随着家具与建筑室内装饰装修的紧密结合、大家居行业的逐渐形成,信息技术、数字化转型和智能制造的逐步推进,以及个性化需求、大规模定制、柔性化生产的不断发展,家具消费需求已由成品家具转向定制家具、大规模定制家具、全屋(整装)定制家具等,再延伸到定制家居、全屋(整装)定制家居、集成家居(整体家居)、整木家居等。
现今,大多数定制家具(家居)企业已经意识到数字化是行业发展趋势,并引进了数字化设计、数字化生产、数字化管理等软件产品和设备。例如每平每屋的阿里的“每平每屋”,京东的一站式家居家装“京东家”,以及万科、碧桂园、华润等地产龙头通过自建建材生产基地、进入家居建材供应链以及与科技企业合作打造智慧社区、提供智能家居等模式,进入家居领域。欧派自研全流程信息化管理系统CAXA已经全面上线,并将持续投入进行优化;云峰新材拟募资约12.5亿元用于投资智能化全屋定制家居建设项目、研发中心及信息化提升改造项目和品牌渠道建设项目。
为实现规模化定制、柔性化生产和网络化服务等,家居企业必须实施数字化转型,通过数字化赋能家居产品的设计与制造一体化(图1)。
图1 数字化赋能家居产品设计与制造一体化
但数字化不是斥巨资就能一蹴而就的项目,对大多数家居企业来说,自建模式需谨慎,因为耗时长、收效慢而且有风险,折衷的方法是与第三方专业软件企业联合。参考推荐阅读:《什么样的企业需要做数字化转型?》
一、定制家居产品数字化设计的发展趋势
定制家居产品数字化设计的发展趋势将注重交互性、智能化、虚拟与现实融合、模块化、数据驱动和可持续性等方面的发展,以提供更加个性化和高质量的家居产品。
1、交互性增强
随着技术的发展,定制家居产品的设计将更加注重用户的需求和体验。数字化设计将更加强调与用户的交互,设计师将需要快速识别和理解用户的需求,以提供更加个性化和满意的设计方案。
2、智能化设计
数字化设计的智能化将使家居产品的设计更加高效和精准。通过利用人工智能、机器学习等技术,设计师可以自动化处理设计任务,提高设计效率和质量。同时,智能化设计也将使家居产品的功能更加丰富和智能,满足用户对舒适度和便捷性的需求。
3、虚拟与现实融合
设计师可以借助CAD软件、虚拟现实(VR)、增强现实(AR)等技术进行虚拟设计和模拟,通过三维模型的呈现,客户可以更直观地了解设计方案,并提出修改建议。设计师可以根据客户的反馈进行调整,直到达到满意的效果,更直观地预览和体验家居产品的设计效果。这种虚拟与现实融合的设计方式将提高设计的真实感和实用性,同时也将为设计师提供更多的创意和表现手段。
4、模块化设计
数字化设计将推动家居产品的模块化设计,设计师可以通过组合和排列不同的模块,快速生成多种设计方案,以满足用户的不同需求。这种模块化设计的方式将提高设计的灵活性和可扩展性,同时也方便后期维护和更新。
5、数据驱动设计
数字化设计将借助大数据分析技术,以数据为驱动进行家居产品的设计。设计师可以通过分析用户的行为和需求数据,了解用户的需求和偏好,从而为用户提供更贴心和个性化的设计方案。
6、可持续性设计
随着环保意识的提高,数字化设计将更加注重家居产品的可持续性。设计师将需要考虑产品的生命周期和环境影响,以实现产品的可持续性和环保性。
二、定制家居产品数字化设计的主要方向
随着计算机技术与信息网络技术的不断发展,数字化设计与制造技术的不断进步,以及用户个性化需求和大规模定制的普及与应用,定制家具(家居)产品数字化设计的发展趋势主要有以下方向。
01、基于产品族标准化和模块化的参数化建模技术不断增强
定制家居产品的设计,首先需要根据市场用户需求的调研分析和企业家居产品或产品族体系的规划构建,进行标准化和模块化设计,应用参数化建模技术,以搭建产品数据库或模型库。
其次可以再根据具体用户的实际需求(如室内户型、家居品类、材料、风格等),从产品数据库或模型库中调用模型或修改模型参数来配置用户需求的家居产品;同时,还可以进行非标模块的设计,既能够满足用户的个性化定制需求,又能够丰富企业产品数据库或模型库。
02、基于CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM一体化的产品数字化设计能力不断提升
数字化设计技术的应用是通过数字化设计平台(设计软件系统)将定制家具(家居)产品设计全过程的各个环节连接起来,并通过CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM一体化集成和并行协同,实现以数字模型和参数化的数据驱动进行快速便捷的产品数字化设计和数字化制造。
03、基于CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM与PLM/CRM/SCM/ERP/等集成的数字化设计与制造技术应用不断扩大
信息化改造和数字化转型实施完善的企业或工厂,除了一般具有CAD/CAE/CAPP/CAM/PDM之外,其软件还包括立足于产品生命周期管理PLM的前端三维设计与效果渲染,以及客户关系管理CRM、供应链管理SCM、后端生产拆单、高级计划与排程APS、制造执行系统MES、资源计划管理系统ERP和仓库管理系统WMS等软件。
在定制家具(家居)产品设计生产制造过程中,只有打造一个软件系统有效集成的数字化设计与制造协同管理平台,实现设计生产管理各软硬件之间的接口互联互通和无缝对接,才能充分发挥系统的集成应用功能,确保设计信息和数据共享的转换通畅,提高产品质量稳定性和降低订单出错率,从而使企业真正实现产品的数字化设计、数字化制造和数字化管理。
三、定制家居产品数字化设计的解决方案
1、定制家居产品数字化设计常用软件
家具或家居产品设计过程中使用的设计软件种类繁多,早期主要以单机(或二维设计)软件为主,现今的云设计(或三维设计)平台软件系统已得到广泛应用。
目前,定制家具(家居)产品常用的数字化设计软件除了AutoCAD、3DS Max、SOLIDWORKS等基础设计软件之外,还有酷家乐3D云、三维家3D云、圆方、TopSolid、ThinkDesign等三维设计软件和WCC、imos等拆单设计软件,以及其他专用的设计软件。
数字化设计深入生产及管理的各个流程,从设计到生产、从门店到工厂、从前端到后端,使企业既能满足用户个性化的定制需求,又能实现柔性化的大规模生产。
2、参数化三维建模技术
对于需求个性、品类多样、结构复杂、功能多变的定制家具(家居)产品,通常需要对设计方案或模型进行大量的修改和维护,但传统的三维建模技术构建的产品模型,其尺寸固定,不利于修改和编辑。
参数化三维建模是将产品或零部件模型中的定量信息变量化,通过运用模型特征参数来自动控制和生成三维模型,使产品或零部件的属性具有可变或柔性。
因此,应用参数化三维建模技术进行家具(家居)产品的设计,基于各种参数化辅助设计软件,通过简便地改变模型中的参数值(如几何参数、材料属性等),即能建立和分析新的模型,并能在模型视图窗口中直接进行模型参数的可视化修改或调整,从而提高定制家具(家居)产品设计建模的效率。
3、基于模型定义(MBD)技术
基于模型定义(MBD)是一种基于3D的产品数字化标注技术,也被称为产品数字化定义技术,是采用三维数字化模型对产品数字化信息(包括几何信息和非几何信息)的完整描述。
即将产品的设计信息和制造信息(如产品三维尺寸标注、结构信息及制造与管理信息等)共同定义到产品三维数字化模型中,从而取消二维工程图,使三维数字化模型作为协同设计、制造和检验等过程的唯一数据,真正让三维数字模型满足全流程的使用。
以减少设计部门与生产制造部门之间交流沟通的时间和成本,提高产品设计研发与生产制造的效率,缩短新产品上市时间,为企业创造更大的价值。
4、产品族标准模块库构建技术
在对家具(家居)产品体系分析或产品族规划的基础上,对整体家具(家居)产品进行拆分,对其零部件或组件进行归类。建立产品设计标准或规范,以及物料信息编码规则。依据成组技术和模块化设计方法,构建产品族矩阵、产品族标准模块库以及产品三维参数化模型库。
目前,定制家具(家居)产品还没有形成完整的标准规范,大多是各定制家具(家居)企业根据各自市场用户需求进行产品的梳理。通过模块化和标准化的方法构建定制家具(家居)产品的标准模块库或产品模型库,以便可以根据不同用户房型和面积,先从标准模块库或产品模型库中调取适配的基础模型,再通过模型参数的修改调整来匹配用户个性化定制的需求,这样可以降低设计与生产过程中的复杂程度,规范设计生产环节,有效缩短设计周期。
5、产品/场景虚拟现实VR技术
目前,VR技术的主要应用场景是用户选购定制家具(家居)产品的环节,或家具(家居)产品的虚拟展示等。其关键是需要大量的底层数据支撑和配套的设备,尤其是取决于前期的底层数据搭建,如需要采集和处理家具或家居产品的品类、尺寸、材质、颜色、功能、结构和工艺、户型、样板模型等信息数据,搭建产品数据库并通过参数化三维设计软件进行建模和贴图,以便生成产品数字模型,融合到特定建筑空间、户型室内或家居环境,实现定制家居或全屋家居虚拟现实的效果。
6、产品信息共享平台技术
产品信息共享平台技术又称数字化设计制造一体化技术。定制家具(家居)企业实现设计、生产、服务一体化的关键是确保产品设计、订单生成、订单拆解(拆单)、物料清单、工艺方案等流程信息的有效传递与交互,以及数据资源的一致与共享,需要建立产品信息共享平台,即数字化设计与制造管控软件系统平台。
目前,信息共享平台一般由产品设计软件、拆单软件、产品全生命周期管理(PLM)、产品数据管理(PDM)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、企业资源计划管理系统(ERP)、高级计划与排程(APS)、制造执行系统(MES)以及仓储管理系统(WMS)等数字化设计、数字化制造和数字化管理等软件构成。
在产品信息共享平台上,家具(家居)产品通过设计软件完成产品数字化设计(设计图、效果图)和即时报价,生成用户订单,并对零部件加工信息进行定义;然后应用相关的拆单软件对订单进行处理,获取物料明细清单,导出产品加工信息及参数;
再通过ERP系统软件,与设计软件、拆单软件、APS的对接,同步交互数据,确保CAD与CAM信息共享和传递,并优化工艺路线,连接数控加工设备(CNC)进行数字化生产;同时,设计信息通过ERP系统与车间制造执行系统MES及仓储管理系统WMS,实现订单生产、过程管控、分拣包装等的信息交互和数据驱动,从而实现数字化设计拆单、生产加工、订单服务的一体化。
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撰稿:成都恒睿
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