定基礎(chǔ)。 "1 模塊化設(shè)計的含義模塊化設(shè)計是大規(guī)模定制設(shè)計的方法之一。 模塊是一些基本 制造的基本單元，它具有通用性、標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，可以通過各種 不同的組合裝配以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的定制。 模塊化設(shè)計是在對一定范圍 內(nèi)的不同功能或相同功能不同性能、 不同規(guī)格的產(chǎn)品進(jìn)行功能分析的基礎(chǔ)上， 劃分出一系列的功能模塊， 通過模塊的選擇和組合，構(gòu)成不同產(chǎn)品，以滿足市場不同需求的一種設(shè)計方法。對于現(xiàn)代家具設(shè)計而言，模塊化設(shè)計是一種行之有效的方 法。模塊化設(shè)計是建立在模塊的定義與組織之上

6、的， 對特定產(chǎn)品 和系統(tǒng)，模塊的劃分不是隨意的，它應(yīng)遵循以下原則：（1）產(chǎn)品族的劃分對于模塊的確定， 要以一個產(chǎn)品族為依據(jù)來劃分， 對該產(chǎn)品 族進(jìn)行分析后，確定其中的模塊。（2）設(shè)計制造中的重復(fù)性模塊化設(shè)計的最終目的是實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)和制造， 因此， 其 劃分要依據(jù)設(shè)計制造中的重復(fù)性來確定， 出現(xiàn)和使用頻率高的確 定為模塊。（3）產(chǎn)品的全生命周期進(jìn)行模塊化設(shè)計的目的是縮短產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計時間， 實(shí)現(xiàn)快 速設(shè)計。模塊的劃分要能夠縮短產(chǎn)品設(shè)計的周期。2模塊化設(shè)計的優(yōu)越性（1 ）縮短產(chǎn)品的設(shè)計周期。據(jù)統(tǒng)計，在設(shè)計過程中利用模塊化設(shè)計能節(jié)約 50% 的時間， 這主要體現(xiàn)在兩個方面： 在產(chǎn)品開發(fā)階段， 設(shè)計

7、人員可以利用大 量系統(tǒng)中通用的模塊， 通過標(biāo)準(zhǔn)模塊與非標(biāo)準(zhǔn)模塊的組合， 創(chuàng)新 產(chǎn)品，從而縮短了產(chǎn)品的開發(fā)時間；而在進(jìn)行新產(chǎn)品的設(shè)計時， 可以全部利用已有的模塊或增加少量的專用模塊來組合滿足用 戶訂貨需求的品種。（2）有利于降低成本，增強(qiáng)產(chǎn)品的競爭力。大量的模塊進(jìn)行批量生產(chǎn)， 可對一批產(chǎn)品從開料到加工實(shí)現(xiàn) 大批量生產(chǎn)，降低成本，減少廢品率。3 家具模塊體系研究家具的模塊，可以分為功能模塊、結(jié)構(gòu)模塊、單元模塊。這 種模塊在一個產(chǎn)品族或一個生產(chǎn)企業(yè)具有標(biāo)準(zhǔn)性、 系統(tǒng)性、 通用 性的特點(diǎn)。板式家具的模塊有如下三個系統(tǒng)：（1 ）標(biāo)準(zhǔn)模塊 - 標(biāo)準(zhǔn)單體（板式家具）專用模塊 - 非標(biāo)準(zhǔn)單體（板式家具）（2

8、）標(biāo)準(zhǔn)模塊 - 標(biāo)準(zhǔn)板件（板式家具）專用模塊 - 非標(biāo)準(zhǔn)板件（板式家具）接 口 - 五金配件（板式家具）（3 ）標(biāo)準(zhǔn)模塊 - 標(biāo)準(zhǔn)單體、標(biāo)準(zhǔn)板件（板式家具） 專用模塊 - 非標(biāo)準(zhǔn)單體、非標(biāo)準(zhǔn)板件（板式家具） 接 口 - 五金連接件（板式家具）在上面的體系中， 體系二更適合目前的中國板式家具行業(yè)。 這種 組合既符合快速設(shè)計需求， 也符合生產(chǎn)自制造的持點(diǎn)， 同時在一 定程度和范圍上盡量滿足了客戶需求。 以臥室大衣櫥為例， 其設(shè) 計模塊分析如圖 4 。在設(shè)計中，對標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)行借用，而對有美學(xué)要求的門板、 屜面板進(jìn)行特殊設(shè)計， 在具體實(shí)施設(shè)計時， 只需對非標(biāo)板件進(jìn)行 造型設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計， 而對于標(biāo)準(zhǔn)板

9、件， 從圖中進(jìn)行調(diào)用即可完 成。此外，對于一個企業(yè)，可以建立自己的模塊化設(shè)計系統(tǒng)，例 如抽屜、櫥柜的柜體等，盡量減少模塊的種類，從而降低制造的 間接成本和供應(yīng)鏈的成本。這種模塊化設(shè)計的理念的引人，可以引導(dǎo)制造中的模塊化， 使企業(yè)高效快速地對市場需求做出反應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)大規(guī)模定制的生產(chǎn) 模式，創(chuàng)造高收益。方法二：成組技術(shù)設(shè)計方法成組技術(shù)是一項把技術(shù)和管理緊密結(jié)合在一起的綜合技術(shù)。 它可以應(yīng)用于產(chǎn)品設(shè)計、 生產(chǎn)制造和管理活動的各種環(huán)節(jié)， 使整 個系統(tǒng)合理化和現(xiàn)代化。成組技術(shù)主要是利用對千差萬別的各種零件的分類歸組， 將 具有相似特征或?qū)傩缘牧慵w并成組， 并建立供檢索和重復(fù)使用 的信息和資源庫， 或給

10、出同一組的共性部分的標(biāo)準(zhǔn)或統(tǒng)一的工藝 方法，目的在于在設(shè)計和生產(chǎn)中擴(kuò)大相似零件的批量， 降低因人 為的差異帶來的重復(fù)設(shè)計、 重復(fù)生產(chǎn)所造成的生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備的成 本，從而提高設(shè)計速度和生產(chǎn)效率，降低成本，取得相應(yīng)的規(guī)模 效益。傳統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)流程中，從立項調(diào)研、論證、繪圖、工藝準(zhǔn) 備、樣品制作、修改定型到生產(chǎn)，開發(fā)的周期時間長，而且設(shè)計 人員 70 的時間用在重復(fù)繪圖、改變圖樣上。因?yàn)閷σ粋€家具 企業(yè)而言， 產(chǎn)品的開發(fā)設(shè)計具有系統(tǒng)性和繼承性， 因而已經(jīng)生產(chǎn) 和使用成熟技術(shù)、 方法是十分寶貴的財富， 在新產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中 要應(yīng)用這些技術(shù)方法。成組技術(shù)的運(yùn)用， 首先要從產(chǎn)品的研發(fā)階段開始， 擺脫傳統(tǒng) 的設(shè)

11、計開發(fā)模式，使產(chǎn)品設(shè)計實(shí)現(xiàn)簡單化、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和快 速化，使企業(yè)最大限度利用現(xiàn)有的資源， 實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計的合 理性。1 .成組技術(shù)設(shè)計模式家具是零部件裝配形成的產(chǎn)品。 一個企業(yè)根據(jù)內(nèi)部產(chǎn)品零部 件的屬性和圖形信息，建立相應(yīng)的圖冊和圖形庫。 圖冊和圖形庫 的內(nèi)容是所有產(chǎn)品的圖紙， 圖紙按照產(chǎn)品的零部件分類編號， 用 于手工和計算機(jī)檢索使用。其設(shè)計流程如圖 5所示。*1邕耳歸l設(shè)計人員根據(jù)總體設(shè)計要求， 首先進(jìn)行產(chǎn)品的檢索，查尋圖 冊和圖形庫中系列產(chǎn)品資料， 并將這些資料與新產(chǎn)品設(shè)計要求進(jìn) 行比較，確定出不需要更改、可以繼承和直接使用的部件圖，再 通過部件檢索確定那些部件是可以通過局部修改而使

12、用的部件 圖，對于不能繼承借用的部件、 修改的部件或需要進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計 的部件，分解成若干零件。按照零件的類別再去檢索有無直接借 用的同類零件或僅需局部更改后便可使用的零件圖。這種直接借用圖紙的方法節(jié)省了重新設(shè)計繪圖的人力、物力、財力和時間， 加快了設(shè)計速度，便于實(shí)現(xiàn)快速設(shè)計；對于需做局部修改而使用 的部件圖、有關(guān)的生產(chǎn)工藝技術(shù)資料稍做修改即可使用，有的工 藝可以直接沿用，比完全重新設(shè)計快了很多。節(jié)省的對間，可以 直接用于需要工藝技術(shù)創(chuàng)新的關(guān)健部位或需要重新設(shè)計的零部 件的開發(fā)設(shè)計。2 成組技術(shù)在 CAD 中的應(yīng)用計算機(jī)輔助設(shè)計（ CAD ）己廣泛應(yīng)用于家具設(shè)計與制造系統(tǒng)。 企業(yè)在原有 CAD

13、技術(shù)和基礎(chǔ)上，可以將部門間的 CAD 聯(lián)網(wǎng)操 作，建立 CAD 工作站，形成本企業(yè)系列產(chǎn)品零部件的數(shù)據(jù)庫。 在進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)時，首先檢索數(shù)據(jù)庫，其流程是：查尋 - 繼承借 用 - 修改設(shè)計 - 創(chuàng)新設(shè)計，依據(jù)流程分層完成產(chǎn)品 - 部件設(shè)計 - 零件設(shè)計，并將新產(chǎn)品的設(shè)計按照同樣的分類、標(biāo)識、存儲的方 法補(bǔ)充到數(shù)據(jù)庫，以備開發(fā)設(shè)計檢索使用。方法三：面向并行工程的并行設(shè)計方法并行工程是一種系統(tǒng)工程動態(tài)優(yōu)化處理問題的方法。 美國防 務(wù)分析研究所（ 1DA ） 1988 年 2 月提出： “并行工程是一種系 統(tǒng)集成的方法， 它采用并行方法處理產(chǎn)品設(shè)計及其相關(guān)過程， 包 括制造及支持過程， 這種方法可以使

14、開發(fā)人員從一開始就能考慮 到產(chǎn)品從概念設(shè)計到消亡的整個壽命周期中的所有因素， 包括質(zhì) 量、成本、作業(yè)調(diào)度及用戶需求 ”。以盡可能短的時間，盡可能 低的成本， 生產(chǎn)出質(zhì)量盡可能好的產(chǎn)品， 是在競爭日益激烈的市 場經(jīng)濟(jì)中求生存的唯一方式。1 并行工程模式并行工程是相對于傳統(tǒng)的串行工程而言的。 一個新產(chǎn)品的問 世要經(jīng)過一系列的生產(chǎn)經(jīng)營活動， 這些活動包括： 市場分析與技 術(shù)論證 - 方案設(shè)計 - 工程制圖 - 工藝工裝設(shè)計 - 樣件試制 - 批量 生產(chǎn)- 銷售及服務(wù)。在傳統(tǒng)的串行模式下， 上述過程是一維串行的， 先后有序的， 在每個階段一般只有一個部門， 每張圖紙只有一個人參與。 比如， 在設(shè)計完成

15、審批結(jié)束之后， 工藝部門才能收到工程圖紙， 進(jìn)行工 藝工裝設(shè)計， 這就勢必造成設(shè)計部門與工藝部門在產(chǎn)品設(shè)計工藝 上的紛爭，反復(fù)修改，不僅使產(chǎn)品開發(fā)過程時間拖得很長，延誤 產(chǎn)品投入市場的時間， 而且不易保證設(shè)計質(zhì)量。 并行過程就是將 產(chǎn)品開發(fā)的各個階段， 盡可能同步進(jìn)行， 一張圖紙多人共同參與， 從而可以縮短研制開發(fā)周期，提高產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，降低成本， 使得產(chǎn)品以最快的速度上市并一舉占領(lǐng)市場。卓片1榨檸注冊LjM/JAf«£i>iSW-AH :WJUD !護(hù)4 :d-丹|i: fat tn«iWHrl 1 in nM忑荷丁用欣裁并行工程并不是要省去產(chǎn)品常規(guī)設(shè)計

16、制造過程中的任一環(huán) 節(jié)，也不是讓設(shè)計與生產(chǎn)重疊同步， 而是要求從產(chǎn)品設(shè)計的一開 始就有明確的全局觀點(diǎn)，一體化、并行地進(jìn)行產(chǎn)品及其有關(guān)過程 設(shè)計，密切設(shè)計與后續(xù)環(huán)節(jié)的聯(lián)系，注重設(shè)計、工藝、制造、服 務(wù)全過程的全面質(zhì)量和整體效益， 尤其注重早期概念設(shè)計階段的 并行協(xié)調(diào)。并行工程強(qiáng)調(diào)人員的集體協(xié)同工作，對人的網(wǎng)絡(luò)與電子網(wǎng)絡(luò)給以同樣的重視。并行作業(yè)的隊伍包括從設(shè)計、制圖、工 藝、制造工程、數(shù)控和產(chǎn)品支持等眾多人員和部門，這些團(tuán)隊成 員共享數(shù)據(jù)是十分重要的。并行工程模式如圖6。（1）并行設(shè)計方法并行工程的核心是并行設(shè)計。 在圖 6 中，由設(shè)計協(xié)調(diào)組成并 行工程模式的中心， 對各個部門進(jìn)行協(xié)調(diào)， 達(dá)到在最

17、短的時間內(nèi) 使新開發(fā)的產(chǎn)品上市的目標(biāo)。產(chǎn)品的設(shè)計包括產(chǎn)品的方案設(shè)計（完成產(chǎn)品從造型、結(jié)構(gòu)、 功能等的設(shè)計全過程）、技術(shù)設(shè)計、工藝設(shè)計等階段，在串行設(shè) 計中，各設(shè)計階段依次進(jìn)行， 只有在產(chǎn)品樣品制作完成后才可以 進(jìn)入設(shè)計評價與修改，而應(yīng)用并行設(shè)計的方法，在方案設(shè)計、技 術(shù)設(shè)計、工藝設(shè)計等階段都及時反饋信息， 修訂產(chǎn)品的設(shè)計方案， 設(shè)計出適合市場需要的產(chǎn)品。（2 ）串行設(shè)計與并行設(shè)計的比較串行工作方法與并行工作方法比較如下。從比較圖中， 不難看出。 并行工作方法在概念的形成即產(chǎn)品 的開發(fā)階段，顧客、供應(yīng)商、評審人員、生產(chǎn)人員都參與其中， 不斷的形成產(chǎn)品的信息， 并及時反饋給設(shè)計人員。 并行工作方法 不僅節(jié)省時間，更重要的是，形成的產(chǎn)品集合了生產(chǎn)、使用、銷 售、設(shè)計等所有相關(guān)