軟體家具智能制造：提高利用率必須穿越“三重門”

　　各大家具廠商紛紛把目光轉(zhuǎn)向了內(nèi)部，依托技術(shù)投資，改變過去粗放式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。本文將結(jié)合先進的智能制造技術(shù)手段和精益生產(chǎn)管理的方法論，探討如何在人機結(jié)合的狀況下，提升家具制造環(huán)節(jié)中的利用率，以及家居企業(yè)必須穿越的“三重門”。

　　眾所周知，在軟體家具生產(chǎn)領(lǐng)域，原材料往往占據(jù)成本的重要部分。尤其是在沙發(fā)生產(chǎn)中，的成本占比可能超過30%。由于原材料具有天然的瑕疵，優(yōu)化樣板的排布成為提高終利用率、節(jié)約成本的關(guān)鍵一環(huán)。

　　然而由于種種原因，相對于板材和結(jié)構(gòu)件生產(chǎn)的自動化水平，國內(nèi)眾多家具廠的裁剪基本仍靠工人手工完成，處于“管理失控”的狀態(tài)。

　　而根據(jù)測算，在達到一定規(guī)模的裁剪車間中，任何超過1%的提升都將帶來可觀的經(jīng)濟效益。當然，前提是對原材料的利用率、裁剪質(zhì)量等核心指標進行有效的監(jiān)測、管理和提高。

　　基于此，本文將結(jié)合先進的智能制造技術(shù)手段和精益生產(chǎn)管理的方法論，探討如何在人機結(jié)合的狀況下，提升家具制造環(huán)節(jié)中的利用率，以及家居企業(yè)必須穿越的“三重門”。

　　重門：自動化裁剪替代人工裁剪，利用率提高5%以上

　　如前所述，人工裁剪仍是目前裁剪的主流方法。但近年來用工成本的持續(xù)上升，家具制造業(yè)對年輕人的吸引力不足、宏觀經(jīng)濟增速放緩，以及貿(mào)易摩擦對市場的沖擊等多重因素的壓力下，制造環(huán)節(jié)的利潤持續(xù)下滑，越來越多制造商感到傳統(tǒng)方式正變得愈加難以為繼。而人工裁剪的缺點總體來說有以下幾點：

　　(1)裁皮工人培養(yǎng)及管理的困難。一般來說熟練工需要3年以上的經(jīng)驗積累，然而這個熟練工群體由于年齡等因素，正在逐步退出勞動力市場。而市場上補充的勞動力來源不足，工作意愿尤其是對旺季加班也不如上一代工人那樣積極。

　　(2)品質(zhì)難以統(tǒng)一及控制。因為皮料具有伸縮性，工人在實際操作中的失誤以及主觀微調(diào)品質(zhì)標準的情況在所難免。而同時工廠缺乏有效的技術(shù)手段采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，無法匯總分析并提出改進方案。

　　(3)實物樣板難以管理。實物樣板存在占空間、易磨損、可視性差、取用不便等諸多缺陷。并且由于外銷的萎縮和內(nèi)需訂單的增加，多品種小批量的生產(chǎn)趨勢也帶來了更大的挑戰(zhàn)。

　　目前全球范圍內(nèi)，自動裁剪設(shè)備的大規(guī)模應(yīng)用技術(shù)已趨于成熟，尤其以法國力克系統(tǒng)為代表，并已在國內(nèi)促成了諸多成功案例。

　　在家居行業(yè)的頭部企業(yè)中，自動化代替人工的趨勢已經(jīng)非常明顯。下面將以力克VERSALIS機型為例，簡要介紹該系統(tǒng)的兩種組織模式。

　　——在線模式。所謂的“在線”，即在人工標識出皮革傷殘和疵點(可采用實物筆或電子筆，目前不存在自動標傷技術(shù))環(huán)節(jié)后，直接上機排料裁剪。決定設(shè)備效率的核心環(huán)節(jié)，是通過自動排料的強大算法得出的排料利用率結(jié)果，及硬件本身的速度、精度及穩(wěn)定性。

　　整個流程包括瑕疵識別(人工)、皮革上料(人工)、排料(自動)、裁剪(自動)、卸料(人工配合輔助設(shè)備)、分析優(yōu)化(自動)等環(huán)節(jié)。根據(jù)用戶的具體生產(chǎn)訂單，每小時產(chǎn)出可達14～16張皮革，效率大大超過人工。

　　根據(jù)力克在國內(nèi)積累的成功案例經(jīng)驗，在線模式相比人工裁剪往往會帶來5%甚至更高的利用率提升。

　　——離線模式。它和在線模式的區(qū)別在于，瑕疵識別及掃描步驟提前分離于后續(xù)的其他環(huán)節(jié)。即所有皮料入庫后(而不是生產(chǎn)前)，先進行皮革標傷、面積掃描、錄入系統(tǒng)形成電子化信息，待生產(chǎn)時只需根據(jù)當天的生產(chǎn)需求調(diào)用排好料的訂單即可。

　　這個系統(tǒng)發(fā)揮威力的關(guān)鍵在于，用于裁剪的電子樣板和真實皮料的匹配工作，將由電腦在非工作時間段(例如生產(chǎn)前夜里)進行大量模擬計算，不僅考慮裁片的排列給合，更兼顧皮革的排料組合，以獲得更佳的排料結(jié)果。

　　為了滿足產(chǎn)量的效率，在線系統(tǒng)中每張皮革的排料的計算時間往往僅有十幾秒到兩三分鐘，而離線系統(tǒng)有著更充裕的計算時間。終兩者對于皮料節(jié)省的差異，可能高達2%～3%。

　　但需要指出的是，離線系統(tǒng)對于用戶的基礎(chǔ)建設(shè)如自主IT系統(tǒng)建設(shè)能力、智能倉儲系統(tǒng)、訂單管理系統(tǒng)、ERP等系統(tǒng)等環(huán)境要求較高，其初期資金投入也較高，且絕大軟體沙發(fā)企業(yè)尚未達到上述要求，因此目前尚未真正引入國內(nèi)市場。

　　第二重門：流程改善，讓設(shè)備效率充分發(fā)揮

　　所謂的智能制造就是以信息化、自動化和智能化三化合一的漸進過程，其中生產(chǎn)過程的合理化與標準化是前提。流程是生產(chǎn)業(yè)務(wù)和組織運作的主線與固化結(jié)果，其外化的表現(xiàn)就是體系與標準，而對流程的優(yōu)化主要是基于精益的思想。

　　流程的合理化與標準化是智能制造的基礎(chǔ)，決定了智能制造的實施效果。而精益生產(chǎn)則是確保流程與標準化的有力工具。

　　如果說自動裁剪設(shè)備的引入已成大勢所趨，那么人機結(jié)合、流程改善的議題則更值得業(yè)界關(guān)注。原因在于，很多企業(yè)在高額的設(shè)備投資之后，往往因為種種原因沒有對后續(xù)的OEE(設(shè)備綜合效率)進行管理，導(dǎo)致投資回報達不到預(yù)期目標。

　　因此，穿越第二重門的關(guān)鍵在于“人與設(shè)備的結(jié)合”。那么從人工裁剪轉(zhuǎn)型到自動裁剪后，哪些相關(guān)流程需要改善呢?

　　(1)裁片質(zhì)量分區(qū)?？梢哉f，技術(shù)部門在裁剪前進行有效的裁片質(zhì)量分區(qū)(充分利用皮革的各種傷殘)，是得到利用率的先決條件。圖3演示了一個裁片標準的質(zhì)量分區(qū)，完整的在人工標傷并上機掃描后，也將迅速得到相應(yīng)的質(zhì)量信息，于是定義好的裁剪任務(wù)將交給電腦自行匹配并排料。

　　這里需要注意的是，標傷環(huán)節(jié)目前由于技術(shù)方面及用戶具體要求的多重限制，必須仍由人工完成。

　　同時，機器裁剪的嚴格執(zhí)行雖然會保證裁片的高質(zhì)量，但相對于人工往往無法容忍一些小的不良匹配，初期投產(chǎn)中，機器在這個環(huán)節(jié)的利用率上會處于相對弱勢的地位。

　　(2)皮革傷殘定義。如上所述，圖4演示了一張在遵循標傷定義和操作后的傷殘分布狀態(tài)。A區(qū)意味著的品質(zhì)區(qū)域，這個區(qū)域的皮通常會被用在家具的關(guān)鍵部位，以此類推，直到一些區(qū)域低于次的品質(zhì)要求則必須廢棄(無法利用)。

　　排料時皮革上定義的傷殘與裁片上定義的傷殘意義相同，裁片上質(zhì)量區(qū)只能放置在皮革相對應(yīng)的質(zhì)量區(qū)或高一層質(zhì)量區(qū)，從而確保裁片品質(zhì)。

　　(3)皮革殘傷標識及收料輔助。除了裁剪本身，皮革殘傷標識及收料環(huán)節(jié)目前也有相關(guān)輔助設(shè)施提高其效率。例如皮革標傷環(huán)節(jié)的滾筒及馬架，可助力查找皮革的暗傷，傷殘標識效率更高，馬架可以避免隨意堆放的皮料褶皺帶來的裁剪損失，但目前并未普及到每一個工廠。

　　收料環(huán)節(jié)中，如果進行了訂單的混合排料，相應(yīng)每個訂單的裁片歸類會成為一個消耗工時的環(huán)節(jié)。而目前也有通過投影的方式，用不同的顏色進行區(qū)分收料的方法。

　　需要指出的是，盡管如此，這個環(huán)節(jié)目前由于缺乏全自動化(如精確抓取和歸類的機械臂)的輔助手段，仍然是阻礙行業(yè)實現(xiàn)從裁剪到縫紉全自動產(chǎn)線的難點。

　　第三重門：持續(xù)改善，維持高績效表現(xiàn)

　　在穿越了上述兩重門后，可以說這個裁剪車間具備了自動化和信息化的能力，并且隨著時間的推移，將產(chǎn)生大量的有效生產(chǎn)數(shù)據(jù)。因此在內(nèi)部挖潛，繼續(xù)提升并且維持高水準表現(xiàn)方面，第三重門仍然是敞開的。然而令人遺憾的是，目前國內(nèi)能夠在這個領(lǐng)域內(nèi)保持清醒并持續(xù)探索的廠家，可謂寥寥無幾。

　　首先需要意識到，由于多方的重視，項目導(dǎo)入初期取得的績效往往有著較高的水平。而國內(nèi)家具制造存在著管理粗放、基層人員流動性大等特點，往往難以維持高績效。

　　因此，“不設(shè)終點”地對設(shè)備和相關(guān)人員進行數(shù)據(jù)采集、分析和匯總討論，并制定相應(yīng)的行動計劃，尤其重要，我們稱之為持續(xù)改善。大體上有以下幾個方面：

　　——維持管理和操作人員的穩(wěn)定，及時補充人員及重新培訓(xùn)。

　　——設(shè)備參數(shù)的不斷優(yōu)化(如裁剪速度、開關(guān)機時間、排料時間等)，尤其在訂單結(jié)構(gòu)隨業(yè)務(wù)產(chǎn)生變化的情況下。

　　——排料方式的優(yōu)化。對于同一種皮料的不同訂單，考慮進行混合排料的探索。

　　——優(yōu)化整個自動裁皮車間的工作流程。

　　——皮革來料質(zhì)量的分析及優(yōu)化(基于大數(shù)據(jù))，優(yōu)化供應(yīng)鏈。

　　沒有數(shù)據(jù)，也就無從管理。現(xiàn)代化的設(shè)備提供的不僅僅是更穩(wěn)定可靠的裁剪表現(xiàn)，更帶來了數(shù)據(jù)的沉淀，而如何利用數(shù)據(jù)則是管理人員和項目實施人員要面臨的課題。圖7的案例顯示了這種改善的精妙之處，即便是裁剪速度提高1.1%，對于整體效益的提高也有明顯的貢獻。

　　當前，整個軟體家具行業(yè)呈現(xiàn)出競爭加劇、利潤下滑的局面。我們也切身的感受到各大廠商紛紛把目光轉(zhuǎn)向了內(nèi)部，依托技術(shù)投資，改變過去粗放式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

　　中國在從制造大國走向制造強國的道路上，依靠的不僅僅是崛起的龐大中產(chǎn)階級群體、廣闊的發(fā)展腹地，更是對于新技術(shù)應(yīng)用的渴求與不斷探索。

　　正如《人類簡史》作者尤瓦爾·赫拉利次來到中國時那樣，他無比驚訝的發(fā)現(xiàn)自己受到了“搖滾”般的待遇。這個擁有旺盛的內(nèi)需市場和豐富的商業(yè)技術(shù)落地場景，各種改善的方法層出不窮。

　　我們有理由相信，一旦智能制造在家居行業(yè)獲得大規(guī)模普及，若干年后，本文所介紹的內(nèi)容將成為軟體家具制造史上一頁重要的注腳。