将工业4.0的概念应用于制造定制家具

工业4.0概念的出现,意味着传统家具制造业将进一步发展,从而满足客户日益增长的需求。——Wang Lin, 郑州大学, He Jinfeng和Xu Songjie,河南工程学院

The emergence of Industry 4.0 means that the traditional furniture manufacturing industry can evolve the meet growing customer demands. By Wang Lin, Zhengzhou University, and He Jinfeng and Xu Songjie, Henan Institute of Engineering

目前,传统家具制造业正面临着挑战。人们获取必要信息的方式越来越便捷。消费者正在寻找定制化的产品和服务。

为了满足人们的生活需要,德国提出了“工业4.0”的概念。中国政府在2015年也发布了“中国制造2025"的规划概念。此外,美国在2009年还曾提出“工业互联网”。

这些举措的目的是利用互联网改造传统行业。随着“物联网”和“业务网络(服务互联网)”的出现,传统产业能够实现柔性化生产、零库存和互联网营销。

家具业作为传统的制造业,已经有了坚实的基础。因此,该行业如果采用工业4.0的概念并探索融合制造业与互联网技术的方法,将具有重大意义。

 

工业4.0的特点

 

(1)互连

在设备之间进行互连是工业4.0概念的核心组成部分。例如,在带有不同功能的设备之间实现互连,就能够形成智能车间和工厂。

设备和产品之间的互连需要借助特殊语言在其间进行通信。设备可以通过读取标签上的产品信息来实现智能生产。

信息物理系统(CPS)通过连接智能设备和互联网,可以实现虚拟和现实世界的整合。这样智能设备可以实现自适应、自我诊断、自我修复和远程协助。

 

(2)一体化整合

工业4.0通过物理信息系统可以将传感器、控制系统和生产设备结合起来,形成一个智能网络。

纵向一体化的目标是实现产品信息的无缝连接,如产品设计、制造、物流、运输和维护。

 

(3)大数据

在生产过程中,智能制造设备将产生许多与生产相关的信息和数据。通过收集这些数据和信息,并在不同的生产环节给予反馈,我们将可以确保高效和高质量的生产操作。

 

工业4.0的应用

家具与人们的生活息息相关。然而,成本的增加、产能过剩以及定制化的趋势,意味着自动化程度、智能性与灵活性也需要提升。这些元素对于定制家具工厂而言至关重要。

所谓的智能工厂就是指它可以通过工业互联网连接物理设备。而智能设备可以执行计算、通信、精密控制、远程协助和自主功能。

今后我们在虚拟工厂进行云设计和云生产模拟之前,能够事先通过客户获取定制化家具的相关信息。最后,客户将会确认产品订单,同时智能系统也能够整理好信息之后将相关数据发送至相应的设备工厂。

智能设备可以通过读取产品和设备本身的标签,来保证信息的传输。

智能工厂是一个基于数据的工作场所。每天在智能工厂的运作将取决于以下软件和硬件:工业互联网的连接、网络安全、大数据、云计算平台、MES系统、虚拟现实、RFID(射频识别技术)、3D打印、机器视觉技术、智能物流、工业机器人、数据采集软件和工业交换机。

 

(1)主要的操作系统

智能定制家具工厂由智能化生产线和网络(以金融企业、产品设计院、生产设备工厂、技术人员培训机构、原材料供应商和物流公司为特征)所构成。

定制家具的智能工厂操作系统可分为支付系统、远程产品开发和设计系统、智能生产系统以及智能物流系统。

 

(2)智能订货与支付系统

通过系统的智能订货平台,工厂可以接收外部的订单。订单被批准后,系统将根据要求进行修改和确认。

 

(3)远程产品开发与设计系统

在接收完新的定制产品订单后,产品的设计将可以通过计算机模拟生成。计算机系统将创建一个可以用于实际生产的三维模型。

该模型可以在屏幕上显示,进行产品设计时可根据模型来调整,模型以客户输入的数据要求为基础。同时,使用3D打印机可以创建出产品原型。

 

(4)智能生产系统

智能化生产系统是智能化生产工厂的主要组成部分,管理着所有的生产流程、机械设备以及物流管理。

在智能工厂中,每一个产品零件、备件、工具、运输箱和机器都装有传感器。

 

(5)智能物流系统

智能物流系统是一个现代化的系统,利用条形码、RFID技术、传感器和全球定位系统来管理工厂内部的资源。

CPS网络可以确保用最经济的方式对资源进行整合与操作。同时,它还将可以收集和分析相关数据用于创建模型,从而产生智能物流数据库,以优化客户管理和业务流程。

随着CPS和物联网的出现,半成品在被智能物流系统处理之前,会先被送往加工厂和工作站。

家具制造业面临着资源利用效率低、环境问题和劳动力成本高等问题。智能制造正成为行业发展的必然趋势。

工业4.0带来了许多优势,例如资源配置效率高、快速迎合市场需求、劳动力和物流成本低。因此,工业4.0将为家具生产商提供发展平台,更进一步实现产品定制化。

中国家具制造业的发展仍然因采用水平低下的技术而受到阻碍。家具制造商应该利用这样一个巨大的消费市场,以提高他们的自动化水平与机械设备的智能化为目的,从而满足日益增长的市场预期。

 

 

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