設(shè)備及生產(chǎn)線自動化改造與管理

艾曉飛

（昱科環(huán)球存儲科技（深圳）有限公司，廣東深圳518038）

設(shè)備及生產(chǎn)線自動化改造與管理

艾曉飛

（昱科環(huán)球存儲科技（深圳）有限公司，廣東深圳518038）

自動化設(shè)備可以代替人工從事危險操作，或者將人從繁重、重復(fù)的體力勞動中解放出來，做好設(shè)備及生產(chǎn)線自動化的改造與管理工作，不僅可以提高工作效率，確保產(chǎn)品質(zhì)量，還能提升企業(yè)的利潤和競爭力。

設(shè)備；生產(chǎn)線；自動化；改造與管理

0 前言

隨著社會的發(fā)展，中國的勞動力市場供給情況已經(jīng)在悄然發(fā)生變化，主要體現(xiàn)在，一是現(xiàn)在的年輕人不再愿意從事簡單的體力勞動，很多企業(yè)招工困難；二是隨著社會最低工資水平的調(diào)整，人工成本開始顯著上升，導(dǎo)致企業(yè)用工成本隨之上升。這些問題的出現(xiàn)使企業(yè)開始意識到提高設(shè)備及生產(chǎn)線自動化水平的必要性及急迫性，針對這個過程中可能遇到的各種問題，逐一加以解析。

1 生產(chǎn)線及設(shè)備自動化改造的目的

1.1 解放勞動力

自動化設(shè)備可以代替人工從事危險操作，或者將員工從繁重、重復(fù)的體力勞動中解放出來。例如，汽車行業(yè)是制造業(yè)中最早使用機械手的行業(yè)之一，這些機械手可以代替操作人員進行噴涂、打磨等危險工作；在物流行業(yè)中，可以用機械手代替人工進行碼垛等工作。這些自動化設(shè)備的應(yīng)用，既保證了操作人員的安全，也減小了勞動強度。

1.2 改善產(chǎn)品質(zhì)量

自動化設(shè)備可以提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量。例如，自動化生產(chǎn)線可以通過節(jié)拍設(shè)計，將生產(chǎn)效率提高到極致，另外，因為其操作的可靠性和一致性可以有效地提高產(chǎn)品質(zhì)量，從而提升企業(yè)的利潤和競爭力。

1.3 減少人工費

隨著機械手等自動化設(shè)備的使用，可以解決一部分企業(yè)招工難、用工貴的問題；隨著中國勞動力市場結(jié)構(gòu)的變化，傳統(tǒng)的勞動密集型企業(yè)已經(jīng)開始外遷或者向中西部地區(qū)轉(zhuǎn)移，一些企業(yè)也開始將注意力放在生產(chǎn)線的自動化改造上面，以求一勞永逸地解決用工問題。但自動化改造之路任重而道遠，需要各種軟件、硬件的支持，需要綜合考慮企業(yè)情況、行業(yè)狀況等各方面因素，并不能一蹴而就。因此，控制好升級改造路線和節(jié)奏，才是確保成功的前提條件。

2 生產(chǎn)線及設(shè)備自動化等級劃分

生產(chǎn)線自動化等級劃分有很多方法，其中一種方法是根據(jù)設(shè)備的操作是否需要人為干預(yù)，設(shè)備之間是否通過傳送裝置互相連接，產(chǎn)品信息包括檢測信息是否可以自動采集、存儲等綜合因素來評估。

（1）Level 1。設(shè)備需要操作人員手動投料，手動取料，設(shè)備加工過程中需要人為干預(yù)，如需要手動翻料等。

（2）Level 2。設(shè)備需要操作人員手動投料，手動取料，加工過程中不需要人為干預(yù)。

（3）Level 3。設(shè)備需要操作人員手動投料，自動取料，加工過程不需要人為干預(yù)。

（4）Level 4。設(shè)備自動投料，加工之后自動取料，加工過程不需要人為干預(yù)。

（5）Level 5。設(shè)備及工序之間用傳送裝置連接，產(chǎn)品信息包括測試信息自動讀取、存儲，整個過程無需人為干預(yù)；傳送裝置可以是同步傳送帶、鏈板傳送帶、輥筒傳送裝置、自動轉(zhuǎn)運車等；當設(shè)備及整個工序之間用自動傳送裝置連接后，需要相應(yīng)的生產(chǎn)管理軟件對整個生產(chǎn)流程進行控制，并需要用條碼、RFID等設(shè)備對產(chǎn)品的位置及信息等進行采集處理。

3 生產(chǎn)線及自動化改造評估

3.1 預(yù)期投資回報率

生產(chǎn)線及設(shè)備的自動化改造需要做科學(xué)地評估，以便確定是否具有可行性，投資回報率，即ROI（Return on Investment）是否符合預(yù)期目標。

3.2 原材料材質(zhì)及尺寸的穩(wěn)定性

自動化設(shè)備需要自動上料及下料，需要機械手或者相應(yīng)的夾具配合，如果材料、材質(zhì)及尺寸變化很大，則機械手和夾具無法準確、穩(wěn)定地抓取，即使通過控制原材料材質(zhì)及尺寸公差可以消除這個問題的話，也會增加生產(chǎn)的成本，因此，需要科學(xué)地評估投資和收益問題。

3.3 評估必要性和可行性

有些產(chǎn)品的工藝流程特別復(fù)雜，自動化改造難度極大，此時需要考慮自動化改造的必要性及可行性。對于設(shè)備的自動化改造可以按照先易后難的順序，對于因為工藝流程過于復(fù)雜導(dǎo)致的改造難度過大的設(shè)備，需要格外慎重。因為自動化改造，可能會降低設(shè)備及整條生產(chǎn)線的柔性及靈活性。

3.4 需有軟硬件支持

因為硬件是骨骼，是肌肉，軟件是大腦，是神經(jīng)系統(tǒng)。所以，在自動化改造升級中，產(chǎn)品的信息包括測試信息，都由生產(chǎn)管理系統(tǒng)，如MES（Manufacturing Execution System）等，通過終端設(shè)備及軟件系統(tǒng)，如ECS（Expert Control System）來讀取、存儲及調(diào)用。

3.5 評估投資回報率

自動化改造需要評估投資回報率，即ROI（Return on investment）。有些自動化改造需要投入大量的人力、物力，可能還會對生產(chǎn)計劃造成一定的影響，所以需要評估ROI來確認投資與收益的關(guān)系，確定投資的回報周期是否符合預(yù)期的目標。

3.6 控制時機與節(jié)奏

自動化改造中需要做好規(guī)劃，控制時機與節(jié)奏。所謂時機控制是需要考慮行業(yè)及市場因素，例如，行業(yè)處于發(fā)展期或者成熟期則具備自動化改造的必要性等。但如果行業(yè)處于衰退期，則需要慎重評估其投資回報率等因素。節(jié)奏控制需要根據(jù)公司生產(chǎn)計劃及目的有計劃地進行，可以先對一些設(shè)備速度、行程及程序進行等優(yōu)化，以提升其生產(chǎn)效率，然后再對機械及電氣等部分進行升級與改造。

4 自動化改造升級的實施

實施設(shè)備或者生產(chǎn)線的自動化改造，可以將工程外包給有資質(zhì)的系統(tǒng)集成商，也可以通過企業(yè)的設(shè)備人員來實施，或者整合系統(tǒng)集成商和企業(yè)的技術(shù)力量進行相關(guān)的技術(shù)改造。自動化技術(shù)改造不只涉及硬件方面的改造，也需要軟件的系統(tǒng)集成。以生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES的一個典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為例（圖1）。

在自動化改造過程中，生產(chǎn)管理軟件是整個生產(chǎn)制造系統(tǒng)的大腦和神經(jīng)，控制著整個生產(chǎn)流程。企業(yè)需要根據(jù)目前的規(guī)模、未來發(fā)展規(guī)劃、行業(yè)及產(chǎn)品特點等，來選擇適合自己的生產(chǎn)管理系統(tǒng)及系統(tǒng)集成商。

總之，自動化改造確實可以提高生產(chǎn)效率，改善產(chǎn)品質(zhì)量，減少企業(yè)對勞動力的依賴程度，但也會造成設(shè)備及生產(chǎn)線柔性方面的下降。因此在實施之前，需要綜合考慮各種因素，以找到適合自己企業(yè)的自動化之路。

〔編輯 王永洲〕

圖1 生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.04

TH17

B