淺探家具業大規模定制的設計方法

困擾目前國內家具業和整個制造業的難題是：小批量多品種與大批量生產之間的矛盾。在這個充滿個性化的時代，人們都在追求個性，強調個性，尊重個性，而在工業化的制造技術支撐下的制造業卻更適合高效快速生產大批量小品種的產品。當這種矛盾突顯出來時，業內開始尋找解決辦法--大規模定制成為一種必然，并迅速在制造業擴展開來。

大規模定制是企業采用技術和管理手段實現對每個顧客的個性化定制，而成本和時間同大批量生產相一致的生產模式。其所面臨和亟待解決的問題是：速度和成本。企業需要以高速高效的方式對市場需求作快速的反應，同時以低投入低成本來實現材料到商品的轉化。而產品設計階段的成本一般占到整個產品成本的80%，其開發時間也在整個產品生命周期中占相當比重，任何生產方式的成功都離不開與其相適應的設計方法。因此，尋找一種快速高效的設計方法顯得尤其必要。

一、大規模定制設計

大規模定制設計的概念是：采用并行流程圍繞產品族進行設計，以有效地滿足客戶需求。這種設計方法的目標是在產品設計的早期進行整體概念設計的同時，考慮范圍經濟性和批量經濟性，其重點是建立合理的產品族結構，同時完成一組產品的開發設計。

二、大規模定制設計方法

傳統的產品設計流程耗時時間長，而且產品的開發與設計同時進行。而大規模定制設計為了省時省力，就要把產品開發階段和設計階段相分離，在產品開發階段對客戶需求進行定位，分析已經擁有的客戶需求，預測未來的客戶需求，進行分析立項，建立產品族結構；快速設計階段則在產品開發階段的基礎上，運用并行流程，加強流程間的合作，在家具產品的模塊設計劃分和零部件設計中取得一致，盡量利用相同的設計成果，促進設計成果重用，快速實現隨時到來的客戶需求。

方法一：模塊化設計

實現大規模定制的基礎是零部件的標準化、規范化和通用化。家具大規模定制期望達到的目標是“構件=產品”、“構件+五金接口”。因此，以原材料利用率、工廠工藝技術能力、產品的種類及零部件特征的分析為指導，應用產品結構分析、零件分析、參數分析、編碼技術，對零件的使用頻譜進行科學合理的分析，為模塊的確定奠定基礎。

1、模塊化設計的含義

模塊化設計是大規模定制設計的方法之一。模塊是一些基本制造的基本單元，它具有通用性、標準化的特點，可以通過各種不同的組合裝配以實現產品的定制。模塊化設計是在對一定范圍內的不同功能或相同功能不同性能、不同規格的產品進行功能分析的基礎上，劃分出一系列的功能模塊，通過模塊的選擇和組合，構成不同產品，以滿足市場不同需求的一種設計方法。

對于現代家具設計而言，模塊化設計是一種行之有效的方法。模塊化設計是建立在模塊的定義與組織之上的，對特定產品和系統，模塊的劃分不是隨意的，它應遵循以下原則：

（1）產品族的劃分

對于模塊的確定，要以一個產品族為依據來劃分，對該產品族進行分析后，確定其中的模塊。

（2）設計制造中的重復性

模塊化設計的最終目的是實現大批量生產和制造，因此，其劃分要依據設計制造中的重復性來確定，出現和使用頻率高的確定為模塊。

（3）產品的全生命周期

進行模塊化設計的目的是縮短產品的開發設計時間，實現快速設計。模塊的劃分要能夠縮短產品設計的周期。

2、模塊化設計的優越性

（1）縮短產品的設計周期。

據統計，在設計過程中利用模塊化設計能節約50%的時間，這主要體現在兩個方面：在產品開發階段，設計人員可以利用大量系統中通用的模塊，通過標準模塊與非標準模塊的組合，創新產品，從而縮短了產品的開發時間；而在進行新產品的設計時，可以全部利用已有的模塊或增加少量的專用模塊來組合滿足用戶訂貨需求的品種。

（2）有利于降低成本，增強產品的競爭力。

大量的模塊進行批量生產，可對一批產品從開料到加工實現大批量生產，降低成本，減少廢品率。

3、家具模塊體系研究

家具的模塊，可以分為功能模塊、結構模塊、單元模塊。這種模塊在一個產品族或一個生產企業具有標準性、系統性、通用性的特點。板式家具的模塊有如下三個系統：

（1）標準模塊--標準單體（板式家具）

專用模塊--非標準單體（板式家具）

（2）標準模塊--標準板件（板式家具）

專用模塊--非標準板件（板式家具）

接　　口--五金配件（板式家具）

（3）標準模塊--標準單體、標準板件（板式家具）

專用模塊--非標準單體、非標準板件（板式家具）

接　　口--五金連接件（板式家具）

在上面的體系中，體系二更適合目前的中國板式家具行業。這種組合既符合快速設計需求，也符合生產自制造的持點，同時在一定程度和范圍上盡量滿足了客戶需求。

在設計中，對標準模塊進行借用，而對有美學要求的門板、屜面板進行特殊設計，在具體實施設計時，只需對非標板件進行造型設計和結構設計，而對于標準板件，從圖中進行調用即可完成。

此外，對于一個企業，可以建立自己的模塊化設計系統，例如抽屜、櫥柜的柜體等，盡量減少模塊的種類，從而降低制造的間接成本和供應鏈的成本。

這種模塊化設計的理念的引人，可以引導制造中的模塊化，使企業高效快速地對市場需求做出反應，實現大規模定制的生產模式，創造高收益。

方法二：成組技術設計方法

成組技術是一項把技術和管理緊密結合在一起的綜合技術。它可以應用于產品設計、生產制造和管理活動的各種環節，使整個系統合理化和現代化。成組技術主要是利用對千差萬別的各種零件的分類歸組，將具有相似特征或屬性的零件歸并成組，并建立供檢索和重復使用的信息和資源庫，或給出同一組的共性部分的標準或統一的工藝方法，目的在于在設計和生產中擴大相似零件的批量，降低因人為的差異帶來的重復設計、重復生產所造成的生產技術準備的成本，從而提高設計速度和生產效率，降低成本，取得相應的規模效益。

傳統的設計開發流程中，從立項調研、論證、繪圖、工藝準備、樣品制作、修改定型到生產，開發的周期時間長，而且設計人員70%的時間用在重復繪圖、改變圖樣上。因為對一個家具企業而言，產品的開發設計具有系統性和繼承性，因而已經生產和使用成熟技術、方法是十分寶貴的財富，在新產品開發設計中要應用這些技術方法。

成組技術的運用，首先要從產品的研發階段開始，擺脫傳統的設計開發模式，使產品設計實現簡單化、模塊化、標準化和快速化，使企業最大限度利用現有的資源，實現產品研發設計的合理性。

1. 成組技術設計模式

家具是零部件裝配形成的產品。一個企業根據內部產品零部件的屬性和圖形信息，建立相應的圖冊和圖形庫。圖冊和圖形庫的內容是所有產品的圖紙，圖紙按照產品的零部件分類編號，用于手工和計算機檢索使用。

設計人員根據總體設計要求，首先進行產品的檢索，查尋圖冊和圖形庫中系列產品資料，并將這些資料與新產品設計要求進行比較，確定出不需要更改、可以繼承和直接使用的部件圖，再通過部件檢索確定那些部件是可以通過局部修改而使用的部件圖，對于不能繼承借用的部件、修改的部件或需要進行創新設計的部件，分解成若干零件。按照零件的類別再去檢索有無直接借用的同類零件或僅需局部更改后便可使用的零件圖。這種直接借用圖紙的方法節省了重新設計繪圖的人力、物力、財力和時間，加快了設計速度，便于實現快速設計；對于需做局部修改而使用的部件圖、有關的生產工藝技術資料稍做修改即可使用，有的工藝可以直接沿用，比完全重新設計快了很多。節省的對間，可以直接用于需要工藝技術創新的關健部位或需要重新設計的零部件的開發設計。

2. 成組技術在CAD中的應用

計算機輔助設計（CAD）己廣泛應用于家具設計與制造系統。企業在原有CAD技術和基礎上，可以將部門間的CAD聯網操作，建立CAD工作站，形成本企業系列產品零部件的數據庫。在進行產品開發時，首先檢索數據庫，其流程是：查尋--繼承借用--修改設計--創新設計，依據流程分層完成產品--部件設計--零件設計，并將新產品的設計按照同樣的分類、標識、存儲的方法補充到數據庫，以備開發設計檢索使用。

方法三：面向并行工程的并行設計方法

并行工程是一種系統工程動態優化處理問題的方法。美國防務分析研究所（1DA）1988年2月提出：“并行工程是一種系統集成的方法，它采用并行方法處理產品設計及其相關過程，包括制造及支持過程，這種方法可以使開發人員從一開始就能考慮到產品從概念設計到消亡的整個壽命周期中的所有因素，包括質量、成本、作業調度及用戶需求”。以盡可能短的時間，盡可能低的成本，生產出質量盡可能好的產品，是在競爭日益激烈的市場經濟中求生存的唯一方式。

并行工程模式

并行工程是相對于傳統的串行工程而言的。一個新產品的問世要經過一系列的生產經營活動，這些活動包括：市場分析與技術論證--方案設計--工程制圖--工藝工裝設計--樣件試制--批量生產--銷售及服務。

在傳統的串行模式下，上述過程是一維串行的，先后有序的，在每個階段一般只有一個部門，每張圖紙只有一個人參與。比如，在設計完成審批結束之后，工藝部門才能收到工程圖紙，進行工藝工裝設計，這就勢必造成設計部門與工藝部門在產品設計工藝上的紛爭，反復修改，不僅使產品開發過程時間拖得很長，延誤產品投入市場的時間，而且不易保證設計質量。并行過程就是將產品開發的各個階段，盡可能同步進行，一張圖紙多人共同參與，從而可以縮短研制開發周期，提高產品的設計質量，降低成本，使得產品以最快的速度上市并一舉占領市場。

并行工程并不是要省去產品常規設計制造過程中的任一環節，也不是讓設計與生產重疊同步，而是要求從產品設計的一開始就有明確的全局觀點，一體化、并行地進行產品及其有關過程設計，密切設計與后續環節的聯系，注重設計、工藝、制造、服務全過程的全面質量和整體效益，尤其注重早期概念設計階段的并行協調。并行工程強調人員的集體協同工作，對人的網絡與電子網絡給以同樣的重視。并行作業的隊伍包括從設計、制圖、工藝、制造工程、數控和產品支持等眾多人員和部門，這些團隊成員共享數據是十分重要的。

（1）并行設計方法

并行工程的核心是并行設計。由設計協調組成并行工程模式的中心，對各個部門進行協調，達到在最短的時間內使新開發的產品上市的目標。

產品的設計包括產品的方案設計（完成產品從造型、結構、功能等的設計全過程）、技術設計、工藝設計等階段，在串行設計中，各設計階段依次進行，只有在產品樣品制作完成后才可以進入設計評價與修改，而應用并行設計的方法，在方案設計、技術設計、工藝設計等階段都及時反饋信息，修訂產品的設計方案，設計出適合市場需要的產品。

（2）串行設計與并行設計的比較

并行工作方法在概念的形成即產品的開發階段，顧客、供應商、評審人員、生產人員都參與其中，不斷的形成產品的信息，并及時反饋給設計人員。并行工作方法不僅節省時間，更重要的是，形成的產品集合了生產、使用、銷售、設計等所有相關人員的心血，更能適應市場，具有更旺盛的生命力。

在具體的工作模式上，串行與并行也有所不同。其比較如圖7。并行工程的工作中，方案設計階段同時考慮工藝設計，工藝設計階段又同時考慮加工制造，這樣使得每一步的工作都和企業的實際情況緊密結合，避免了串行工作中的開發階段不符合實際而造成的生產成本浪費等問題。

無論是模塊化設計、成組技術設計方法還是并行設計，其所達到的預期目標都是縮短產品開發周期，實現大批量生產和大規模定制。而且，設計方法都是以高科技為技術支持，離不開計算機的開發和應用。其更深遠的應用等待著我們的繼續探索。