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定制条件下木门自动化生产的思考与实践

        在我国木制品加工行业中,家具业、地板业等自动化生产屡见不鲜,而木门业的自动化生产却还是凤毛麟角,究其原因,定制条件位居其首。正确认识我国木门业定制生产方式存在的必然性,研究、开发、选用适合定制条件下木门批量制造的自动化设备,对促进我国木门业的健康发展至关重要。
       1   批量定制是我国木门业加快发展的必由之路
定制,是我国木门制造业区别于世界发达国家木门制造业的显著特点,它是一把双刃剑,一方面,普遍多规格、多品种、多样式的需求以及由此产生的上门测量、个性定制、现场安装等繁杂服务形成难以逾越的市场壁垒,把拥有现代化大批量生产手段的国外木门企业挡在了国门之外,为我国木门企业的迅速崛起和高速发展赢得了很长一段的发展机遇期;另一方面,定制生产方式一般是单件的、多批少量的生产,因而是低效的,它给批量生产和自动化制作设置了重重障碍,导致全行业自动化水平低、大批量生产难以实现,进而导致产业集中度低,大型企业少,至今没有覆盖全国市场的知名品牌,成为整个行业进一步发展的桎梏。
我国木门业定制生产方式不会在短时间内消失,主要原因有二:一是我国木门行业标准化程度较低,至今没有专门的木门国家标准, 2000年建设部出台了《建筑木门木窗》标准,2006年国家发改委批准颁布实施《木质门》标准,其后,《住宅建筑门窗应用技术规范》、《室内木质门》标准相继出台,但这些行业标准都是推荐标准,不具备强制性,且政出多门,规定不一,造成了市场上木门需求无规则,木门设计无规范,尽管很多有识之士在呼吁、努力和行动,但真正实现尚需需时日;二是我国的家居消费习惯与西方发达国家差距大,简约式木门有需求,但追求个性化的消费群更大,即使一段时间之后国家或行业的标准化水平达到了发达国家的程度,木门的规格趋于规范了,但造型、结构、色彩等林林总总的个性化需求仍会存续。如果说标准是政策性的、人为的、终究可以规范的,那么多样的个性化需求则是历史的、人文的、短期难以逆转的。大规模自动化生产的普遍发展规律与市场个性化需求客观存在的矛盾深深困扰着我国木门企业,把批量与定制这两个看似矛盾的方面有机地结合起来,摸索出一种新的生产方式,用大批量生产的效率来定制不同消费者特殊需要的产品,是我国木门业加快发展的必由之路,也是木门设备制造企业的历史机遇。
        2  我国定制木门自动化生产实践的启示
近年来,我国上海、广东、山东等地的木工机械设备制造企业开始研发各具特色的木门加工设备,推出了门扇门套切削加工、门扇压贴、异形门砂光、线条砂光、木门涂装等专用机械。在这当中,上海跃通木工机械设备有限公司(以下称上海跃通公司)的成效最显著,在木门设备这个木工机械细分市场中处于领先地位。
2005年,上海跃通公司开发出了具有自主知识产权的我国第一台木门专用加工设备——MDK4120木门综合加工机,销往江苏金丰木门厂,开始了木门自动化生产的实践。之后上海跃通公司多次改进,完善了自动对刀、自动润滑、快速测量、一轴双控等功能,最终定型为MDK4120D数控木门孔槽加工机,成为我国首款符合定制生产要求的木门专用加工设备。随后几年中,吉林森工北京霍尔茨门业公司、大连通世泰公司、浙江春天门业公司先后委托上海跃通公司根据各自木门生产工艺要求研发各类木门专用设备。
上海跃通公司先后开发出了用于门扇和门套加工的15种数控设备,这些设备采用活动工作台、随动压紧、快速测量、均分切割、自动纠偏等先进技术,实现了定制条件下木门柔性自动化生产,大幅度提高了劳动生产率、提高了加工精准度、减少了对劳动者技能的依赖。上海跃通公司借势实现产品结构调整,成为我国知名的木门设备专业制造商。今年又按照定制生产的要求为北京TATA、沈阳3D等木门企业设计出了门扇柔性生产线, 运用基于条形码和网络数据库技术,实现了木门加工信息的自动采集和生产过程中的数字化管理。
我国木门业推进定制条件下木门自动化生产的速度是惊人的,上海跃通公司的资料反映,短短3年多时间,选购上海跃通公司数控木门设备的企业达到500多家,全行业选用国产数控木门设备的数量快速增长,远远超出了进口设备的数量。研究总结这一进程,可以让木门生产企业和木门设备制造企业获得很多启示。
1) 批量定制能力是我国木门自动化的普遍要求。我国木门业自动化姗姗来迟的原因,是定制模式下不易推进自动化大批量生产;欧洲先进设备进入我国后普遍“水土不服”的原因,是难以适应按个性化定制的要求;我国木门机械制造企业开发出的木门装备有的无人问津,有的迅速走俏,主要区别在于“柔性”满足定制需求的程度。由此可见,大批量、低成本、高质量、高效率地生产定制产品是我国木门自动化的普遍要求,是木门企业自动化抉择的重要因素,也应该成为木门装备制造企业设计开发的持续追求。坚持这一研究方向,满足这样的基本要求,我国的木门自动化才能真正形成自己的特色,形成市场竞争力。
2)产业链协作是我国木门自动化的必要条件。自动化是对原有生产方式的颠覆,对工艺、材料、设备、标准件、辅料、粘合剂、环境、专业水平等很多资源要素都会提出新的要求。木门企业自我武装的想法和做法固然会因缺少设计制造经验和能力而事倍功半,甚至劳而无功;设备制造企业闭门造车也会因缺少对木门加工工艺等实际需要的了解而“中看不中用”;同时,如果没有材料、配件、辅机、控制等供应商的协作配合,自动化也只能是低水平功能整合,不可能实现真正的创新突破。上海跃通公司的数控门扇孔槽加工机、门框锯钻机和门框孔槽加工机是大连通世泰公司和北京霍尔茨门业公司委托开发的,门扇柔性生产线是在北京TATA、沈阳3D、四川星光等木门企业的工艺流程基础上经优化设计而成的,这些木门企业明确提出工艺要求,甚至参与设计任务的讨论、修改,参与试制、检验,不少配件供应商也参与了攻关和创新,正是这种产业链的参与和推动,才使得上海跃通公司的自动化木门设备凸显“接地气”的优势,在行业内迅速推广。
3)劳动力红利衰减是我国木门自动化的历史契机。我国正处于劳动力结构调整的时期,人口红利快速衰减,劳动力成本进入上升通道,加上新生代择业观念的变化,使得原本属于劳动密集型的木门生产企业普遍面临着人力资源补充和管理的困扰。劳动力状况的这一变化趋势本来是行业集体面临的严峻挑战,但却令人惊喜地催生了自动化设备替代人工劳动力的巨大发展机遇,使得产业技术装备升级的经济性拐点迅速到来。未来的发展趋势已经明朗,以人为主的生产模式,将逐步被以自动化设备为主导的模式所取代,后者高品质、高产出、低成本和便于管理的优势必将成为企业新的竞争力。在这样的历史机遇面前,行业新的一轮洗牌不可避免,新的优胜劣汰将全面展开。
4)先进制造技术是我国木门自动化的推进动力。近年来,我国木工机械制造技术紧随世界技术进步步伐快速发展,三维CAD设计、虚拟制造、虚拟组装、运动仿真等现代设计手段的使用大大缩短了设计周期,提高了设计质量;各类金属切削机械加工中心的运用,使得复杂、精密的设计要求在制造加工中得到充分保证;各种基于计算机和网络技术的现代化标准技术、信息技术、测量技术、控制技术、管理技术,使得在传统制造条件下无法实现的精密制造、智能制造、柔性制造、高效制造等轻松实现,使得批量生产和个性化定制这对原本的矛盾对立面得以统一。正是这些现代技术的日益成熟和普及,推动着我国木门自动化生产的快速发展。
        3  木门自动化生产抉择应考虑的问题
木门自动化生产抉择事关企业竞争力和发展方向,应审慎考虑,科学决策。
  1)通用加工设备与专用加工设备的抉择。专用加工设备与通用加工设备相比,在质量、效率、安全等方面的优势毋庸置疑,但由于生产规模、企业发展阶段、经济实力、设备的实际使用价值、劳动力成本上升的渐进性等因素的影响,使用木工通用设备生产木门的情况在我国木门行业还会继续存在,企业要根据自身产品、产能、资源、目标等实际情况,有计划地逐步添置更新专用加工设备。要防止两种倾向,一是不顾自己的资源条件,跟风般的一拥而上,可能事与愿违,欲速则不达;二是因循守旧,舍不得淘汰传统设备,抓不住新机遇,可能将在新一轮优胜劣汰竞争中落伍掉队。
2) 刚性自动化生产和柔性自动化生产的抉择。刚性自动化设备与柔性自动化设备都适合于规模较大的企业,两者相比,前者虽有不适应定制化生产的致命不足,但也有成本低、故障少、产量大的优点。企业应该从自身的产品结构出发进行抉择,由于刚性自动化设备难以生产定制产品,而柔性自动化设备可以生产标准产品,所以,以工程门为主的企业可以选用刚性自动化设备,而以市场定制为主的企业适合选择柔性自动化设备。由于柔性生产设备工艺性强,设计制造要求高,购置成本高,在选购前应对设备供应商的设计能力、装备水平、市场信誉进行考评,辨清“李逵”与“李鬼”;在选择柔性自动化设备时还要着重考虑设备是否具有自动检测、自动识别、自动调整等功能,以保证柔性名副其实;同时还要注意设备配置的电、气、数控元器件的品牌,以保证设备运行的稳定性和可靠性。
3)单工位多工序与多工位单工序设备的抉择。自动化木门加工设备的结构设计主要有两种思路,一种是采用单工位多功能的结构,在机器的一个工位上,通过自动更换各种刀具对该工位工件的多个部位进行锯、铣、钻等多个工序的加工,比如加工中心;另一种是多工位单工序的结构,在机器上设置多个工位,每个工位只对工件的某个部位进行加工,如直线封边机,甚至一台机器只对工件的某个部位进行加工,如五金件孔槽加工机。这两种类型的机器各有长短,前者单机功能多、柔性好,购置费用也相对不高,但换刀、空走刀等非有效切削时间过长,生产效率低,比较适合打样、试验或小规模生产;而后者虽有明显的效率优势,但单台机器的功能单一,配齐整套设备的购置费用较高,比较适合工艺相对成熟的大规模生产。企业应根据自己的设计产量、发展规划、经济承受能力对设备进行选择。
4)单机自动化设备与组建自动化生产线的抉择。我们平时所说的木门自动化设备一般指自动化单机,它的优越性在于减轻劳动强度、减少对劳动者技能的依赖、提高加工精度和可靠性、提升效率;而木门自动化生产线则是在自动化单机的基础之上,按照工艺需要设计流程,按照目标产量配置主机、按照现场条件规划流向,配以装卸、输送、翻转、旋转等自动辅助设备,通过计算机集中控制,按一定节拍在各节点上有序作业的成组设备。它不仅能减轻劳动强度、提高加工精度、可靠性和提升效率,而且还能大幅节省人工、降低物流费用、减少安全事故、加快生产周转、避免周转过程的质量损失。
单机自动化还是生产线自动化的投资决策主要取决于企业的市场判断、管理水平以及投资能力。由于生产线比单机产出效率更高,所以产量越大的企业组建生产线的经济价值越大;由于生产线效率不取决于最快的主机,而取决于最慢的主机,所以生产线上各主机的效率均衡更重要;由于生产线的柔性要求和配套管理要求比单机高,往往需要条形码管理、ERP管理作支撑,所以管理基础越好的企业组建生产线会越顺利;由于生产线比单机的投资更大,所以投资能力也是很重要的考虑因素。
这里需要指出的是,木门的专业性较强,工艺相对复杂,工序也较多,国际上鲜有能够提供全套木门自动化所需设备的生产企业,加之我国木门业单机自动化研究和推广的时间还很短,建立完整生产线所需的品质可靠的自动化单机品种尚不齐全,所以我国木门企业全过程自动化流水制造目标的实现还需时日,上海跃通公司已经通过成果鉴定的班产300樘柔性门扇生产线也只是规方、封边、雕刻、五金件孔槽加工等机加工工段的生产线 ,可见,分工段的自动化生产线是短期内难以逾越的阶段。
 

 
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