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定制家具智造系统的设计与开发

放大字体  缩小字体 发布日期:2017-07-18  作者:李冠楠  浏览次数:0
核心提示:摘要:当前,各行各业都在谈论智能制造的话题,家居行业也不例外。其实,家居行业作为传统制造业,也一直处于转型升级的过程中。
摘要:当前,各行各业都在谈论“智能制造”的话题,家居行业也不例外。其实,家居行业作为传统制造业,也一直处于转型升级的过程中。成品家具逐渐无法满足消费者个性化与多样化的需求,定制家具通过“量身定做”的优势,受到极大的欢迎。为满足新的定制需求,丰富家具产品的多样化,家具企业必须在需要的时候,按需要的量,生产所需的产品。针对客户对家具产品体验、售后服务的个性化要求,恰好需要一种可在线上展示推广,线下生产、体验的商业模式。家具个性化定制与智造可以充分利用网络的优势,实现线上展示、个性化设计与便捷的支付,同时还兼顾线下工厂的智能化生产与实体店的体验功能。 
  关键词:定制家具;智能制造;工艺流程;遗传算法 
  中图分类号:TP311 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)17-0178-02 
  1概述 
  本文主要针对当前家具制造企业生产的智能化与个性化需求,提出一套完整的解决方案。主要实现定制家具智造系统通过对家具设计软件的革新,使得图纸转化为可识别参数的转化率达到90%以上;定制家具智造系统通过数据归集技术与视频成像技术实现了生产数据可视化、生产过程透明化;定制家具智造系统通过对小部件切割设备的算法优化使得小部件生产效率提高、成本下降;定制家具智造系统通过对算法的革新使得软件对终端设备的控制更加精确。 
  2主要研究的内容 
  1)归纳板式家具生产工艺,总结工艺规则; 
  2)研究板式家具工艺设计常用软件的参数化表达规律,以及参数化同开料、封边、排钻、包装、储运的关联性; 
  3)研究板式家具订单的业务流程,实现有效的订单管理; 
  4)研究散单式生产、批次化生产、标准化生产同部件化柔性生产的关系; 
  5)结合实际生产实现订单工件数据同开料、封边、CNC的对接; 
  6)结合精益生产的要求,实现数字化工序跟踪,透明化过程管理如图1所示; 
  7)探索全自化无人化生产过程的实现方案(即五化)如图2所示。 
  3方案实施与实现 
  板式家具生产的主要工艺流程: 
  移门:合单优化→开料钻孔→装配→检验→包装进仓。 
  拼框门:雕刻加工→锣线打磨→吸塑修膜→清洗修色→排孔→检验→包装进仓。 
  柜体:开料→造型制作→封边→排钻→配套分检→清洁→包装进仓。 
  生产排样的软件实现: 
  排样问题是一个典型的NPC问题,即多项式复杂程度的非确定性问题。随着计算机具的普遍应用,引入了智能计算技术求解这类问题的近似最优解。在这里使用了遗传算法,基于遗传算法的自动优化排样系统软件流程图如图3所示。 
  遗传算法(包括改进遗传算法、混合遗传算法等)是目前文献中提到较多的计算智能方法。遗传算法的最优解搜索过程模仿生物的进化过程,由于生物的进化以集团为主体,与此相对应,遗传算法的运算对象是由M个个体所组成的集合,称为群体或种群;与生物一代的自然进化过程相类似,群体不断地经过遗传和进化操作,并且按照适者生存的规则,将适应度高的个体更多地遗传到下一代,逐渐达到或接近于问题的最优解。 
  利用遗传算法的约束处理特性可以为排样程序提供一种简单易操作的解决方案。通过变量的上下界将主要问题分成若干子问题,减少种群规模,从而在合理的时间内达到全局最优提出了一种新的遗传算法解决约束优化问题,提出了一种基于物种选择的遗传算法,通过缩小最优种群约束边界来提高局部搜索速度,并提出了一种新的惩罚因子计算法,即: 
  通过遗传算法的約束处理,家具生产的排样工作可以十分准确高效进行,与传统算法解决方案相比,精准度提高提高了15%,处理速度提高了20%。 
  4结论与展望 
  伴随互联网经济的崛起,家具定制生产成为市场消费新趋势。相较于传统家具,定制家具具有量身定做、拆装方便、个性鲜明等优点,不仅符合以中小户型(小户型装修效果图)为主的房地产开发思路,更重要的是迎合年轻消费者对个性化定制的需求。本方案提出一套完整的定制家具智能制造方案,并解决了工序排程及排样软件开发等核心问题,为最终实现家具生产全智能化打下了坚实的基础。
 
 
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