夏學文 陳新生 范坤河 喻飛

摘要：隨著智能制造技術不斷發(fā)展，以紅木家具為代表的高端家具的設計方法、生產(chǎn)模式和經(jīng)營模式正發(fā)生著巨大的變化。本研究結合智能優(yōu)化算法、智能制造、區(qū)塊鏈等先進技術對高端家具的個性化定制與設計、柔性化生產(chǎn)、及產(chǎn)品溯源等幾個方面進行了分析了其在高端家具制造業(yè)的若干應用場景。并對這些技術在高端家具企業(yè)智能化升級過程中的可行性及優(yōu)點進行了討論。

隨著家具產(chǎn)業(yè)智能制造的快速發(fā)展，其銷售和服務將發(fā)生明顯變化。一方面，消費者對產(chǎn)品的認識將從“賣場+門店”的模式向“定制+VR虛擬”的形式轉變;另一方面，家具企業(yè)的核心競爭力將逐漸從依靠資源要素的低成本競爭，向提高產(chǎn)品科技含量和附加值轉變，其中高端家具尤為明顯。本文將從高端家具的個性化定制、優(yōu)化下料與柔性化生產(chǎn)以及家具產(chǎn)品的溯源等問題進行簡單闡述。

1. 個性化定制、設計

近年來，定制風的逐漸興起不僅是顧客的消費升級，更是體現(xiàn)其個性的回歸。當前的個性化定制家具的整個流程包括以下步驟：首先商家與顧客接觸，了解需求，然后設計師根據(jù)具體需求，并結合專業(yè)知識出設計方案，顧客確認之后下訂單。在整個過程中，顧客一般提供的僅僅是一個概念上的、抽象的需求。設計師在此基礎上對需求進行具體化，并將結果反饋給顧客?？梢钥闯觯瑐€性化定制的結果主要依賴于兩個因素：顧客對個性設計的具體化程度以及設計師自身的設計偏好。一般而言，顧客提出的個性化越具體、設計師對顧客個性化理解得越準確，則設計的家具越能滿足顧客的個性化需求。然而，現(xiàn)實常常是，顧客對自身需求的理解僅僅停留在概念階段，提供的常常是“歐式風格”、“簡約風格”等不準確的描述。同時，設計師根據(jù)自己對這些抽象的描述的理解給出設計方案了。因此，從某種意義上來講，設計方案在相當程度上體現(xiàn)的是設計師的“個性”。事實上，近年來在高端家具的個性化定制時，顧客希望能更多地參與到家具設計的過程中，通過“VR虛擬”技術不斷改進、優(yōu)化設計方案，實現(xiàn)真正的個性化定制。近年來出現(xiàn)的交互式進化算法為這種深度個性化定制提供了可能。

交互式進化算法是在進化算法的基礎上發(fā)展起來的一種新穎的優(yōu)化算法，其基本思想是在進化算法進行優(yōu)化的過程中引入人的主觀偏好，利用這種偏好信息指導算法的優(yōu)化過程。正是基于這一特點，交互式進化算法已成功應用于一些藝術品的設計中，如陶瓷制品、卡通人物等的交互式設計中。因此，我們認為可以將交互式進化算法與高端家具的個性化定制進行有機融合，其基本流程如圖1所示。

圖1. 基于交互式進化算法的家具設計與優(yōu)化過程

在利用該方法進行交互式家具定制時，一方面，客戶在家具模型迭代優(yōu)化設計過程中，通過可視化的方式將自己的偏好指導算法的優(yōu)化，不僅深度地融入了家具設計的核心過程，同時也充分體現(xiàn)自己的個性化需求;另一方面，設計師可將設計過程中涌現(xiàn)出的新穎元素納入到“家具基礎元素庫”，作為家具企業(yè)的知識產(chǎn)權，為企業(yè)未來的個性化定制提供了更為豐富的基礎素材，從而能有效提升設計效率。

2. 優(yōu)化下料與柔性化生產(chǎn)

要做好高端家具的定制工作，必須有相應的生產(chǎn)能力來保障，這種能力主要體現(xiàn)在精細化、高效化。當訂單量較大時，傳統(tǒng)的生產(chǎn)加工方式無法提供精細的下料方式和高效的工序安排。事實上，目前行業(yè)內所有已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模定制的家具企業(yè)背后都離不開智能制造的支撐[7]。

眾所周知，隨著高端家具的不斷升級，原材料也從最初的普通木制板材升級為高端木制板材、石制品板材、貴金屬板材等等，非標部件也越來越多。目前研究較多的是規(guī)則零件（如矩形）的排樣、下料問題，對非標部件的研究較少。常用的對非標部件的處理基本上是基于規(guī)則零件排樣處理的矩形近似方法和對不規(guī)則零件直接處理兩種方法，因此，作為加工階段的第一步，如何將這些高端原材料進行精細化下料是有效節(jié)約成本、提升企業(yè)競爭力的關鍵之一。傳統(tǒng)下料方式主要依賴于工人的經(jīng)驗和加工工藝，容易造成廢料過多、加工精度不高、耗時等缺點。因此，近年來一些學者開始將智能算法應用于高端家具的優(yōu)化下料。該算法和傳統(tǒng)方法不同的是，下料者無需具有豐富的排樣經(jīng)驗，只需要提供非標部件的形狀尺寸即可。實驗結果也表面，基于智能算法的排樣方法能得到更優(yōu)的結果，這一優(yōu)點在高端家具的大規(guī)模定制、設計過程中能顯著降低物料成本，提升企業(yè)的競爭力。

此外，大規(guī)模家具定制生產(chǎn)時，還需考慮的另一個問題是如何將安排零部件加工、組裝的工藝次序已達到縮短工時、提升加工效率的目的。現(xiàn)實生產(chǎn)中，不同零部件加工所需設備、耗時、加工次序各有不同。因此，在現(xiàn)有加工設備的條件下，如何合理安排加工、組裝的工藝次序對提升加工效率有著決定性的作用。一般而言，中小規(guī)模的生產(chǎn)可借助工人的經(jīng)驗或已有的自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)進行有效的工序安排。但面臨大規(guī)模生產(chǎn)或具有突發(fā)訂單時，這種方法的局限性就凸顯出來了。因此，近年來基于人工智能方法的柔性化生產(chǎn)加工方案已吸引了越來越多的加工企業(yè)的關注，家具行業(yè)也不例外。目前，像尚品宅配、索菲亞等定制家具的龍頭企業(yè)已成功引入了柔性化生產(chǎn)技術，能夠每天生產(chǎn)30多萬塊非標部件，生產(chǎn)效率是傳統(tǒng)模式的8～10倍。

3. 家具產(chǎn)品溯源

以紅木家具為代表的高端家具產(chǎn)品溯源不僅能滿足家具購買者對產(chǎn)品信息進行認證的需求，同時也是廠家進行品牌推廣、知識產(chǎn)權保護的需要。隨著信息技術的發(fā)展，家具產(chǎn)品的溯源從依賴圖片、視頻等技術發(fā)展成為以先進物聯(lián)網(wǎng)技術、自動識別技術、互聯(lián)網(wǎng)技術、區(qū)塊鏈技術為基礎的數(shù)字化溯源技術。通過這些先進的信息技術為每件高端家具建立一個獨一無二的身份碼以及溯源碼。身份碼和溯源碼的唯一性與二者間的互相驗證性保證了產(chǎn)品溯源的真實性和不可抵賴性。目前，作為國內雕刻之鄉(xiāng)的浙江東陽，很多紅木家具企業(yè)開始使用數(shù)字溯源系統(tǒng)，建立紅木家具的數(shù)字化身份碼，提升產(chǎn)品價值和企業(yè)形象，拓展企業(yè)品牌方面，走在了行業(yè)前面。

一般而言，家具廠家首先需將紅木家具的信息，如原材料、加工、檢驗認證等所有信息通過身份信息存入云服務，并且提供全網(wǎng)查詢。家具買家則可以通過手機掃碼或網(wǎng)絡查詢等方式對家具產(chǎn)品的規(guī)格、圖片、原料、原料產(chǎn)地、認證鑒定、廠家信息等進行全方位的驗證。家具產(chǎn)品數(shù)字化溯源的功能作用主要包括：

（1）有效杜絕假冒偽劣產(chǎn)品，以及杜絕一次充好產(chǎn)品，維護消費者權益。以紅木家具為代表的高端家具，不僅價格高，而且具有保值、投資、增值的功能，而僅依靠銷售人員的介紹是無法讓購買者真正了解產(chǎn)品的價值，也無法杜絕廠家的以次充好、售后抵賴等現(xiàn)象。而引入了數(shù)字化身份碼及溯源碼后，購買者不僅能隨時查詢到產(chǎn)品的詳細信息，而且還能避免售后的糾紛。因此有了高端家具溯源系統(tǒng)，不僅能有效杜絕以次充好的劣質家具危害市場，讓優(yōu)質家具真正體現(xiàn)其價值，同時還能維護消費者權益。

（2）成本低，信息化程度高，防偽技術先進。雖然每件家具的溯源碼、身份碼僅需幾分錢，但卻包含了豐富的產(chǎn)品信息。由于溯源碼、身份碼由系統(tǒng)生成，并通過多重加密后存儲在云端，因此不僅能有效防止假冒，同時還能避免買賣雙方的違約、抵賴行為的發(fā)生。因此，家具的溯源技術不僅為企業(yè)打擊盜版假冒提供了有力的技術支持，同時也規(guī)范了交易雙方的行為。

（3）充分發(fā)揮移動互聯(lián)，促進企業(yè)品牌價值提升。通過物聯(lián)網(wǎng)技術、區(qū)塊鏈等現(xiàn)代信息技術的應用，不僅讓以古老的紅木家具為代表的高端家具行業(yè)也具有網(wǎng)絡特性，便于傳播和推廣優(yōu)質企業(yè)的實力以及高端家具產(chǎn)品。同時，也能更好的服務更多的消費者，促進企業(yè)進一步的發(fā)展。

4.結束語

人工智能技術在高端家具制造業(yè)領域的深度融合使該產(chǎn)業(yè)在設計、銷售和服務等方面發(fā)生著顯著的變化。本文從大規(guī)模定制下高端家具的個性化定制、設計、柔性化生產(chǎn)、產(chǎn)品溯源等幾個方面對高端家具企業(yè)的智能化升級之路進行了簡單的討論?？梢灶A見，高端家具企業(yè)的戰(zhàn)略核心將是產(chǎn)業(yè)的智能化升級，這不是家具行業(yè)發(fā)展的必由之路，同時也是木材資源可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

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作者簡介：夏學文，1974.8，男，湖北省孝感市，漢，博士研究生，教授， ?研究方向：人工智能及其應用;陳新生，1953.1，男，福建省漳州市，漢，大專，中級工程師，研究方向：現(xiàn)代家具智能生產(chǎn)設計;范坤河，1982.5.17，男，福建漳州，漢，大專，中級工程師，研究方向：現(xiàn)代家具智能化設計;喻飛，1981.12.02，男，湖北省鐘祥市，漢，博士研究生，副教授，研究方向：智能計算與應用