定制家具企業為滿足不同客戶群體對于家具的不同需求，家具從材料， 尺寸，結構等方面達到多樣化，同一訂單中出現不同尺寸，不同顏色的板件要求。

按傳統的生產方式，以每個訂單為單位逐個進行生產， 不僅加大了車間生產的難度，而且降低了家具生產效率、材料利用率和工廠人員的浪費。

因此，如何正確合理高效的完成分揀作業是當代定制家具企業需要關注的問題。

智能分揀的技術分析結合當前定制家具企業的生產模式和分揀現狀，分析用分揀機器人替代分揀工人的優勢，為定制家具企業更好地打造智能制造車間，提升企業效益提供新的借鑒。

目前定制家具企業揉單生產模式下的分揀工序仍是由人工分揀來完成。揉單即不以客戶訂單為單位進行生產，而是將各訂單中的板 件進行拆分、揉和、歸納，進而進行批量化生產。

人工分揀作為定制家具生產的工序可解釋為將多個訂單中的板件經過開料、封邊、鉆孔 等工位統一生產后，由工人將板件按照訂單要 求進行分類，一個訂單的板件統一放在指定的緩存小車上，最后進行包裝出庫。在人工分揀的情況下會出現諸多問題。

 （1）分揀速度慢

分揀工人需要先對板件 進行掃碼后才能搬運，對每個板件進行人工掃 碼會花費大量時間，且效率不高。 

（2）錯誤率高

工人在掃碼中會由于存在 不可控因素，會出現板件“漏掃碼，錯分揀”的 情況，導致該板件的信息沒有上傳，PDA機無法顯示訂單齊套，導致花費時間找板件，或是板件不能正確地對號入座到相應的訂單，導致訂 單少板或者是多板的情況。 

（3）工人體力勞動消耗過大

人工分揀工人需要消耗大量的時間和體力去完成分揀工 作，分揀過程中檢查到板件問題還要進行反饋，生產效率低，出錯率高。

 （4）占用面積大

人工分揀需要的緩存區智能在地面，所以要占用工廠大部分的面積， 對未分揀完成的板件進行緩存，這樣會阻礙整 個生產車間的工作效率，提高生產成本。

目前，定制家居占據中國家居行業的主要 市場。越來越多的用戶選擇定制，給定制家具企業帶來利益的同時，也帶來了一定的挑戰。

自德國首次提出“工業4.0”，以及中國政府對智 能制造產業的重視與扶持下，家具制造業也面 臨著新的轉型機遇，打造“智能制造車間”已成為多數定制家具的發展目標。 

大多數定制家具生產車間在開料、封邊、 鉆孔等關鍵工序以基本實現半自動化。與人工分揀不同，在智能分揀系統和分揀機器人的作用下分揀人員從加工中心，將加工好和敲好膠 粒的板件分堆轉移至智能分揀緩存區，并使用 PDA掃描該分堆內的任一塊板件，系統記錄該 分堆的板件已經全部分揀，按此操作，直至上 分揀系統的板件批次全部齊套。

智能分揀是依靠智能識別技術，優化信息處理技術，是現代 定制家具企業完善工廠的生產秩序，優化產業 配置，走向智能化發展的必經之路。智能分揀系統可以有效解決目前人工分揀的種種問題， 提高工作效率，更有效地完成生產過程中板件搬運、倉庫中板件儲存的管理問題。

定制家具企業在利用智能分揀系統后可以降低人工分 揀因失誤帶來的出錯率，減少生產工人的工作強度，更有效的利用勞動力，大大提高工作效 率，縮短企業訂單生產周期，減少板件在緩存 區的滯留問題。

分揀系統運行需要相應的基礎機器設備以及信息采集和處理方面的軟件系統的綜合 運用，整個分揀過程才可以運行。

智能分揀設備的基礎設施也就是一些機械設備包括輸送 線設備、分揀設備、立體庫貨架等。軟件系統主要包括WMS系統、ERP系統以及MES系統等。 

輸送線設備是指可以將待分揀的板件 運輸至分揀區域的一套設備，一般是由升降平臺、滾筒輸送線、皮帶機、頂升移栽機組成的。

基于板件的重量都比較重，采用升降平臺可以較為輕松地將已加工完成的板件放至輸送線上開始分揀步驟，再由滾筒輸送線將板件運輸至分揀機器人處，并由分揀機器人進行抓 取和擺放從而完成整個分揀步驟。

由于滾筒輸送線只能作直線運輸，所以還需要用皮帶機、 頂升移栽機來進行水平和豎直方向的運送過 程，直至將板件送達到相應的位置。 

分揀設備也是分揀系統中的核心部分。它可將同一批次所有板件全部按初始訂單分類進行分揀，大大地提高了分揀過程的效率， 降低了人工分揀存在的錯誤率。分揀設備主要由分揀機器人和機械手臂組成。

由于板件大多是平面板塊而且又薄又重，一般不會考慮類似于蜘蛛手的分揀機器人。板式家具分揀過程中 所使用的分揀機器人需要具有較高的承受能力和靈活度，以便抓取板塊之后可以自由旋轉將板件放置存儲區域。所以一般采用六軸機器人 和機械手，鋼結構的固定底座保持機器人的穩定性。

六軸關節增加分揀機器人的靈活性，增大了活動范圍。機械抓手保障了抓取板件的牢固性，防止搬運過程中的板件的掉落。 

 WMS（Warehouse Management System）:倉 庫管理系統,是一種綜合運用的管理系統，從 計劃、設計、生產、檢測、包裝、出庫、售后等一系列過程的管控和檢測。

WMS具有數據準確、 定位精準、掌握實時情況、信息記錄詳細等特 點，在最后的分揀過程中大大地提高了分揀效率，增加了空間利用率，降低失誤。

ERP（Enterprise Resource Planning）:企業資源計劃系統，大多數企業使用的管理信 息系統，位于上層計劃管理層。主要是對企業的所有資源進行優化管理使企業可以在激烈 的市場競爭中充分發揮其綜合實力，實現經濟效益最大化。

管理人員和客戶可根據ERP有效地跟蹤訂單的生產狀況，得到準確、實時的生 產信息。提高生產的效率，降低各種原因帶來 的不良影響，保證生產排產的可行性。

企業的 數據庫具有龐大的資源，拆單小組再將訂單進 行拆單的過程中，ERP系統將功能相似、工藝相 似、結構相似的產品進行分類，在根據板件的 加工流程、加工工藝等信息生成二維碼，以便后續的板件信息的上傳工作和分揀操作。

 MES（Manufacturing Execution System）：制造執行管理系統，面向工廠車間管理，側重于車間的作業情況，計劃的執行[8]。是連接上 層計劃層和底部控制層的中間執行層，有效地填補了計劃層和控制層之間的空隙。

MES通過 對工廠車間生產過程的實時跟蹤和分析進行 有效調度，將上層計劃層的訂單生產計劃進行 分析，再進一步分解、細化成加工指令下達到底部控制層，并由控制層來控制機器進行訂單的生產。

在整個生產過程中，MES利用數據采集和監控技術，可以實時了解訂單生產計劃，加 工設備運行以及產品加工狀況，并將此類信息 傳送至計劃層由管理人員檢測，管理人員可實 時進行檢測，一但發現異常立刻處理。 

由上層控制層ERP系統利用企業的大數據進行拆單作業，每個拆開的零部件都會在開料時生成獨特的二維碼，用于記錄板件的一些 基本信息。

在生產過程中，二維碼被掃描識別由計算機接受信息，WMS系統收到信息進行信 息的識別，通過將信息轉換成指令由PLC系統 接受控制智能上料機和分揀機器人進行作業。分揀入庫完成之后再由MES系統自動包裝數據 進行出庫任務。 

分揀工序作為定制家具生產工序中至關重要的一個環節，分揀的效率將直接影響家具 的生產效率和生產周期。

然而，人工分揀一直存在一定程度的錯誤率。因此，大多數定制家具企業變革生產模式也最先從分揀工序開始。 

尚品宅配起源于適用于裝修行業的圓方 軟件，而后利用自身的軟件優勢開始進入定制家具行業并迅速搶占市場，成為定制家具行業 一匹黑馬。

面對與日俱增的市場需求，尚品宅配再次順應時代發展的趨勢，建設尚品宅配智造基地，依托于機器人技術，轉變生產模式， 提升產能，縮短生產周期，實現智能制造。

 通過機器人技術及智能物流系統的建設使尚品宅配單日產能突飛猛進，實現了質的飛 躍，相較于過去有了近十倍的激增。在尚品宅配智造基地中，“互聯網+制造”被廣泛運用于各個工序。

利用機器人技術，尚品宅配實現了材料利用率由原先的85%左右到現在93%以上的 提升。通過分揀工序中利用機器換人，改變了過往人工分揀有較高錯誤率的情況，出錯率則從原先的30%左右下降到3%。 

原先分揀工序主要依賴于人工分揀，而人工分揀必然存在或多或少不可避免的問題。由于前期揉單生產，工人的錯誤分揀將直接導致一整個批次的訂單停滯，從而間接影響產品的交貨周期。

每一個訂單至少包含幾十塊板 件，進而一個批次的訂單則至少包含幾百塊板件。工人的一次的多揀、漏揀最嚴重可能直接導致整個批次的訂單需要重新分揀，同時板件的滯留會導致工廠生產場地緊張，影響后續訂單生產極大程度的影響產品的生產效率。 

正是由于分揀的錯誤率無法避免，而分揀工序又是定制家具企業產品生產工序中至關重要的一個環節，所以利用機器人代替人工分揀是企業降低分揀錯誤率的有效途徑。

尚品宅配選用安川電機機器人代替人工，避免了人工 生產的不確定性，降低訂單分揀的錯誤率，提高了生產效率。

在大家居時代，索菲亞率先建造“智能工 廠”，嚴格依照于德國工業4.0標準建設。作為工業4.0的實踐者，索菲亞利用機器人技術轉變 生產模式，集成各個生產工序，實現全智能化的生產模式。

無論是從最初的開料還是到最后的打包，索菲亞“智能工廠”實現全程不落地， 使人真正的從原先的生產者變為后來設備監督維護者。同時，智能工廠的落實為索菲亞降低了成本，提升了生產效率，爭取了更大的市場份額。 

由智能立體倉庫實現智能入庫，每一塊板材都有一個自己獨特的號碼，方便進行管 理；再對板材進行智能開料，通過識別板材號碼識別加工信息，反饋到開料機器人的控制系統， 由控制系統指揮機器人完成開料；然后開料好 的板材進入協調各個工序生產的緩存區域，通 過生產控制系統協調各個工段進行加工；之后再進入智能分揀系統，利用六軸機器人對板材 進行快速分揀，按照訂單要求進行碼垛。 

索菲亞的智能分揀系統利用六軸機器人 加上書本架式的儲存結構完成不同板件的分 揀。六軸機器人作為智能分揀系統的硬件通過不同板件特點對板件進行分類存儲，而書架式的儲存結構則作為分揀后板件的緩存單元。

立式的書架式存儲單元能同時緩存多個訂單，有 效的節約廠房空間，合理利用，協調各個工序， 同時又方便分揀機器人進行存取，協調機器人 作業。 

索菲亞“智能工廠”通過機器人技術，實現將各個工段連成一條產業鏈，統籌整個生產過程，縮短整個工序的等待時間，實現智能化 生產，大幅度的縮短交貨周期，贏得更好的市 場口碑。 

莫干山家居作為浙江升華云峰的旗下品 牌，主營板式家具。由于市場需求的持續增加 并仍有遞增趨勢，市場的倒逼使莫干山迫切需 要提升產能，縮短交貨周期；另一方面，人工分揀一直存在較高的錯誤率，長期在8%左右。因此，莫干山引進智能分揀設備，建設工業4.0 車間，以期提升效率，降低錯誤率，提升產能 。 

莫干山智能分揀系統由分六軸機器人、書 架式存儲單元、揀機器人抓手、庫存管理軟件、 緩存區、二維碼識別系統、頂升移栽機構、分 揀輸送線、升降機構、堆垛機、大板垂直庫、電 控柜等設備組成。

通過二維碼識別系統識別二 維碼，再由WMS軟件確定零部件放置的單元格， 再由機器人的分揀控制系統依據信息，將零部 件長短分開放置到相應的存儲位置。如遇故 障，部件則放入緩存區。 

莫干山分揀項目通過機器人項目旨在解決定制家具訂單70%板件分揀問題。通過WMS軟件共享ERP+MES數據，實現智能分揀板件。這些板件在數量上占板件的40%-50%，體積上要占 到70%。通過引進智能分揀設備，莫干山實現降低生產成本，提升生產效率，縮短生產周期。

4. 結 語  

大規模定制家具的生產中，分揀過程一直以來都是最需要注意的一道工序。定制家具企業的智能分揀多采用六軸機器人與立式書架式存儲單元相結合的方式。

通過分揀系統的使 用，定制家具企業在一定程度上降低了人工分揀導致的分揀過程的錯誤率，如板件擺放錯 誤，多板少板等情況。

同時利用機器換人提高了訂單的生產效率，降低了人工成本，同時縮 短了產品的交貨周期，提升了客戶滿意度。智能分揀系統的提出和使用以及信息化技術的發展突破了傳統家具小批量，多品種訂單產品只能按照單個訂單逐一生產的局限性，為企業帶來了更多的訂單，更大的利益、更好的發展。

同時機器換人提高了定制家具企業市場的競爭力，走在智能制造發展的前端。復雜的分揀工序得到很好的解決方案，智能分揀代替人工分揀也是不可逆轉的趨勢。

本文供稿：彭文文，熊先青，《定制家具企業生產中智能分揀系統的應用研究》，家具，2020

技術咨詢：力維智能裝備李功君