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惠小雨1，吴智慧1，刘振新2(1.南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037; 2.拓普速力得软件(上海)有限公司，上海 200030)摘要：定制家居和整体家居作为当前家具行业的风潮
惠小雨1，吴智慧1，刘振新2(1.南京林业大学家居与工业设计学院，南京 210037; 2.拓普速力得软件(上海)有限公司，上海 200030)摘要：定制家居和整体家居作为当前家具行业的风潮和趋势，在设计生产环节对软件和硬件的要求越来越高。
在认识到传统二维设计软件如CAD自身在设计、建模、出图等方面的不足，越来越多的参数化三维设计软件涌现且广泛运用在当前众多定制家居企业通过对目前行业内运用较多的几款参数化三维设计软件进行横向与纵向的对比，分析其在行业特点运用的优劣，并对软件未来的改进和完善提出思考与展望。
关键词：定制家居；参数化设计；三维设计软件；对比与评估无论是德国工业4.0还是中国制造2025，其最终目的都是实现智能制造无论是家具行业的定制化还是协同化，都在不断推动传统工业经济从B2C向C2B转型，然而，在这个转型过程中，家具企业面临的最大问题就是数字化转型的问题。
在新的经营模式下，软件成为重要的生产要素，与制造业无缝连接，强化了制造业竞争的资源配置、入市时间、产品灵活性，创造新的生态和新的应用方式因此，软件不仅定义了产品，也定义了制造，定义了企业的研发、管理、运营。
目前市场上存在的三维设计软件是在二维平面软件的基础上将建模、绘图、渲染、出料单等多方面进行优化的设计软件，可加速家居行业的转型升级软件不仅在产品本身赋予设计生产一体化功能，而且在管理、运营等方面使企业的走向更加智能化。
1、当前家居行业对设计软件功能的需求 在工业4.0和智能制造背景下，家居行业的营销模式和生产方式逐渐向整体定制和信息化、智能化生产转变，因此对家具设计生产软件的要求也越来越高家具行业作为典型传统手工业，产品设计经历了传统的图纸设计看图，到二维计算机辅助设计，发展到当前基于参数化的三维软件，甚至有定做木工专业工具的专业木工功能。
软件帮助家具行业设计生产制造实现标准化、智能化、规范化，家具行业也凭借软件智能制造走向数字化生产的转型升级1.1 定制家具行业设计生产现状分析为适应工业4.0和智能制造的发展趋势，家居行业迫切需要转型升级，家具新工艺层出不穷，设计和生产逐渐向标准化、智能化、机械化、自动化方向发展，且降低成本、提高效益始终是家具企业的根本目的。
但是目前行业内大多数企业仍然存在机械水平低、人工成本高，软件功能开发与利用率低、过分依赖人工拆单、设计与加工衔接率低、生产出错率高等问题因此，企业能否使用定制软件和企业能否成功地使用定制软件，已经成为新型家具企业能否生存、发展、壮大的基本要素。
目前行业内板式家具因其制造工艺相对简单，一体化程度也相对较高，以国内某板式家具企业为例，2015年实行信息化升级，产品终端采用2020设计软件，采用IMOS系统出产品图纸料单，采用豪迈数字化生产设备并配套MES系统，实现所有软件之间信息共享、揉单生产、全数据化管理，形成完整的信息管理系统。
图1 实木不同类别生产工艺流程图Fig. 1 Process flow chart of different solid wood production实木定制家具相比较板式家具而言，工艺流程要复杂得多，不同的产品类别，如框类、线条类、抽屉类等对应的工艺流程不同，主要工序有备料、机加、打磨、油漆等，涉及多种复杂加工设备和程序编程、打磨和油漆工序需要大量的人工。
当前大多数的实木定制企业仍是以手工生产为主要模式，存在诸多亟待解决的问题：(1) 软件仍以二维软件CAD为主，无论是前端门店与顾客沟通还是指导车间生产看图，仍以纸质图纸为流转工具，多次使用多次修改，生产易出错；
(2) 加工生产设备落后，耗费工时高，生产效率低;(3) 设备加工程序编程困难，手动编程，程序传输靠人工移动，难度高，效率低;(4) 由于实木油漆精度、色差或产品齐套等问题, 加工工序会反复多次，难以实现批量定制标准化；
(5) 车间现场板件零散，订单管理不完善，造成现场混乱、订单错误等问题实木定制生产若要实现如板式生产一般规范化、标准化、参数化的智能制造生产，需要借助一体化功能更加完备的软件平台，以期实现数据的统一，提咼生产效率，实现。
规范化、标准化智能制造1.2 一体化智能制造对软件功能需求 当前行业内尤其是板式定制企业，软件运用仍以AutoCAD为主，CAD软件是一款功能强大的绘图软件，CAD在家具行业的功能运用主要是强大的二维绘图功能和便捷的多文档设计环境，在使用性方面操作方式便捷，非计算机和专业设计人员也可以迅速学习使用。
但是在设计生产一体化的潮流趋势下，二维的绘图功能已无法满足定制家具行业的需求当前运用较多的三维设计软件也无法做到一体化，例如部分设计软件无法处理加工数据，需要借助第三方软件的加工端等设计生产一体化理想实现的背景下，要求家具行业软件可以同时具备设计建模、自动输出图纸料单、连接加工设备、自动编程等数据一体化功能。
前端设计、中端数据、后端生产对软件具体的功能需求也不尽相同：(1) 为给消费者直观生动的产品效果展示，避免前端门店消费者与设计师之间二维设计图纸看图困难、沟通不畅等问题，对软件提出快速建模、一键还原、真实渲染的需求，可以给消费者直观沉浸式产品感受，设计方面要求产品设计需修改便捷，操作方面要求软件使用简单易上手，实现无纸化、无尺化设计；
(2) 产品建模完成到生产数据输出环节，以往手工模式工作量大、易出错，一体化的实现要求软件形成产品参数数据库，并可以做到自动输出生产数据,避免人工反复设计建模，实现完备企业参数化数据库，减少设计师的重复工作量，提高工作效率和数据准确率；
(3) 设计与生产一体化要求软件与系统之间打破数据孤岛，要求软件实现生产加工设备的程序自动化编程，要求设计软件与生产设备无缝对接、设计软件与生产管理系统配合与应用良好，优化生产流程，降低产品生产周期除上述需求之外，柔性生产、可视化管理、扫码齐套等要求一体概念下的软件不仅仅作为设计出图的单一功能参数化软件，更要求可以将设计与生产制造、企业数据管理等串联在一起，形成完整的企业产品线体系。
2、定制家具参数化三维设计软件功能评估 当前家具行业市场运用较多的参数化三维设计软件以 TopSolid、SolidWorks、ThinkDesign、2020 等软件为主，几款软件适用领域略有不同，软件本 身也各有其长处和优势。
在定制家具设计生产一体化模式的需求下，对几款设计软件的专业性、一体化程度和软件应用性等方面进行功能评估2.1软件专业性当前家具行业的定制软件基本上都是基于参数化的三维软件，即基于高度标准化之下的高度柔性化的软件，可以快速实现新产品的设计、出图、报价等一系列制造数据和销售数据的需要。
不仅仅实现数据统一，提高工作效率和准确性；企业利用软件平台还可以建立属于自己的产品体系，实现标准化、系统化、模块化设计生产此系统的建立，是企业最核心的竞争要素，不仅固化了企业的技术核心，建立了完善的数据库，打通了企业信息流的渠道，明确了供应链的互相关系，可以实现“以不变应万变”来应对今天的定制市场，从而准确、快速地满足客户的需求。
目前市场有很多适合定制企业的软件，尤其是板式家具定制的软件比较多，而适合实木、板木或多种材料结合的家具定制软件很少依据软件的功能划分，有专业软件和行业软件之别专业软件即更有针对性，如2020主要针对板式家具，尤其以板式橱柜类为主；而大多三维参数化软件多为行业性软件，板式、实木、欧式等多种类型都普遍适用。
2020软件是基于二维CAD基础上开发的板式家具拆单软件，其主要以板式橱柜类为主，其特点是绘图简便易上手，操作难度不大,渲染速度相对较快，效率高2020软件有多个型录，型录之间无法通用，因此难以实现标准件参数化。
除了生产需要借助配套系统之外，在标准化方面，2020的设计零件不能直接保存为标准组件，需要对其单独定义；标准组件库的建立也需要借助编程工具或其他专业的工具，相对复杂此外，2020参数化数字模型只允许点线的平面加工，无法处理曲面加工。
SolidWorks作为参数化三维软件平台，可以实现任何形状的自由造型，设计方法多样，相比于2020软件，不仅可以实现曲面造型，还可以通过画图的方式建立标准组件库，也可以在设计的过程中，将新的零件保存为标准组件，简单高效，并且可以进行参数化建模。
但是，对于定制家具行业来说,SolidWorks并没有专业的木工模块TopSolid软件在设计模块的全部功能基础上，定做了木工专业工具：锯切、仿形铣、榫头榫眼、钻组、封边贴皮、自动组装螺钉、榫钉、燕尾榫等多种标准部件；
软件可以进行参数化设计，可以实现三维加工任意曲面、平面加工在标准化方面可以通过画图的方式建库，也可以在设计过程中，把新的零部件保存为组件；软件还可以实现任何形状的自由造型，设计方法多样2.2 一体化程度。
首先要明确一体化是一个流程概念，而非产品，是多软件、多系统的连接组成设计一体化方面，2020软件由于其主要仍以二维设计为主，连接加工端需要配套IMOS软件对接生产设备以国内某板式定制家具企业为例，其产品采用。
2020设计软件，采用IMOS系统进行产品拆解，生产采用德国豪迈数字化设备并配套“MES柔性化智能控制技术系统”，整个产品生产全过程实现成组零件揉单生产SolidWorks软件本身无加工端,加工端需借助第三方软件，对于生产管理方面的数据无法为各种。
管理系统输出，需要借助人工进行转换ThinkDesign的一体化功能要优于2020和SolidWorks,尽管ThinkDesign没有专业的木工模块，但是其具备自由造型和曲面造型功能，可以进行参数化设计，支持。
2.5轴和第三方3轴加工，可以实现三维加工任意曲面、平面加工；对生产管理也可提供基础数据TopSolid是集产品设计、加工制造和店面展示为一体的综合解决方案，前端门店、中端拆单、后端生产全部都是统一数据。
当客户在设计模块完成产品设计后，可直接进入加工端进行加工模拟，生成机加工程序一体化方面，TopSolid在设计阶段可以实现安装模拟与干涉检查TopSolid软件还可实现曲面造型和三维数控加工，加工阶段可以实现机床、工件、。
刀具、夹具一体化模拟；可以对接国内外各种加工中心，接口在国内直接开发，如豪迈、比亚斯等，且对接加工设备可实现程序自动编程除此之外，TopSolid在生产管理方面，软件可以为各种管理系统输出需要的数据，如为电子开料锯及。
ERP系统提供基础数据，为MES系统提供数据等2.3软件应用性2020软件因为服务群体以板式家具为主，而板式家具特点工艺简单，因此软件绘图简便易上手， 操作难度不大，渲染速度相对较快，效率高由于TopSolid软件功能较齐全，一体化实现较完整，因此相对操作命令较多，学习起来有一定的难度，相比较以上软件，使用群体规模较小。
以国内某实木定制家具企业为例，其一体化设计生产流程图如图2所示，ERP系统和MES系统查看订单信息，运用TopSolid软件进行效果图拆单，生成物料B0M表、图纸信息、五金清单、封边信息等，输出CNC程序，然后工艺文件对接到加工生产。
相比较之前的CAD拆单、SolidWorks编程，TopSolid优化后的一体化流程实现产品交付周期缩短2/3以上、生产效率提升30%以及单位产值能耗降低20%等，大大提高生产效率
图2 某实木定制家具企业设计生产一体化流程图Fig. 2 A solid wood custom furniture enterprise design and production integration flow chart
几款三维参数化软件直观对比图如表1所示表1 四款软件功能评估对比Table 1 Functional evaluation and comparison of the four software types。
3、结语 一个好的系统不仅能够满足企业目前的产品设计与生产需求，并且在企业未来的发展中提供一个真正一体化、自动化、机械化、智能化的支撑平台，企业在选择系统时要明确一体化是流程，不是产品概念，是多软件、多系统的综合平台，为企业的运营提供源源不断的准确数据。
以往二维图纸化设计与生产，人工成本高，设计、采购、生产、包装等各个环节之间无法连接，数据出错率高；三维参数化设计软件为定制家具行业设计生产一体化发展提供一种思路和出口，在PDM中提高数据准确率，连接设计与生产，打破数据孤岛，缩短产品生产周期，提高生产效率。
但是从店面端到设计、采购、编程、生产现场管理等还要多个软件互相配合互相成就，实现定制生产真正一体化、自动化、机械化、智能化中英文引文格式：惠小雨,吴智慧,刘振新.定制家居行业参数化三维设计软件应用评估[J].家具,2020,41(01):14-18.
HUI Xiaoyu，WUZhihui，LIU Zhenxin. Evaluation and Analysis on Application of Parametric 3D DesignSoftware in Customized Home Furniture Industry[J]. Furniture，2020，41（01）：14-18.
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