首先我们来看一下我们国家的家具工业的现状。随着改革开放的深入，人们生活水平不断提高，从生活水平提高消费的拉动，以及出口的推动，我们国家家具工业有了很大的发展，家具工业的产值、出口量以及国内消费额，从2007年开始就居世界首位。2012年我们家具工业总产值达到了11300亿人民币，非常大的产值。

    2013年的数据我们还拿不到。在这个发展历程当中，我们形成了珠三角、长三角，环渤海区的集群，在发展过程中形成了我们国家的家具工业的特色。 在整个家具工业的发展当中，由于家具生产工艺技术的需求，推动了家具机械工业的发展，这两个工业部门的发展，实际上是相辅相成，互相支撑，互相依托，共同进步的。家具工业的发展，对装备业提出更好的要求和市场的需求，所以我们20多年的发展历程当中，家具机械发展的速度也是非常惊人。那么家具机械的发展，因为我们工艺发展提供更多的技术支持和保证。 我们去年家具工业的产值有140多亿人民币，已经超过德国和意大利了，从产值上。他们37亿欧元，也就是140亿人民币还不到。

    第二个就看一下我们国家家具工业生产模式的这个隐患。第一个就是我们比较早的，我们家具工业的，从家具结构上讲是实木框架结构的家具分展模式，上世纪80年代以前，家具实木框架和框架包厢为主的家具，加工方式主要是机械，结合手工这样一个生产方式。所以在生产过程中没有形成大规模的工业化生产，形成了工业化生产，但是不是大规模的工业化生产。 生产工艺的管理方式、特征，也是以最终产品作为管理原则，也就是保证产品质量前提下，允许产品与产品的零部件之间存在一定的差异，所以我们那时候可以做家具，可以和缝，可以夹塞。

    第二个阶段，80年代我们从欧洲开始引进板式家具机械，在设备引进的过程中我们也把欧洲的板式家具生产方式引进来了。使我们国家的家具工业逐步地走上了工业化、大规模生产的轨道。板式家具生产是一个生产特色，就是零部件组装化，也就是零件之间具有互换性，两个重要原则，第一个就是32毫米标准的装配系统，第二个零部件就是产品。这两个最最重要的准则。 板式家具将大规模、高效率这样一个供需高度分散的生产线作为生产模式，我们最早、最典型的就是当时北京木材厂引进的刨花板生产线，刨花板印花木纹的衣柜生产线。 主要用的高质量、大批量、单一品种的家具生产，生产设备、机床，功能相对比较单一，结构简单，也就是高度专业化的机械生产。它生产的机床是一个机床只做一道简单供需加工，把机床用运输带、输送带连接起来，通过各个工位进行研究，最后成为这个产品，这个产品就是零件，最后组装，不分哪一个产品只是做零件的。

    第三个阶段，就是最近几年大家总在说叫做规模定制生产模式。规模定制生产模式，是板式家具，对原有大规模生产的一种改良。是生产过程采用计算机的信息化管理，就是我们从产品的设计、工艺规划，加工生产过程的控制管理，以及原副材料，加工机械，加工用的刀具、工具，这个管理完全纳入到计算机的控制与管理下。是一种工业信息化和产品制造深度融合的技术。 那么也就是说利用计算机管理，把我们小批量的家具定单集中分类，相同和相近的零部件成组排产，把设计制造过程，以及设计图纸，原副材料，加工机械，刀具，都纳入到计算机的信息管理里面。将单件的小批量的，就是市场个性化需求的这种产品的生产集成为规模化的一个生产。

    70年代，从欧洲兴起的板式家具机械，是大规模工业化生产，那种生产是当时家具工业获利非常好的一种方式。随着市场变化，个性化需求越来越多，中小批量的生产越来越多了，所以在生产过程中一种改良。基于条形码和二维码以及网络数据技术，实现家具加工过程中信息自动采集，生产过程的数字化管理。 加工机械上，还是板材市面、板材辅料，加工机械上变化不是，从供需上还是板坯上料、输送、定位等等。

    第四个阶段，就是在定制化的规模上，我们现在的从欧洲逐渐在开始的，叫家具的柔性化生产。是信息化管理的一种改造方式，是计算机柔性制造系统，这个系统包括三个要素：第一个就是数控加工机床，第二，物流储运系统。第三，计算机的控制系统。什么叫做柔性？我们在这儿简单地说，所谓柔性，一个产品批量定位一，那么准备时间为零，就是一个新的产品，一个批量来了，如果不需要准备，马上可以生产，这个柔性就是100%，但是一般有一定准备时间，所以一般的加工系统的柔性都不能达到100%，这是理想化。

    那么在这个过程当中，实现的逐日逐批逐一的排查，生产过程一字不到，使生产过程有条不紊的进行。 零件条码化，加工的时候只认零件，不认产品。零件是混流生产的，也就是说你生产线上可能有十种产品，但是我们把这十种产品相似相近的零件归类，我只生产这个零件。那么部件为产品，就是混料生产这样一个流程。 从工段上讲，还是锯板工段，把钻孔工段，从点到电加工中心到成组技术的加工中心。封边，把双端封边机改成单边封机，加上无动力转向回送，就是实现这个方向的封边之后，再转90后，实现另外一个方向的封边。 这是整个的流程，从产品设计端，从服务器、出图纸和三维涉及，最后对零件进行分组，工艺涉及，最后出产品，下料表，设计图纸和加工程序，以及包装清单。那么从下料单和加工程序上开始，对板件进行锯材下料。 第三，就是家具生产方式革新所涉及到的关键技术。家具是一种实用化、装饰，具有装饰性，还要求具有一定的工艺性这样一个工业化的产品。

    所以有一些人把这个家具提出来，像我们要把家具做成像艺术品来做，我是学木材加工的，搞木材加工的，我不同意这种观点，我还是认为家具就是一种具有装饰性和实用性的工业化产品。那么我们要当成艺术品来做，只有红木家具，板式家具不具备那么高的价值，我们做成艺术品。 随着生活水平的提高，包括板式家具的市场对产品需求出现个性化需求，不像我们过去大批量生产的时候，每家都买一个衣柜，都是一样的，各个家庭在装修，在搬新居的时候，我们都希望我们家具是要跟别人家不同，有自己的特点。所以出现定制化的市场需求。家具生产模式从工业化规模生产，向中小批量，轮番生产模式的转变。 从经济模式，从经济学上讲，我们工业化大批量生产叫做规模生产模式，以产量高而获得经济效益的。小批量多品种轮番生产，经济学定义为能力模式，应对市场快速变化需求作为它的盈利模式。

    我们国内在家具行业里，这样一个转变，比较有代表性的企业，索非亚的衣柜，大家可能都知道，还有新排橱柜。 从家具规模定制上来讲，从设计上讲，围绕着产品设计，满足客户需求。加工工艺，就是数控加工手段和信息管理手段，实现家具的个性化生产。但是个性化生产的同时，要满足成本生产效率从大批量生产模式是一致的，这是一个矛盾，这个矛盾就是一个加工效率。我们个性化生产，一般是低效率的加工，第二个就是产品成本，个性化这种生产产品比大规模要高。第三，出错率。零部件加工出来，整体家具产品的时候装不上。这样一个矛盾，主要以高速、高效的生产方式应对市场的个性化需求，并且以低成本的方式实现商品的转化，并且是以非标的方式加工标准件。这里面家具这种生产模式或者生产方式转变的第一个技术就是成组技术方法。

    所谓成组技术，最早是在汽车工业上出现的，后来在机械加工上，现在也有一些应用。 我们现在板式家具生产的零部件具有相似性，具备了采用成组技术进行加工和管理的条件。第二，我们现在的计算机信息管理技术也足够强大，具备实现这种技术方法的一个基础。那么采用成组技术方法，就可以解决加工速度，生产成本和出错率的问题。 第二项，在这样一个转变当中，我们就是要建立几个数据库，第一个数据库就是要建立产品资源的数据库，我们刚说了，现在家具生产是中小批量，多品种轮番生产，那么采用成组技术，进行产品流设计的时候，我们要进行产品的结构，建立可以检索重复使用的信息和资源库。

    那么把这个资源库要存起来，就是我们家具生产当中各种各样的产品，包括标准单元和非标单元，我们都有。那么就是有产品设计方案图纸，有这个数据库，因为轮番生产，可能今天生产30件，过一段又生产30件，同样的一个产品，这种轮番生产，我们可以调出来，不用重新设计了。 第二个就是工艺技术数据库，集中存储工艺数据，使工艺参数互相兼容，统一工厂的产品设计和控制系统。

    目的主要是，第一个提供标准的产品工艺方法，加工规程，比如说柜体。第二，根据标准方法编写独立于机床设备的程序，以及机床可以执行的程序。第三，机床在运行的过程当中，我们可以在系统之外修改已经数据化的产品技术参数。 第三个数据库就是机械设备资源的数据库，这里要管理机械的整个家具生产工艺过程中用的机械、刀具、工装、储运设备，根据流程进行合理的调配，所以首先要有一个底，工厂里有这些东西。另外，要有一个计算机的数控加工机械，还有辅助的系统管理。

    根据我们生产工艺的电子，设计这种流程所列的生产计划，根据设备、原材料基础数据，制定加工中心的生产工艺计划，并且根据设备性能，实现加工的方案。第三，建立了三个数据库，我们有成组技术之后，就是要建立企业信息通讯系统。那么我们现在的网络系统已经足够强大了，所以在工厂以内，甚至在超出工厂范围内，网络技术是足可以支撑我们现在网络技术，通讯系统。那么这个系统主要分配协调的工厂，技术信息，流向控制器和执行机构。

    所谓执行机构就是各个加工中心，控制器也包括加工中心的控制系统，保证加工工艺技术数据，准确传输生产过程的跟踪、监控，以及生产过程当中的内部管理和生产过程的有效控制。根据生产工艺制定加工中心的生产计划，还有加工工艺从数据库传递到机床，以及各个系统，数据库之间的信息交换，本来这儿有一个生产，因为换了计算机了，这个放不了，没有这程序了。第四，我们看一下具体介绍一下柔性加工系统，家具的柔性加工系统主要是由计算机处理系统，控制系统，数控加工中心和原辅材料自己储运系统组成的一个整体，可以按照任意顺序加工一组有不同工序和加工节拍要求的工件，能适时的调度管理。

    什么叫做柔性？柔性怎么度量？那么所谓柔性就是一个生产系统能够同时加工多种形式产品的能力。包括三方面：第一，溶合柔性。系统适应产品形式变化的能力，从产品设计，到投入生产技术上的准备时间衡量的。 第二，容量柔性。系统适应产量变化的能力，以设备或者系统的有用的能力和被利用的能力之间的比值来衡量。我们在传统上就管它叫设备的利用率。 第三，可扩展柔性，实现引用新产品的能力，以及市场快速应对的能力。 柔性制造系统，一般是由数控机床和自动木料传送机制组合在一起组成的，是计算机控制综合加工体，能自动完成各种加工，这个主要是适应多品种，小批量的生产任务。这里我说，我们说如果你要是大批量生产，产品品种比较少，每批批量都比较大，那还是专业生产线比较合适，柔性系统不一定合适。

    那么柔性系统主要分三部分组成，第一，多工位加工系统。第二，自动的物料输送和存储系统。第三，计算机控制的信息系统。 主要功能：第一，以成组技术为核心，对零件进行分析、编组。第二，以计算机为核心，编作业计划。第三，以加工中心为核心，自动的进行换刀、换工件的加工。第四，以托盘和运输系统为核心存放和运输工件。第五，以自动检测为核心自动检测、定位和自锁。

    家具柔性生产工艺，就是以数控机床为基础，融合计算机辅助设计，辅助工业过程规划，计算机辅助系统，设计、制造、检验三者结合组成的系统。 一般来讲，家具制造系统有五到十台这样机床组成，超过十台都很少。其实说白了，我这一般也就是主要的还是那三个工段，就是采板，钻孔、风电。 第四个就是储运，柔性系统必须要具备储存的装置。这样调节各个工位之间加工时间的差异，我们一般现在有的柔性加工系统里，一般来讲就是从采板到封边，必须要有这样一个储运，就是中间的缓冲环节。但是一般从封边到钻孔，这个有好多的时候不设中间储运。

    这个主要形式，一个是大型自动交换台，第二个就是回转环形立体仓库，或者回转环形的平面仓库。最后是立体的大型仓库，立体大型仓库现在用的很少，具备有被保管物品的取送，在库管理，出入库、指令等等。 第五，我们看一下柔性系统的集成和组织管理。一般柔性工艺，柔性生产工艺或者是系统有四个层次：第一，加工机床层次，这个层次包括机床、自动输送线、物料交换台、工业及其人或机械手、机床控制系统。 第二个层次就是柔性加工生产单元。包括生产技术管理，计算机管理，还有刚才那个层次加工中心的控制计算机的管理，还有CNC机床的控制系统。

    那么这个单元一般是一个工作站，它可以编程序，具有记忆功能，具有存储的功能，也可以具有指定功能，主要是刚才上一个层次执行任务加工的机床。 第三个就是监控，就是监督、控制、管理控制区。柔性系统，这是柔性系统的中心，控制管理整个生产加工实时，最终到完成。比如说我们从开始锯割、封边、组装等等，可以根据原料，设备优选加工工艺。根据数控机床能实现的加工工艺，制定优选加工工艺参数，以及分配协调技术设计，流向各个控制机和执行机构。实际上这是一个大脑，就是柔性加工系统的大脑，保证加工数据和参数的准确传递。 监督管理一定数量的柔性单元和单元之间的零件数量，比例和动作协调，也就是把这些零件放哪一个区域去加工，把那些放在哪一个单元去加工。这个单元除了分配加工零件以外，还有加工工艺，加工工艺技术参数等等。主要的是生产计划的调度，工艺过程的控制，原材料管理，外购件的管理以及刀具的管理，所以是一个管理者。 最后，现在很多工厂都不具备，现在更高的一个层次。

    柔性自动化工厂，这个层次就是非常复杂了，它包括整个复杂的生产工艺过程，这里包括我们刚才三个层次，若干个柔性制造系统组成的这样一个大系统或者一个工厂。比如说我们一个工厂家具厂有几个车间，这是几个车间。到这个层次的柔性系统具有高度的集成能力，包括逻辑分析，自我维护调节，判断等等。包括计算机辅助工程设计，计算机辅助设计，计算机辅助制造，计算机辅助检测，以及计算机办公自动化的支持。 第五，我们说一下柔性自动技术所用的机床。柔性制造系统执行部分我们工业加工还是最终落在机床上。这个机床是计算机数字控制的机床，包括计算机数字控制技术和这些数控的加工中心。

    我们国家十一五期间机械设备的数控率大概整体是15%到20%，家具机械统计数据未必很准确，大概数控率就是5%左右，我们也为有这样一个目标，我们两个协会，十二五末，我们国家数据率达到25%。我们国家家具行业也好，家具机械行业也好，已经认识到数控技术对行业发展的作用。

    那么家具机械，我们现在看展览会也看到，已经也进入了数控化的初始阶段，大家可以看到展览上大量中低端数控的加工机械，但是我们现在也存在一些问题，哪些问题呢？第一个就是我们看，因为家具生产当中，家具零部件有很多有装饰性，有一定的美术雕刻键，所以我们现在应用的比较说，第一个就是内外封闭曲线零件的机床多，但是高端数控机床的比例比较小。第二个就是数控单机比较多，多机联动数控。 第三，符合家具生产工艺的数控辅机没有，所以我们很难把这些数控联系起来。

    那么从这儿看，我们不管是对我们家具行业也好，对家具机械行业也好，从后面家具机械研发的重点，第一个我个人不一定对，我在这儿抛砖引玉，然后我们可以商榷。第一，数控加工中心，可以实现三轴、四轴甚至五轴联动的，具有一套到两套能自动更换刀具的高速主轴电机，有一个头到两个头的，可装8把以上刀具刀库的，这样的主轴可以单独工作，也可以同时工作。第二，数控采板具，具有压梁、划线锯，主锯和自动板材上料、进、出料装置。

    板材锯材下料程序化和板材下料优化。 现在用的多的就是德国Homag公司，一个大板套采CNC加工中心，还有大板柔性采切CNC加工中心。主要有真空吸攀、自动长塞，帖条形码，还有一个组合在一起的机械。第三，数控多牌多轴钻床和数控专用钻床，钻排数控快速定位，板件自动进给准确定位，排数在6—9排。自动上料、条形码扫描。第四个就是数控单面的封边机，能够实现选择封边条，左右联动，板件自动对齐，数控截头，修边等，板件自动转向回送。对于特殊板件要求，它应该还有数控板件回转的封闭或者半封闭的曲线，外轮廓曲线。第五个，就是全自动喷漆系统，能对固定或移动的工件进行全面喷漆。喷漆机器人，能自动扫描工件的形状，规格并自动编程。这里面喷气机能够扫描规格，能够连续循环，按照程序控制进给速度，喷嘴角度，喷嘴与工件之间的距离以及油漆的流量等等。

    某种程度上我们这里用的喷漆的设备，还不像一个能转360度甚至更多，全方位转角的喷漆，那个要求都能喷到，我们不是，我们都是板件的喷漆。 第六个就是数控辅助机械，主机生产过程当中的主力设备。生产过程中从事辅助工作，我们国内的家具制造企业都存在一个问题，就是前些年重主机轻辅机，那么这样有赖于因为过去劳动力成本相对比较低，这一部分工作都被手工给取代了。包括我，我过去论证一些项目，说德国进口的双面封边机要不要上面进料和下面自动，要156万块钱人民币，我说不要，放八个人都解决问题了。

    可是现在再让我论，我就不这样想了，现在工人工资就拿不下来了。 罗形制造系统，生产过程都是计算机控制的，还有储运，半成品的储运，这些都要纳入计算机的管理控制，所以生产过程从全部控制之后，这些机件也就纳入这个里面。随着劳动力成本的提高，家具工业生产水平和互换性要求的提高，家具辅助机械的使用量和技术水平也在不断提高。 封边机当中封边条的自动转换，自动的上料、下料系统，采板锯的时候，激光划线，自动识别，还有转向对齐，都是纳入我们这个系统的。

    或者已经提上我们开发设计的日程，我们有一些家具机械制造企业也在尝试这方面的加工，但是这个辅助机械的开发有赖于家具生产企业与家具机械制造企业之间互相配合协调。 第七个，我们计算机辅助的原辅材料仓储系统，这里面家具生产过程当中，因为这种信息化管理信息过程中，所有的板材、五金件、涂料、胶黏剂、布料、刀具等均编码，成品、半成品也编码，纳入计算机管理。包括入库、出库和消耗，条形码现在都很容易实现。

（北京林业大学材料科学与技术学院 李黎）