我國人造板智能制造關(guān)鍵技術(shù)最 新研究進(jìn)展

人造板是我國林業(yè)經(jīng)濟中的主要優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，也是森林生態(tài)系統碳循環(huán)的組成部分和碳儲量流動(dòng)的重要載體，對我國“雙碳”目標有著(zhù)重要的積極意義。隨著(zhù)供給側結構改革的深入推進(jìn)及智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，我國人造板制造水平將不斷走向智能化和低碳化。

1 智能制造內涵及支撐技術(shù)

1.1 智能制造內涵

早期智能制造的概念是從產(chǎn)品加工制造過(guò)程的角度展開(kāi)，即通過(guò)智能裝備和人類(lèi)專(zhuān)家共同組成的人機一體化系統實(shí)現產(chǎn)品的智能生產(chǎn)。隨著(zhù)信息通信技術(shù)的快速發(fā)展和制造業(yè)智能化轉型的迫切需求，全球發(fā)達國家相繼提出符合本國發(fā)展戰略的智能制造方案。德國工業(yè)4.0和美國工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)均致力于將尖端信息技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)深度融合，促進(jìn)制造業(yè)的智能生產(chǎn)和智能服務(wù)。

我國工信部發(fā)布的《智能制造發(fā)展規劃(2016—2020年)》中，智能制造被認為是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)的深度融合，貫穿于設計、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)的各個(gè)環(huán)節，具有自感知、自學(xué)習、自決策、自執行和自適應等功能的新型生產(chǎn)方式。因此，智能制造是一種面向產(chǎn)品全生命周期，以實(shí)現高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、綠色、安全的產(chǎn)品制造和服務(wù)為目標，具有動(dòng)態(tài)感知、實(shí)時(shí)分析、優(yōu)化決策和精準控制等功能的復雜系統。

1.2 智能制造支撐技術(shù)

智能制造以多傳感器和數據融合、數控和虛擬現實(shí)、人工智能和大數據、物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、云計算和邊緣計算等技術(shù)為支撐，從而實(shí)現制造裝備、控制系統、檢測系統、生產(chǎn)線(xiàn)、廠(chǎng)內物流管控、資源計劃、產(chǎn)品服務(wù)等制造過(guò)程的智能化。

1.2.1 多傳感器和數據融合技術(shù)

傳感器是一種被廣泛使用的物理設備，用來(lái)將環(huán)境變化轉化為數字輸出信號，從而實(shí)現對環(huán)境信息的測量或感知。隨著(zhù)制造環(huán)境和工藝過(guò)程日趨復雜，制造業(yè)引入多傳感器和數據融合技術(shù)，通過(guò)信號處理算法將各傳感器數據進(jìn)行提取、分析、綜合，獲得更加可靠、全面的測量信息，從而提升產(chǎn)品的加工精度。

多傳感器和數據融合技術(shù)可以有效提高檢測精度，增強系統的容錯能力，在林業(yè)加工檢測中顯示出廣泛的應用前景。于海英等針對人造板熱壓過(guò)程的溫度和壓力參數測量，提出基于加權最小二乘法和D-S證據理論分別實(shí)現對測量數據的檢測級和決策級融合，改善了熱壓系統的檢測精度和容錯能力。在木材鋸切過(guò)程中，傳感器融合技術(shù)可以用來(lái)監測刀具溫度和切割過(guò)程，進(jìn)而借助算法實(shí)現刀具溫度預測，避免溫度過(guò)高使產(chǎn)品發(fā)生熱變形，提升加工精度。

1.2.2 數控和虛擬現實(shí)技術(shù)

數控技術(shù)是利用計算機、精密計算、傳感檢測等技術(shù)對機械設備進(jìn)行控制的技術(shù)，具有高效率、高精度、柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)。以數控技術(shù)為核心的數控機床高度體現了精密機械和自動(dòng)控制系統的深度融合，有效提升了制造業(yè)的自動(dòng)化水平。隨著(zhù)計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，虛擬現實(shí)技術(shù)被廣泛用于復雜制造系統的設計仿真。虛擬現實(shí)技術(shù)不僅能夠實(shí)現模型的可視化，還提供與虛擬樣機的實(shí)時(shí)交互和控制，從而在產(chǎn)品設計、機械加工、設施布局和物料運輸等多方面提升實(shí)體工廠(chǎng)的整體制造質(zhì)量。

目前，我國人造板制造業(yè)的數控設備研發(fā)已經(jīng)取得了一些進(jìn)展，多種數控產(chǎn)品接連被推出，包括數控旋切機、數控裁板鋸、數控鏤銑機、原木剝皮機、單板剪切機、單板堆垛機、數控鋸砂生產(chǎn)線(xiàn)等。然而，與發(fā)達國家相比，我國人造板數控加工設備仍然存在自動(dòng)化程度不高、加工工藝不夠精細、運行穩定性不佳、開(kāi)放性不足而難以維護等問(wèn)題。虛擬現實(shí)技術(shù)已廣泛應用于我國人造板制造系統的建模設計和仿真測試中，有效提升了產(chǎn)品研發(fā)的質(zhì)量和效率。例如，在連續壓機產(chǎn)品的研發(fā)中，中國福馬通過(guò)計算機三維軟件進(jìn)行整機裝配，采用動(dòng)態(tài)和靜態(tài)碰撞測試等實(shí)現對產(chǎn)品的虛擬驗證，進(jìn)而判斷部件、工藝和系統的可行性。

1.2.3 人工智能和大數據技術(shù)

人工智能和大數據技術(shù)是實(shí)現智能制造的重要支撐技術(shù)。從制造業(yè)的角度看，人工智能賦予系統自我感知、自我學(xué)習、自我執行、自我決策和自我適應的能力，使其能夠適應復雜多變的制造環(huán)境。大數據技術(shù)對來(lái)自加工過(guò)程、產(chǎn)品銷(xiāo)售及企業(yè)管理等環(huán)節的數據，通過(guò)高級的分析技術(shù)快速挖掘出蘊含的信息，并快速準確地制定決策，提升企業(yè)的生產(chǎn)和管理效率。

在人造板制造業(yè)中，人工智能和大數據技術(shù)可以廣泛應用于過(guò)程控制、診斷評估及生產(chǎn)決策等制造任務(wù)。朱典想等設計了模糊專(zhuān)家系統處理人造板熱壓機的系統故障，提升了故障診斷的準確性。對人造板制造業(yè)中所涉及的海量數據，有效利用大數據技術(shù)能夠優(yōu)化設計、采購、生產(chǎn)、銷(xiāo)售和售后等制造環(huán)節，幫助企業(yè)提高生產(chǎn)效率，降低成本。例如，在人造板熱壓工藝中，結合熱壓設備的具體運行狀態(tài)，通過(guò)人工智能和大數據技術(shù)分析部件參數，可進(jìn)一步改善熱壓工藝，避免因熱壓不均勻而引起的板材變形問(wèn)題。

1.2.4 物聯(lián)網(wǎng)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò )提供物理對象、系統和服務(wù)的高級連接，實(shí)現各對象之間的通信和數據共享，從而避免傳統制造中因時(shí)間和空間限制引起的生產(chǎn)問(wèn)題。隨著(zhù)大量智能傳感器自組織方式和先進(jìn)通信方式的融合，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將人與工業(yè)制造系統全面連接，通過(guò)智能設備、數據采集和分析、智能管理和決策等模塊，致力于消除企業(yè)信息孤島，優(yōu)化資源配置，促進(jìn)傳統制造業(yè)的轉型升級。

萬(wàn)國海提出物聯(lián)網(wǎng)大數據可以提高人造板企業(yè)的土地資源利用率、庫管科學(xué)化程度、企業(yè)環(huán)保措施執行效果，提高人造板制造的智能化水平。唐蕾等開(kāi)發(fā)了基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的家具行業(yè)云平臺，包括工業(yè)操作系統、云制造應用支撐系統、產(chǎn)品服務(wù)體系和整體解決方案4個(gè)層次，適應靈活高效的柔性制造，有助于提升行業(yè)的服務(wù)水平和資源配置能力。

1.2.5 云計算和邊緣計算技術(shù)

云計算是一個(gè)通用術(shù)語(yǔ)，指的是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的可視化和可伸縮資源交付的計算服務(wù)，旨在促進(jìn)傳統的制造模式向計算化、服務(wù)化轉變，使制造的互操作性、智能化、適應性和分散性越來(lái)越強。為克服本地設備與云端通信中存在的安全威脅和時(shí)延問(wèn)題，邊緣計算技術(shù)在靠近數據源的邊緣服務(wù)，以滿(mǎn)足敏捷連接、實(shí)時(shí)優(yōu)化、智能應用、安全和隱私方面的關(guān)鍵需求。

云計算和邊緣計算技術(shù)的協(xié)同能夠有效減輕云端負荷，提升生產(chǎn)效率，在人造板智能制造發(fā)展中具有廣泛的應用前景。張國梁等提出開(kāi)發(fā)基于邊緣計算和云協(xié)同的故障診斷及預測方法，將在人造板鋪裝成型生產(chǎn)線(xiàn)的故障診斷和分析效率方面產(chǎn)生重要作用。隨著(zhù)云計算、大數據等技術(shù)的發(fā)展，將為我國人造板產(chǎn)業(yè)結構的調整提供新途徑和新動(dòng)力，逐步提升制造水平。

1.2.6 支撐技術(shù)的綜合集成

支撐技術(shù)的綜合集成和共同協(xié)作能夠提高企業(yè)生產(chǎn)效率及增值服務(wù)，創(chuàng )新產(chǎn)品銷(xiāo)售方式和商業(yè)模式，提高企業(yè)生產(chǎn)效率和增值服務(wù)，促進(jìn)制造業(yè)不斷向智能化方向轉型升級。在人造板產(chǎn)業(yè)的智能制造中，支撐技術(shù)的綜合集成可簡(jiǎn)單概括為:多傳感器和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用于采集生產(chǎn)數據; 通過(guò)虛擬現實(shí)技術(shù)對產(chǎn)品和工藝等進(jìn)行虛擬設計與測試，實(shí)現生產(chǎn)可視化; 在邊緣計算技術(shù)幫助下，數控裝備從邊緣設備接受指令完成實(shí)際生產(chǎn)作業(yè); 將數據融合、人工智能和大數據技術(shù)通過(guò)優(yōu)化算法對生產(chǎn)數據進(jìn)行提取分析，進(jìn)而快速作出準確的生產(chǎn)決策，實(shí)現制造過(guò)程的自適應; 云計算和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)用來(lái)實(shí)現整個(gè)制造過(guò)程的數字化及網(wǎng)絡(luò )化。支撐技術(shù)在人造板智能制造中的應用場(chǎng)景如表1所示。

2 我國人造板智能制造關(guān)鍵技術(shù)

人造板是我國林產(chǎn)工業(yè)中的重要產(chǎn)品，其智能制造是實(shí)現產(chǎn)業(yè)轉型升級的主要途徑。在支撐技術(shù)的綜合集成和協(xié)作下，人造板智能制造的關(guān)鍵技術(shù)主要可以劃分為:①智能制造裝備; ②智能控制系統; ③智能檢測系統; ④智能生產(chǎn)線(xiàn); ⑤廠(chǎng)內智能物流管控; ⑥智能資源計劃; ⑦智能產(chǎn)品服務(wù)。

2.1 智能制造裝備

人造板制造裝備的技術(shù)水平是衡量一個(gè)國家人造板行業(yè)發(fā)展程度的重要標志，決定了產(chǎn)品的質(zhì)量和性能。智能制造裝備通過(guò)將智能技術(shù)應用于裝備設計、裝備研發(fā)及裝備升級中，從而綜合提升設備的自動(dòng)化水平、生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。目前，盡管我國人造板制造裝備的智能化水平較國外發(fā)達國家還有一定的差距，但也已逐漸形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)體系，特別是連續壓機、旋切機等裝備已經(jīng)接近國際先進(jìn)水平。下面以旋切機為例，介紹我國人造板智能制造裝備的研究進(jìn)展。

旋切機用來(lái)將一定長(cháng)度和直徑的原木加工成連續的單板帶，以供后續生產(chǎn)膠合板或其他人造板。在旋切過(guò)程中，為避免因原木直徑過(guò)小或直徑不規則而導致旋切單板厚度不均勻的問(wèn)題，往往需要人工實(shí)時(shí)調節進(jìn)給機構，這在一定程度上使旋切質(zhì)量依賴(lài)于人工經(jīng)驗，導致加工效率和精度均無(wú)法得到提升。

近年來(lái)，相關(guān)學(xué)者對旋切裝備的智能化升級進(jìn)行了大量研究。王成瑞等設計研發(fā)了一款SL2600/5A數控無(wú)卡軸旋切機(圖1)，實(shí)現了產(chǎn)品的數控化和智能化，避免了人工操作效率低、成本高、質(zhì)量差等缺點(diǎn)。其主要關(guān)鍵技術(shù)可總結為:從設計結構進(jìn)行改進(jìn)，要求刀架不動(dòng)，雙輥工作臺在直線(xiàn)導軌上移動(dòng)，保證旋切機與剪切機同步工作，并設計自動(dòng)變刀門(mén)裝置和變后角裝置，使刀門(mén)間隙和刀具后角隨原木直徑變化自適應調整，從而改善旋切單板表面的光潔度; 設計旋切單板厚度的自動(dòng)調節功能，通過(guò)觸摸屏操作，伺服控制調節刀門(mén)，無(wú)須人工手動(dòng)操作; 引入旋切機變頻控制裝置，通過(guò)控制傳動(dòng)輥調節切削速度，避免因原木直徑減小造成旋切精度降低的問(wèn)題; 開(kāi)發(fā)了基于數控技術(shù)和人工智能技術(shù)的故障自診斷系統，實(shí)時(shí)診斷旋切過(guò)程可能發(fā)生的故障。

2.2 智能控制系統

人造板工藝控制系統的智能化是機電一體化技術(shù)的顯著(zhù)特征，是提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的重要途徑。智能控制系統通過(guò)對某一工藝系統建立數學(xué)模型，然后按照預定規律控制執行元件實(shí)現工藝中各環(huán)節的協(xié)調動(dòng)作，進(jìn)而賦予系統參數智能調控與管理、檢測與處理、修改與診斷、記錄與可視化等功能。目前，我國人造板制造業(yè)常用的控制策略仍處于經(jīng)典控制理論和剛步入現代控制理論應用的階段，大多數智能控制策略還沒(méi)有廣泛應用于實(shí)際生產(chǎn)。下面以調施膠控制系統為例，說(shuō)明我國人造板工藝控制系統的研究現狀。

調施膠工藝將刨花、木材纖維等原料與配置好的膠黏劑按比例均勻混合，是人造板制造的關(guān)鍵技術(shù)之一，直接影響產(chǎn)品性能和生產(chǎn)成本。調施膠控制系統需要兼顧并行調膠和在線(xiàn)施膠的比值隨動(dòng)控制，從而避免傳統串行工序存在生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、容易造成原料浪費的問(wèn)題，如圖2所示。

并行調膠控制以原膠為基準，將水、添加劑等通過(guò)各自的管道與原膠在混膠罐按比例調配得到膠黏劑，常用的調膠控制方法有液位控制法、計量筒檢測法、計量泵法和失重計量法等。在線(xiàn)施膠需按照原料(刨花、纖維等)與膠黏劑的比例實(shí)時(shí)控制膠黏劑流量，目前已有一些精準施膠控制方案被提出。郭繼寧等從理論的角度提出了基于自適應粒子群優(yōu)化的自抗擾控制算法，克服了施膠系統的模型不確定性和外部干擾問(wèn)題。陳立軍等提出了模糊PID算法來(lái)實(shí)現施膠流量的精準控制，并基于PLC開(kāi)發(fā)了一套人造板調施膠工藝人機交互系統，可以實(shí)現參數設定、控制、監控、可視化、報警和故障保護等功能。

2.3 智能檢測系統

人造板智能檢測系統是實(shí)現加工工藝高精度、高效化和自動(dòng)化的重要技術(shù)，也是完成人造板產(chǎn)品質(zhì)量檢驗、分等及后續工藝優(yōu)化的關(guān)鍵步驟。在人造板生產(chǎn)過(guò)程中，大量的智能優(yōu)化方案已經(jīng)逐漸被開(kāi)發(fā)并應用于產(chǎn)品厚度和缺陷的高速、高精度檢測。

厚度檢測是人造板熱壓工藝中用于板厚準確糾偏的重要技術(shù)，對提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)能耗和原材料消耗有著(zhù)重大意義。為提高人造板厚度檢測系統的智能化水平，實(shí)現上位機對板材厚度的參數設置、檢測記錄、存儲及可視化等功能，相關(guān)林業(yè)工作者開(kāi)展了大量研究。葛嬌等設計了一套基于PLC主控單元的人造板厚度連續檢測系統，其集成了網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)來(lái)向計算機上傳傳感器測量數據，同時(shí)將計算機優(yōu)化處理后的數據傳遞到前端鋪裝、熱壓工序，從而實(shí)現對板材厚度的連續在線(xiàn)檢測和糾偏控制。為降低機械振動(dòng)和傳感器精度等因素對測量結果的隨機影響，相關(guān)學(xué)者引入優(yōu)化算法來(lái)對多傳感器數據進(jìn)行分析處理，從而改善了檢測精度。張晴等提出了一種算法優(yōu)化極限學(xué)習機的方法，有效提升了人造板厚度的檢測精度，其檢測系統如圖3所示。

在生產(chǎn)過(guò)程中，由于設備、工藝、環(huán)境、材料等因素的影響，人造板產(chǎn)品表面會(huì )出現不同種類(lèi)的缺陷，如油污、膠斑、大刨花、裂痕、邊角破損等。人造板缺陷不僅影響著(zhù)板材外觀(guān)、性能和質(zhì)量，還不利于二次加工和企業(yè)的經(jīng)濟效益; 因此，通過(guò)開(kāi)發(fā)智能檢測系統代替人工檢測以實(shí)現產(chǎn)品缺陷的快速和精準檢測，也是人造板智能制造的重要研究方向。魏智鋒等基于深度學(xué)習構建了SSD-MobileNet算法模型用于人造板的缺陷檢測，有效提升了對板材產(chǎn)品可能出現的粗刨花、水印、砂痕、雜物、膠斑等缺陷的檢測精度和速度。高鵬威等開(kāi)發(fā)了一種基于線(xiàn)陣相機和改進(jìn)CenterMask算法的中密度纖維板表面缺陷實(shí)時(shí)檢測系統，提高了缺陷識別的準確率。為了準確定位缺陷，達到企業(yè)生產(chǎn)所要求的檢測精度和檢測速度，郭慧等開(kāi)發(fā)了基于機器視覺(jué)的刨花板表面缺陷檢測系統，其組成如圖4所示。

2.4 智能生產(chǎn)線(xiàn)

人造板制造流程可概括為切削加工、干燥、調施膠、鋪裝成型和預壓、熱壓、品質(zhì)檢測及砂光鋸切等過(guò)程。智能生產(chǎn)線(xiàn)基于各制造工藝環(huán)節的智能化、柔性化連接，能夠有效降低工人成本、節約工廠(chǎng)占地面積。在人造板生產(chǎn)線(xiàn)的規劃設計中，將虛擬現實(shí)技術(shù)應用于加工生產(chǎn)線(xiàn)的設計與仿真，可以有效縮短設計周期，降低成本。周沫等利用Flexsim仿真軟件對中密度纖維板生產(chǎn)線(xiàn)進(jìn)行了仿真建模及優(yōu)化，為我國人造板企業(yè)提升經(jīng)濟效益和降低污染排放提供了重要的理論基礎。

目前，我國人造板生產(chǎn)線(xiàn)的智能化建設正朝著(zhù)高效、綠色、低耗的方向不斷發(fā)展和完善，并陸續應用到實(shí)際生產(chǎn)企業(yè)。劉秀娟等開(kāi)發(fā)了砂鋸檢包一體化生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了砂光線(xiàn)、鋸切線(xiàn)、檢板線(xiàn)和打包線(xiàn)的高度自動(dòng)化集成，大大提高了工作效率。我國一條年產(chǎn)35萬(wàn)m3的纖維板生產(chǎn)線(xiàn)已建成投產(chǎn)，其集成了自動(dòng)上料、智能送料、無(wú)醛膠黏劑等技術(shù)，在各工藝環(huán)節對生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行規劃設計，實(shí)現了整個(gè)生產(chǎn)線(xiàn)的合理化、先進(jìn)化和美觀(guān)化建設。

隨著(zhù)制造業(yè)對生產(chǎn)過(guò)程數字化、自動(dòng)化、智能化需求的提升，如何實(shí)現人造板生產(chǎn)過(guò)程與管理系統之間的信息交互，進(jìn)而獲得能夠提高生產(chǎn)效率的生產(chǎn)決策是智能生產(chǎn)線(xiàn)建設的重要技術(shù)。劉鑫鈺等開(kāi)發(fā)了基于InTouch軟件的人造板產(chǎn)量查詢(xún)系統，通過(guò)建立與SQL數據庫的連接，實(shí)時(shí)記錄生產(chǎn)線(xiàn)產(chǎn)品規格、好板張數、廢板張數和產(chǎn)能等參數。朱軍等在人造板連續壓機生產(chǎn)線(xiàn)的智能化改造中，設計了基于SQL Server的實(shí)時(shí)數據庫，提升了生產(chǎn)線(xiàn)數據的有效利用率，同時(shí)實(shí)現了工業(yè)控制系統與管理系統之間的信息通信，有利于企業(yè)快速準確地制定決策、提高生產(chǎn)效率。

2.5 廠(chǎng)內智能物流管控

物流管控系統是智能工廠(chǎng)中的重要技術(shù)手段，用于生產(chǎn)原料、加工制品等的實(shí)體流動(dòng)和產(chǎn)品的包裝、儲存等環(huán)節。目前，我國人造板的廠(chǎng)內智能物流管控已經(jīng)得到了廣泛研究。孫銳等建立了人造板上下料機械手的三維結構模型，并通過(guò)Adams仿真軟件分析了機械手的動(dòng)態(tài)特性和模型的準確性，為人造板制造車(chē)間實(shí)現自動(dòng)上下料提供理論指導。葉光鍵提出了一套基于分布式計算機控制纖維板生產(chǎn)線(xiàn)自動(dòng)堆垛系統的改造方案，通過(guò)先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)完成現場(chǎng)PLC控制設備與上位機的通信，有效降低了生產(chǎn)成本。

在加工制品流動(dòng)和產(chǎn)品包裝的物流過(guò)程中，蘇福馬公司研制的砂鋸檢包一體化生產(chǎn)線(xiàn)(圖5)通過(guò)多個(gè)升降臺、推板機、堆垛機、輥臺、運輸機和卸料機等機械設備的協(xié)同動(dòng)作，實(shí)現了人造板物流管控系統的自動(dòng)化和智能化升級，大大降低了人工打包的勞動(dòng)強度，提升了生產(chǎn)效率。徐偉提出了基于無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的自動(dòng)倉儲系統，通過(guò)遠程控制寬幅移動(dòng)小車(chē)來(lái)儲運人造板產(chǎn)品，相比傳統的叉車(chē)行車(chē)式倉儲系統，該方案提升了倉儲過(guò)程的實(shí)時(shí)性和生產(chǎn)效率。為提升倉儲管理的智能化和信息化，牛怡婷等開(kāi)發(fā)了集成條碼技術(shù)、信息采集技術(shù)和傳感器技術(shù)等的自動(dòng)化立體倉儲系統，為人造板智能倉儲的建設提供了重要的借鑒作用。

2.6 智能資源計劃

企業(yè)資源計劃(enterprise resource planning， ERP)用于實(shí)時(shí)監控和管理產(chǎn)品的供應鏈，包括物料需求計劃、制造資源計劃、庫存管理等，是實(shí)現企業(yè)資源信息化管理的關(guān)鍵技術(shù)。針對我國人造板產(chǎn)業(yè)，有學(xué)者分析了企業(yè)資源計劃對制造業(yè)的重要性。馬巖等從財務(wù)管理、客戶(hù)關(guān)系管理、生產(chǎn)管理、采購與庫存管理4個(gè)方面分析了企業(yè)資源計劃技術(shù)在我國人造板行業(yè)的應用方向，提出該技術(shù)將有助于企業(yè)管理能力的提升。

黎東蘭基于某人造板工廠(chǎng)的實(shí)際狀況，開(kāi)發(fā)了企業(yè)資源計劃系統(圖6)用于物料管理、生產(chǎn)計劃和庫存管理等環(huán)節，有效提升了企業(yè)在市場(chǎng)預測分析、優(yōu)化資源配置、降低產(chǎn)品成本、改善客戶(hù)服務(wù)等方面的能力，為企業(yè)獲得了明顯的經(jīng)濟效益。趙慶超等提出將云計算技術(shù)應用于人造板的ERP系統，能夠助力企業(yè)減少投入成本、轉移后期系統維護、降低數據管理難度及化解系統集成問(wèn)題。

由于我國人造板產(chǎn)業(yè)結構不合理，企業(yè)發(fā)展水平不均衡，總體的信息化建設水平不高，目前對人造板企業(yè)的智能資源計劃研究和應用相對較少。隨著(zhù)智能制造技術(shù)的深入研究和推廣，合理利用人工智能、大數據等技術(shù)實(shí)現智能資源計劃，同時(shí)解決信息和隱私安全問(wèn)題是未來(lái)亟待研究的關(guān)鍵技術(shù)。

2.7 智能產(chǎn)品服務(wù)

隨著(zhù)市場(chǎng)需求的牽引和智能制造技術(shù)的驅動(dòng)，由產(chǎn)品服務(wù)衍生出的額外價(jià)值逐漸引起了人們的關(guān)注。智能產(chǎn)品服務(wù)指利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò )化和智能化等技術(shù)搭建智能服務(wù)平臺，在產(chǎn)品全生命周期加強企業(yè)與客戶(hù)、供應商等利益相關(guān)者之間的互動(dòng)，滿(mǎn)足客戶(hù)追求產(chǎn)品個(gè)性化、智能化的需求，為客戶(hù)提供良好的服務(wù)體驗，從而提升制造企業(yè)的競爭力和價(jià)值。

在我國人造板企業(yè)的升級改造中，利用智能制造技術(shù)實(shí)現產(chǎn)品服務(wù)的智能化，是推動(dòng)人造板制造業(yè)向中高端轉型的關(guān)鍵步驟。陳建新等將近場(chǎng)通信技術(shù)應用于人造板的生產(chǎn)、倉儲、物流和市場(chǎng)等環(huán)節，并結合企業(yè)資源計劃、制造執行及客戶(hù)關(guān)系管理等智能系統，使制造商、服務(wù)商、客戶(hù)都可通過(guò)手機App就能獲取每張人造板的相關(guān)信息，實(shí)現企業(yè)產(chǎn)品的智能化服務(wù)。

為提升客戶(hù)的信任度和服務(wù)體驗，通過(guò)提高定制和售后服務(wù)的質(zhì)量，如通過(guò)電話(huà)、微信公眾號、網(wǎng)站等多種方式快速完成產(chǎn)品的個(gè)性化定制服務(wù)和售后保障，也是智能產(chǎn)品服務(wù)的重要內容。陳樹(shù)坤提出建立信息通信技術(shù)和企業(yè)內外部生產(chǎn)要素高度融合的智能化“企業(yè)大腦”，從而完成人造板企業(yè)的智能服務(wù)。其具有以下特征:通過(guò)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和云計算來(lái)建立客戶(hù)與企業(yè)品牌、產(chǎn)品等的互動(dòng)，進(jìn)而驅動(dòng)企業(yè)做出**決策; 利用大數據技術(shù)獲得客戶(hù)個(gè)性化需求的產(chǎn)品畫(huà)像，據此指導供應鏈、生產(chǎn)制造鏈、物流鏈的高效協(xié)作; 以大數據分析技術(shù)優(yōu)化客戶(hù)關(guān)系管理和產(chǎn)品全生命周期管理等。

3 我國人造板智能工廠(chǎng)建設

近年來(lái)，在國家大力推進(jìn)“中國制造2025”的背景下，我國人造板企業(yè)積極響應國家智能制造發(fā)展戰略，通過(guò)自主研發(fā)、充分運用智能制造技術(shù)，持續推進(jìn)“智能工廠(chǎng)、智能車(chē)間和智能生產(chǎn)線(xiàn)”的建設，促進(jìn)我國人造板企業(yè)向中高端制造水平轉型。隨著(zhù)我國部分人造板企業(yè)不斷與國外技術(shù)前沿企業(yè)加強合作，積極引進(jìn)先進(jìn)的制造裝備、制造工藝和制造系統，我國人造板制造水平已經(jīng)取得了突破性的進(jìn)展，部分生產(chǎn)線(xiàn)和工廠(chǎng)已接近全球先進(jìn)制造的智能化水平。下面將以近年來(lái)新建設的智能生產(chǎn)線(xiàn)為例，從刨花板、纖維板、膠合板三大產(chǎn)品的生產(chǎn)說(shuō)明我國人造板智能工廠(chǎng)的建設狀況。

3.1 高強度刨花板生產(chǎn)線(xiàn)

刨花板因其良好的力學(xué)性能、尺寸穩定性和易加工飾面等特點(diǎn)，逐漸成為下游定制家具產(chǎn)業(yè)的重要原材料。為解決傳統刨花板靜曲強度低、抗彎曲能力弱等問(wèn)題，一種密度低、強度高的高強度刨花板被相關(guān)學(xué)者提出。近年來(lái)，豐林集團在我國南寧建設的高強度刨花板生產(chǎn)線(xiàn)，為刨花板智能工廠(chǎng)的建設提供了重要的引領(lǐng)和示范作用。在這條生產(chǎn)線(xiàn)中，采用了迪芬巴赫公司生產(chǎn)的先進(jìn)制造裝備和系統，如鼓式削片機、刨片機、單通道干燥機、刨花分選機、低速拌膠機、鼠籠輥鋪裝機和CPS連續壓機等，實(shí)現了高強度刨花板制造過(guò)程的自動(dòng)化，提高了產(chǎn)品質(zhì)量，廣泛獲得了定制家具企業(yè)的認可。

在智能設備和技術(shù)支撐下，我國欽州建設了年產(chǎn)50萬(wàn)m3的高強度刨花板生產(chǎn)線(xiàn)。其主要引進(jìn)了國外先進(jìn)的干燥系統、超級篩、鋪裝線(xiàn)、連續平壓系統、寬帶砂光機、鋸切線(xiàn)等關(guān)鍵設備，集成了木片自動(dòng)卸車(chē)、上料倉儲系統、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)監控管理系統和ERP等關(guān)鍵技術(shù)，大大提升了工廠(chǎng)的管理、生產(chǎn)、物流和倉儲的智能化水平，對未來(lái)我國人造板智能工廠(chǎng)的建設具有重要的指導作用。

3.2 超薄高密度纖維板生產(chǎn)線(xiàn)

隨著(zhù)定制家具產(chǎn)業(yè)對刨花板需求的提升，纖維板市場(chǎng)逐漸被擠占。超薄高密度纖維板制品易于加工，可用于電子線(xiàn)路板加工、食品包裝、定向刨花板表面飾面等場(chǎng)景，因此比傳統纖維板具有更廣闊的市場(chǎng)前景。然而，由于超薄高密度纖維板加工制造難度大，對原材料和生產(chǎn)設備的要求高，實(shí)現高效生產(chǎn)一直是困擾企業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

為提升超薄高密度纖維板的產(chǎn)能和智能制造水平，我國廣西林業(yè)集團投資建設了連續平壓生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現了生產(chǎn)裝備和工藝的數字化、自動(dòng)化和智能化升級，提升了產(chǎn)品質(zhì)量。在該生產(chǎn)線(xiàn)中，為了避免由于超薄高密度纖維板生產(chǎn)速度太快而損壞壓機，其集成了德國迪芬巴赫公司的新一代CPS+連續壓機系統(圖7)。

新一代CPS+連續壓機系統利用網(wǎng)絡(luò )通信、人工智能、大數據和自動(dòng)控制等技術(shù)完成制造裝備、控制系統、生產(chǎn)線(xiàn)、物流管控、資源計劃和產(chǎn)品服務(wù)等環(huán)節的互聯(lián)整合，并通過(guò)PRODACON系統與企業(yè)自身的ERP系統進(jìn)行數據共享，實(shí)現了原材料、加工半成品、成品和整個(gè)物流過(guò)程的全部打通。新一代CPS+連續壓機系統在我國人造板生產(chǎn)線(xiàn)中的應用，能夠實(shí)現設備與設備、設備與服務(wù)器之間的數據共享和連接，使生產(chǎn)線(xiàn)更加智能化、柔性化和扁平化，消除企業(yè)信息孤島，完成對生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監控。此外，便攜式智能產(chǎn)品如手機、平板電腦的使用可以進(jìn)一步方便企業(yè)管理設備和生產(chǎn)線(xiàn)，實(shí)現工廠(chǎng)的數字化、智能化管理。

3.3 無(wú)醛添加膠合板生產(chǎn)線(xiàn)

膠合板是我國產(chǎn)銷(xiāo)量和出口量最 大的人造板產(chǎn)品，其主要用于室內裝修和家具制造。隨著(zhù)生態(tài)保護、綠色發(fā)展觀(guān)念的增強，企業(yè)以人工速生林楊木和桉木代替天然林用于膠合板生產(chǎn)，并致力于研發(fā)無(wú)醛添加膠合板的生產(chǎn)工藝，滿(mǎn)足人們對環(huán)保綠色產(chǎn)品的需求。

廣西林業(yè)集團開(kāi)發(fā)的我國首條全自動(dòng)連續平壓無(wú)醛添加膠合板/單板層積材生產(chǎn)線(xiàn)，引進(jìn)德國迪芬巴赫公司先進(jìn)的制造裝備和智能化技術(shù)，將工業(yè)機器人、智能物流運輸系統等用于生產(chǎn)線(xiàn)，從而大幅提升了自動(dòng)化水平，解決了長(cháng)期困擾膠合板企業(yè)的“小散亂污”問(wèn)題，保證生產(chǎn)過(guò)程安全、干凈、高效運行，實(shí)現了高度自動(dòng)化、智能化和集成化的智能工廠(chǎng)建設，全面提高了無(wú)醛膠合板產(chǎn)品的生產(chǎn)效率、加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量，大大提升了產(chǎn)品的額外附加值。該生產(chǎn)線(xiàn)首 次將自動(dòng)干燥、智能分等、MDI自動(dòng)施膠、連續平壓等技術(shù)集成創(chuàng )新，使我國膠合板生產(chǎn)設備和工藝水平均達到國際先進(jìn)水平，為我國膠合板產(chǎn)業(yè)的轉型提供了重要的引領(lǐng)和示范作用。

展望

智能制造是制造業(yè)向中高端轉型升級的必由之路，也是現代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。當前我國人造板智能制造關(guān)鍵技術(shù)研究已經(jīng)取得了一定的進(jìn)展，行業(yè)部分龍頭企業(yè)已相繼完成了智能生產(chǎn)線(xiàn)、智能車(chē)間和智能工廠(chǎng)的初步研發(fā)及建設，推動(dòng)了我國人造板產(chǎn)業(yè)的智能化發(fā)展。值得注意的是，我國人造板產(chǎn)業(yè)的整體制造水平距離國際先進(jìn)智能制造水平還有一定差距，部分關(guān)鍵裝備和關(guān)鍵技術(shù)仍然依賴(lài)進(jìn)口，國內自研的智能化技術(shù)大多還不能滿(mǎn)足企業(yè)智能制造的發(fā)展需求。針對我國人造板智能制造關(guān)鍵技術(shù)研究存在的問(wèn)題，未來(lái)研究應聚焦于以下幾個(gè)方向:

1)智能制造裝備研究。為提升制造裝備的智能化水平:一方面需要面向我國人造板企業(yè)需求，從結構設計、檢測傳感、控制方法、組態(tài)軟件等方面對其進(jìn)行升級改造，不斷提升生產(chǎn)效率和加工精度，降低能源消耗和污染排放，綜合提升數字化和自動(dòng)化的生產(chǎn)水平; 另一方面，需要研發(fā)與制造裝備配套的運維管控系統，綜合利用工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數據、云計算和人工智能等技術(shù)，完成實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對制造裝備的預測維護、自我監測、分析管理、決策控制等任務(wù)，全面實(shí)現制造裝備的智能化升級。

2)智能制造工業(yè)機器人研究。在人造板生產(chǎn)過(guò)程中，傳統人工操作往往存在生產(chǎn)效率低、成本高、安全風(fēng)險大等問(wèn)題。隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與廣泛應用，通過(guò)大量具有不同功能的工業(yè)機器人來(lái)完成人造板生產(chǎn)車(chē)間中的不同作業(yè)，解放工作人員的雙手，是實(shí)現人造板智能制造的重要發(fā)展方向。因此，未來(lái)需要充分利用多傳感器、人工智能、大數據等支撐技術(shù)，不斷研發(fā)和升級用于各種人造板生產(chǎn)作業(yè)的工業(yè)機器人，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)人造板制造行業(yè)的智能化轉型。

3)智能制造生產(chǎn)線(xiàn)研究。人造板制造工藝流程復雜，各環(huán)節的加工質(zhì)量均會(huì )對最終產(chǎn)品性能產(chǎn)生影響。因此，通過(guò)模塊化工藝設計、柔性化工藝布局、結構化設備調整、連線(xiàn)化協(xié)同控制建設，將各生產(chǎn)設備高度集成，進(jìn)而實(shí)現設備與設備、人與設備的協(xié)同作業(yè)，是未來(lái)人造板生產(chǎn)線(xiàn)研究的重要內容。此外，實(shí)現制造生產(chǎn)線(xiàn)的智能化，要不斷攻克邊緣計算、云計算、數據融合、人工智能、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)集成系統的研發(fā)問(wèn)題，以完成生產(chǎn)線(xiàn)數據采集、分析管理、監控診斷、反饋控制等功能，進(jìn)而打破各環(huán)節信息孤島現象，優(yōu)化生產(chǎn)調度。同時(shí)，為解決實(shí)體生產(chǎn)線(xiàn)設計過(guò)程反復修改帶來(lái)的高額成本，基于虛擬現實(shí)技術(shù)的生產(chǎn)線(xiàn)虛擬設計和虛擬調試也是亟待研究的重要方向。

4)智能信息管理系統研究。當前我國人造板企業(yè)更多關(guān)注人造板的加工過(guò)程，由于技術(shù)障礙難以實(shí)施，對產(chǎn)品全生命周期的智能信息管理系統還不能合理開(kāi)發(fā)和有效利用，是未來(lái)人造板智能制造研究需要解決的另一關(guān)鍵問(wèn)題?；谔摂M技術(shù)、大數據、物聯(lián)網(wǎng)等先進(jìn)的智能制造技術(shù)，研發(fā)適合我國人造板企業(yè)的信息管理系統，集成產(chǎn)品設計和訂購、售后服務(wù)、物料計劃、制造生產(chǎn)、客戶(hù)服務(wù)、產(chǎn)品質(zhì)量和供應鏈等管理系統，實(shí)現企業(yè)銷(xiāo)售、服務(wù)、采購和生產(chǎn)一體化、智能化、透明化的高效運營(yíng)管理，是促進(jìn)我國人造板智能制造發(fā)展的重要途徑。

免責聲明：凡注明稿件來(lái)源的內容均為轉載稿或由企業(yè)用戶(hù)注冊發(fā)布，本網(wǎng)轉載出于傳遞更多信息的目的；如轉載稿和圖片涉及版權問(wèn)題，請作者聯(lián)系我們刪除，同時(shí)對于用戶(hù)評論等信息，本網(wǎng)并不意味著(zhù)贊同其觀(guān)點(diǎn)或證實(shí)其內容的真實(shí)性。