| 成果名称: | 板式家具开料装备智能化关键技术及其应用 |
| 完成单位: | 南兴装备股份有限公司,东莞职业技术学院,东莞华信智能技术有限公司,广东华中科技大学工业技术研究院,南兴装备（韶关）有限公司 |
| 主要人员: | 王石,肖志群,秦振伟,孟岩,周晓晓,郭飞,董慧涛,卞建勇,李国臣,梁浩伟,朱海平,罗必凡,郭朝元,邱中风,曹梦莲,彭勇,祝衍军,丁度坤 |
| 介绍: | 一、课题来源与背景 随着我国人民生活水平显著提高，人民群众对于家具的需求趋向于个性化、定制化方向发展，板式家具生产模式也从单一常规设备也发展至具有信息化、智能化的分段式自动化或整体解决方案。为此，板式家具装备行业迫切需要实现智能化生产模式，解决生产过程中出现的板材利用率低、生产效率低、生产管控难等行业共性问题，满足智能化时代需求。板式家具开料生产线智能制造关键技术及应用是南兴装备股份有限公司、东莞职业技术学院、东莞华信智能技术有限公司、广东华中科技大学工业技术研究院、南兴装备（韶关）有限公司共同研发的项目，属于国家重点支持的先进制造与自动化--先进制造工艺与设备--高档数控装备与数控加工技术，研制时间从2016年01月至2018年12月。 二、技术原理及性能指标 本项目根据板式家具以个性化定制设计、规模化生产、物流配送、现场装配等为主要生产模式的特点，针对板材利用率低的技术瓶颈问题，开发了板材开料优化AutoCUT工业软件、板材锯切控制的CAM软件AutoSAW、板材数控切割的CAM软件AutoCNC；AutoCUT自主研发了锯切算法、极限算法、规划算法等，实现了以AutoCUT为优化计算，AutoSAW、AutoCNC分别进行设备控制开料的板材开料优化与制造执行系统，能够为家具行业求解优化开料方案，实现接近90%材料利用率；针对生产效率低的技术瓶颈问题，首创拼板交错锯切技术,通过设计双推手、双横梁、活动夹钳等结构，增加独立导向、水平推块及控制装置，实现两张原板并行锯切，实现产能提升40%；针对生产管控难的技术瓶颈问题，基于二维码等物联网标签技术，开发了板材开料设备自动贴标签装置，将板件加工信息编码附着在板件上，设备和生产线上安装二维码读取装置，通过边缘计算终端连接网络，实现定制加工板件的并线混流全自动生产和云端监控与追溯。 三、技术的创造性与先进性 （1）开发了板材开料优化AutoCUT工业软件，该软件采用了自主研发的锯切算法、极限算法、规划算法等，实现锯路损耗、锯切时间、修边避障等因素的优化计算；与AutoSAW、AutoCNC软件匹配共同形成板材开料优化与制造执行系统，实现接近90%材料利用率。系统软件算法分为二层：下层实现锯切优化算法和嵌套排版算法，分别面向板式家具批量订单和定制订单；上层实现数学规划算法调用下层算法整体求解。针对板材开料锯装备采用锯切优化算法，针对CNC开料装备采用嵌套排版算法。开料优化与执行分为三大软件：AutoCUT软件完成核心开料优化和排产功能，AutoCNC软件完成嵌套和异型布局；AutoSAW软件完成锯切布局的分解和工艺优化,从而实现数字化引领的生产过程。 （2）行业首创拼板交错锯切技术,通过设计双推手、双横梁、活动夹钳等结构，增加独立导向、水平推块及控制装置，实现两张原板并行锯切，实现产能提升40%。南兴双推手锯切装备配合优化软件排版后、再通过CAM软件进行优化分解锯切步骤，在不需要明显增加硬件的情况下，使得单台开料锯的产能提升40%。后上料双推手裁板锯装备实现了多项装备创新，包括双推手、双横梁、活动夹钳、后部上料、全自动贴标等机械结构,下位机基于PLC +工业总线驱控一体数控系统、上位机基于“AutoSAW智能锯”锯切优化与控制系统，可通过排版软件和锯切优化软件进行数据运行仿真，CAM软件将装配图导入进行排版、锯切路径分解、实施切割全过程。 （3）创新性构建板件感知与设备物联系统。基于二维码等物联网标签技术，开发了板材开料设备自动贴标签装置，采用双驱动机构，并配合旋转架，能够交替工作，实现在板件上加载加工信息编码标签，通过边缘计算终端连接网络，实现定制加工板件的并线混流全自动生产和云端监控与追溯。本项目在CAM软件的基础上做大做强设备边缘计算功能，设备不仅具备数据对接和人机交互等基本功能，还有记录、识别、跟踪、优化、统计、联机、评估决策等功能，可接入工业互联网交换和处理数据，逐步打破自动化和数字化之间的鸿沟，实现“数自融合”。 四、技术的成熟程度、适用范围和安全性 目前该技术已进入成熟阶段至产品化，具备较高的市场应用稳定性。该技术适用于板式家具装备行业，解决生产过程中出现的板材利用率低、生产效率低、生产管控难等问题，实现智能化生产模式。通过软件技术对装备进行监测分析，获取关键部件优化设计参数，可有效保证整机的稳定性与安全性。 五、应用情况及存在的问题 （1）本项目技术已经很好地解决当前开料装备生产过程中出现的板材利用率低、生产效率低、生产管控难等行业共性问题，目前装备已得到广泛应用并获得客户一致好评。 （2）进一步，还需要对本项目的控制技术、数据挖掘与分析、物料优化等方面开展深入研究，拓展至整条产业的应用。 （3）随着板式家具定制化市场的逐步扩大，家具的结构将更加复杂，材料将更多元化，对产品外观品质、结构柔性化设计的要求将会越来越高，未来要加强对家具前端设计、终端生产整体生产线应用研究。 六、历年获奖情况 “板式家具开料装备智能化关键技术及其应用”项目已获得2023年广东省机械工程学会科学技术奖二等奖、2023年广东省机械工业科学技术奖二等奖。 |
| 批准登记号: | |
| 登记日期: | 2025-04-02 |
| 研究起止时间: | 2016-01-01至2018-12-31 |
| 所属行业: | 制造业 |
| 所属高新技术类别: | 先进制造 |
| 评价单位名称: | 广东省机械工程学会 |
| 评价日期: | 2022-09-14 |
