关于推动木工企业的智能制造和实现转型升级的话题，相信业内人士都耳熟能详。但目前来看并不是所有的家具制造商及零配件与辅料生产商都成功地往智能化方向转型，尤其是对于中小型企业而言，在没有足够的资金引进国外先进设备的情况下，升级转型实属困难。再加上两年前新冠疫情的突如其来，直到现在还对众多企业的生产和产品销售活动产生了负面影响。实现智能化生产、设立智能工厂、优化产能、大幅度提升产品附加值等目标对于部分企业而言，可能还有很长的一段路要走。
但即使面临重重挑战，也并不意味着转型之路就此戛然而止。任何木制品的生产都会涉及多个环节，从锯切、铣削、开榫，再到封边、涂装、贴面等工序，每一个步骤都有往智能化方向改进的空间。当然，如果把这些工序都分别独立进行，制造一件木制品的累计成本并不是一个小数目。木工制造企业可以一方面只负责运行自己擅长的领域，例如涂装企业只需研究如何高效喷涂、提高产品表面质量即可；不过倘若客户的要求是在短时间内获得目标成品，引入设计制造一体化的智能制造设备是更好的选择。
本文将浅谈木工制造企业升级转型与实现智能制造的必要性和必经之路，以及在木制品的各个主要生产环节中利用智能化手段的可能性，力求能够为面临转型困境的企业提供一定的帮助。
智能制造的必要性和时代背景
早在2015年的时候，中国国务院总理李克强就在全国两会上作《政府工作报告》时首次提出“中国制造2025”的宏大计划。该计划旨在于推动制造业由大变强，尤其是要在技术含量高的重大装备等先进制造领域勇于争先。其主线是体现信息技术与制造技术深度融合，落实数字化网络化智能化制造。
详细解读这项国家计划的内容，可以发现加快制造业转型升级，全面提高发展质量和核心竞争力的方式已经清晰罗列，包括提高国家制造业创新能力、推进信息化与工业化深度融合、强化工业基础能力、加强质量品牌建设、全面推行绿色制造、大力推动重点领域突破发展、深入推进制造业结构调整、积极发展服务型制造和生产性服务业、以及提高制造业国际化发展水平。另一方面，“中国制造2025”计划还要求国内制造企业由要素驱动向创新驱动转变；由低成本竞争优势向质量效益竞争优势转变；由资源消耗大、污染物排放多的粗放制造向绿色制造转变；由生产型制造向服务型制造转变。木工家具行业作为制造业的一部分，只有往这项政策制定的方向努力，才能够把握时代要求，顺应时代潮流。
与“中国制造2025”合作对接渊源已久的德国“工业4.0”概念，更是早在2013年的汉诺威工业博览会上正式推出，其本意是提高德国工业的竞争力，利用物联信息系统（全称Cyber—Physical System，简称CPS）将生产中的供应，制造，销售信息数据化、智慧化，最后达到快速，有效，个人化的产品供应。而随着工业4.0进入中德合作新时代，中德双方签署了《中德合作行动纲要》，在中国应用“工业4.0”的概念对于制造企业而言甚至是未来几十年的国家经济发展都具有了重要意义。
设立智能工厂，全面研究智能化、网络化生产系统及过程，打造智能物流，通过互联网、物联网、物流网整合物流资源，充分发挥现有物流资源供应方的效率，扩大人机互动以及3D技术在产品生产过程中的应用范围，是“工业4.0”和“中国制造2025”讨论的共同主题。更加重要的是，据了解，这两项计划都特别注重吸引中小企业参与，力图使中小企业成为新一代智能化生产技术的使用者和受益者，同时也成为先进工业生产技术的创造者和供应者。近期在国内，为了帮助中小企业实现这些目标，渡过经营难关，国务院总理李克强已经在国务院常务会议上指出要实施减税降费政策向制造业倾斜，加大研发费用加计扣除、增值税留抵退税等政策力度，支持企业科技创新和传统产业改造升级，扩大制造业中长期贷款、信用贷款规模，与此同时加大鼓励大企业带动更多中小企业融入供应链创新链。
很明显，如今国内外都在鼓励制造企业尽可能使用先进制造技术和网络技术，努力实现智能制造和升级转型，而且国家也为资金紧张的中小型制造企业提供了利好政策。不过对于部分木工制造企业而言，在实际落实的过程中，还是会面临一些难点，例如在哪些方面、哪几个环节可以利用智能化手段；在成本有限的情况下，可以通过哪些方法既达到智能生产的目的，又不会“耗费”太高。下文将针对这些问题进行初步讨论。
可实现智能生产的环节
上文已经提到，一件木制品从原材料到最终成品的过程会涉及多个环节，每一道工序都有往智能化方向转变的可能性。尤其是对于无法提供全套生产解决方案的中小企业而言，可以在有限的成本范围之内在自身擅长的领域中做出突破和改变。
（1） 通过自动化锯切生产线裁切原材料
事实上，目前在国内仍然有不少木材锯切厂家为了降低成本，依靠人工进行木材锯切工作，或者使用传统的带锯机、圆锯机、锯板机等。由于在国内材料锯切行业起步较晚，一直以来与发达国家相比存在着很大的差距，所以传统手工锯切设备覆盖面相较于全自动、智能化锯床更为广泛。
据了解，传统带锯机机床结构比较简单，还需要手工操作进料出料，不仅有一定的安全隐患，还会降低生产效率，导致加工精度欠缺。长期以往，倘若木材锯切企业一直不愿意转变去使用新智能技术，除了渐渐地无法满足客户的要求，国内锯切行业的技术水平只会与国外的差距越来越大。
如果能够在传统的带锯机、圆锯机和锯板机等锯切设备中加装自动进料器或自动卸料装置，便是往智能锯切方向转变的一个良好的起步，这样可以大幅度节省人工搬运材料的时间。工作人员在材料锯切的过程中主要起到的是辅助管理作用。而如果要进一步提高锯切材料的效率，也是将这道工序变得更加智能化的关键，就在于采用自动化、智能化数控锯切设备。数控锯切设备采用的是先进的变频电机驱动，工作人员只需在CNC数控系统人机界面中输入参数，设备收到指令后就会自动根据要求控制进料与下料的数量和时间，以及锯条速度、材料进给速度、夹紧力等，而且上料机、出料机、数控切管机、排料架、去毛刺机、超声波清洗机等模块也会立刻有序自行工作。整个锯切过程几乎无需人工参与，便能达成精准锯割的目标。
（2） 使用全自动数控钻孔机和开榫机代替手电钻等工具
与传统锯切、裁切工艺一样，需要完全手动的开榫机、钻孔机、手电钻等工具设备都存在安全隐患。工人需要先用一只手稳定住材料，再使用另一只手控制工具的方向和力度进行开榫、打孔，显而易见的是，稍有不慎就会误伤手指，而且效率非常低。对于无法引进全自动钻孔机和开榫机的企业而言，使用半自动式钻孔设备和开榫机也是不错的选择。
首先，半自动式的钻孔设备主要由手动传递机构、轴向进给机构、导向机构与间隙调整机构等几个部分构成，在打孔时仍需要手动辅助，例如将控制柜上的选择开关打在手动位置，点击触摸屏上相对应的启动和停止按键后设备即开始或停止相对应的动作，遇到紧急问题按下急停按钮可让设备停机，为安全工作提供了保障；开榫机按榫头结构类型和用途可分为多种类型，常用的包括直榫机、圆榫机、燕尾开榫机、箱型开榫机和梳齿开榫机等。其中，直榫开榫机即使不是全自动设备，也可进行切削、锯削和铣削榫槽等作业，这意味着一台设备可以同时完成锯切、铣削、开榫等多道工序，有效提升了加工效率。
当然，自动钻孔机和全自动开榫机的功能性更加齐全：高速、高精度、高端的电脑钻孔机不仅能全自动上下料，其电脑系统可实时监控钻嘴保护系统，一旦出现卡料、空料、参数错误的情况就会马上触发报警系统，相比半自动式钻孔机更加安全。关键是其驱动系统采用了高精度数控马达，精度很高，运行平顺，误差更小。有部分数控钻孔机带有六轴五联动数控系统，即数控机床的操作系统支持的轴数达到六个轴，其中有五个轴可以同时移动达到联动，另一个轴为附加轴，配合电脑程序，能够实现多孔、高低孔、通孔、盲孔等多种目标效果。同样的，全自动开榫机也是多功能的，可实现自动上料、两端开榫，在人机对话的数控系统中选择菜单，之后再输入参数要求，即可轻松实现制榫的三维加工。
（3） 只有自动封边机才能确保封边质量
如今，木制品的外观和耐用性是深受消费者重视的，其中涉及的“封边”也成为了必不可少的工序之一。封边机根据自动化的程度分为手工封边机、半自动封边机和全自动封边机。尽管在具体生产过程中究竟选择哪种设备，一般取决于目标产量，但只有全自动数控封边机才能够保证封边质量。
一般而言，即使性能不是非常出众的封边机，只要它是全自动式的，它就可以完成封边所涉及的全部工序：包括预铣——处理板材端面，避免精密锯的瑕疵；涂胶封边——使板材和封边材料的双面涂胶均匀，增加封边材料与工件之间的粘合度；精修——确保经过修边之后板材的上下面平整光滑，同时去除掉板材封边条上下剩余的封边材料；刮边——能够消除修边时因非直线运动的切削进程所造成的波纹痕迹；此外，全自动封边机还包括预热、抛光、开槽、贴边等其他功能。如果是高端智能化数控封边机，其发动机与履带、涂胶辊与送带辊还能够配合协调，灵活地配置工位，自动确定好尺寸，输送数据并编码，对板材双端同时进行封边，以及确保封边平整、涂胶均匀，免去人工检查和再修正的烦恼，由此实现优质的封边工艺效果，制造出视觉美观的高档家具。
（4）利用智能化手段改良表面处理工艺
影响木制品外观的另一个重要因素是表面处理环节。近几年通过技术引进并与国外技术合作交流，中国国内的静电喷涂、热喷涂技术、粉末喷涂等技术已经得到了研制和推广，尤其是UV光固化涂装方式，通过紫外线的辐射，使涂料交联、结膜并固化，相比传统采用加热方式固化的热固化喷涂方式，其固化的成功率比较高，UV光固化涂装生产线优势更为明显，可以减少能源浪费和废料的产出，在涂装过程中不会有溶剂的挥发，为成品的环保性提供了保障。
当然，无论喷涂工艺如何，更主要的还是要扩大全自动涂装流水线的应用范围。智能化全自动喷粉或喷涂系统，能够确保喷粉时基材表面被全覆盖且漆膜和膜厚是均匀的，有效稳定喷涂质量，同时还能实时监控全流程的产量和耗材，在减少人工成本的同时也能控制住原料的花费。利用电器或喷涂机器人自动控制进行喷涂将是未来传统涂装企业改进、转型的方向。
此外，对于有贴面要求的产品，使用短周期贴面自动生产线也非常重要。部分优质的短周期贴面热压机比过去传统的设备结构多增加了干燥结构，能够快速烘干基材上喷涂过后的漆面，避免经过喷涂后的漆面因触碰到外物而被破坏，然后根据设定的压力和热压工件的尺寸，自动确定压力的大小和施压的范围，再将材料自动运输至连续式压机进行贴面，整个过程大幅度缩短了热压时间，有效提高了贴面效率。
生产管理方法也需要引起重视
想要实现智能制造和升级转型，除了技术和设备需要跟进，生产管理方法也不容忽视。近几年，不少管理理念先进、生产管理效率较高的企业都提前一步落实了智能化生产与转型升级。
其主要原因在于运用先进的管理模式及生产方式，能够督促企业管理层不断寻求高速有效的方法来提高产品质量和运作效率，加快走向智能制造时代的步伐。生产管理的目的就在于做到投入少 、产出多，取得最佳经济效益，这对于中小规模的企业而言更为重要。
生产管理的内容涉及方方面面，包括计划管理、采购管理、制造管理、品质管理、效率管理、设备管理、库存管理、士气管理及精益生产管理这九大模块。对于时间、精力、成本有限的木工制造企业而言，可以通过引入性价比较高的生产管理软件来实现以上提及的多方面管理。特别是企业资源管理系统（ERP）、制造企业生产过程管理系统（MES）、生产设备和工位智能化联网管理系统（DNC）、工装及刀夹量具智能数据库管理系统（Tracker）等生产管理系统对于木工企业的智能化发展尤为重要，生产制造商借助软件能够精确高效地了解生产速度、生产质量、人工的业绩、设备运行等情况，这样才能够在更短的时间内降低生产成本、优化产品质量、了解企业的发展现状与未来需要改进的方向。
