關(guān)于非標(biāo)設(shè)計(jì)及工廠自動(dòng)化的研究

金明來(lái)

摘要：近些年，企業(yè)用工成本不斷攀升，用自動(dòng)化設(shè)備代替人工操作的智能化生產(chǎn)勢(shì)在必行。同時(shí)5G技術(shù)的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)工廠智能化提供有力支撐。對(duì)于如何實(shí)現(xiàn)工廠自動(dòng)化，作者做出一些研究，提出個(gè)人觀點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：非標(biāo)設(shè)計(jì)? 自動(dòng)化? 智能化? ?5G技術(shù)

背景：近些年，隨著中國(guó)勞動(dòng)力成本的上升及人口紅利的消失，越來(lái)越多的企業(yè)面臨招工難的問(wèn)題，企業(yè)用工成本持續(xù)增加，同時(shí)人工操作也會(huì)給產(chǎn)品品質(zhì)帶來(lái)不確定性，人工密集型企業(yè)也給管理者帶來(lái)考驗(yàn)，因此用自動(dòng)化設(shè)備代替人工操作的智能化生產(chǎn)勢(shì)在必行。很多非標(biāo)設(shè)計(jì)公司應(yīng)運(yùn)而生，由一兩個(gè)人組成的公司數(shù)量不在少數(shù)，交貨期長(zhǎng)，設(shè)備使用穩(wěn)定性差，可謂魚(yú)目混雜。一方面是工廠自動(dòng)化改善的強(qiáng)大市場(chǎng)需求，另一方面是缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的非標(biāo)設(shè)計(jì)行業(yè)，如何實(shí)現(xiàn)供需雙方的有機(jī)匹配，讓工廠真正實(shí)現(xiàn)智能化生產(chǎn)，仍然需要工廠和非標(biāo)設(shè)計(jì)公司共同努力。5G技術(shù)的傳輸速度快、低延時(shí)、實(shí)時(shí)聯(lián)網(wǎng)等特點(diǎn)，滿足工業(yè)環(huán)境下的設(shè)備互聯(lián)和遠(yuǎn)程交互應(yīng)用需求，已經(jīng)成為支撐智能制造轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵技術(shù)。因此5G技術(shù)的應(yīng)用為實(shí)現(xiàn)工廠智能化插上了一雙翅膀。

提到工廠自動(dòng)化不得不提到非標(biāo)設(shè)計(jì)，非標(biāo)設(shè)設(shè)計(jì)是沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)可依，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀量身訂制的，由于無(wú)法批量生產(chǎn)，大企業(yè)不愿意做，小規(guī)模企業(yè)容易獲得生存空間。很多公司都是找非標(biāo)設(shè)計(jì)公司來(lái)對(duì)工廠進(jìn)行自動(dòng)化改善，強(qiáng)大的市場(chǎng)需求催生出眾多的非標(biāo)設(shè)計(jì)公司，其中技術(shù)過(guò)硬的設(shè)計(jì)公司普遍存在于日本，德國(guó)等合資公司，其價(jià)格昂貴國(guó)內(nèi)企業(yè)很難承受，有價(jià)格優(yōu)勢(shì)的國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)公司不少是一兩個(gè)人組成的，交貨期推遲，設(shè)備使用穩(wěn)定性差，前期方案研討不足導(dǎo)致設(shè)備進(jìn)展不暢乃至中途停止，這些都制約著工廠自動(dòng)化的進(jìn)程。

非標(biāo)設(shè)計(jì)興起于東南沿海，近些年已經(jīng)全國(guó)鋪開(kāi)，不同于傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，每次設(shè)計(jì)都是全新的設(shè)計(jì)，對(duì)于設(shè)計(jì)者的創(chuàng)新精神提出很高要求，要求見(jiàn)多識(shí)廣，能夠快速做出簡(jiǎn)單可行的方案。但不少?gòu)臉I(yè)者認(rèn)為非標(biāo)設(shè)計(jì)沒(méi)那么復(fù)雜，大道至簡(jiǎn)，非標(biāo)設(shè)計(jì)也就是振動(dòng)盤(pán)+氣缸+米思米，甚至認(rèn)為更簡(jiǎn)單，三維設(shè)計(jì)軟件+五金機(jī)電城。不過(guò)能真正做出一臺(tái)好的設(shè)備，完全達(dá)到用戶自動(dòng)化的需求仍然不是一件容易的事，需要考慮很多因素。

1.工廠各工序總體考慮，節(jié)拍要匹配。不可盲目上自動(dòng)化，應(yīng)從工廠的整體考慮。例如，某一工序的自動(dòng)化改善確實(shí)可以提高該工序的效率，但是其他相關(guān)工序的還是維持原來(lái)的效率，那么改善方案是無(wú)效的，單獨(dú)某一工序效率的提升，不但沒(méi)有提升工廠整體的效率，相反增加了某工序的庫(kù)存及物流成本，因此各工序節(jié)拍的匹配尤為重要。應(yīng)識(shí)別最適合做自動(dòng)化改善、最省人的地方，并識(shí)別出最適合做的廠家，讓專業(yè)的廠家做專業(yè)的工作，降低技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。不停去識(shí)別，邊識(shí)別邊推進(jìn)自動(dòng)化。

2.方案前期論證。從工藝的角度對(duì)工件產(chǎn)量，生產(chǎn)節(jié)拍，成本回收期進(jìn)行充分論證，對(duì)于會(huì)導(dǎo)致設(shè)備失效的種種可能進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，提前避免或準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)預(yù)案。比如關(guān)鍵且有風(fēng)險(xiǎn)的過(guò)程是否穩(wěn)定可靠，可以做前期驗(yàn)證試驗(yàn)，通過(guò)后再展開(kāi)設(shè)計(jì)。外采購(gòu)的零部件是否合乎設(shè)計(jì)要求，能否按時(shí)交貨。工件的品種尺寸是否一致，若有變化設(shè)備能否通用或者通過(guò)簡(jiǎn)單調(diào)整兼容。

3.企業(yè)應(yīng)為自動(dòng)化創(chuàng)造條件。企業(yè)與用戶，非標(biāo)設(shè)計(jì)公司共同開(kāi)發(fā)，降低方案難度，增加設(shè)備穩(wěn)定性。比如在工件上增加工藝基準(zhǔn)或者約束工件關(guān)鍵尺寸，方便定位抓取。 不能因?yàn)槭羌追骄统闪怂κ终乒?，只是提要求，不提供必要條件。

4. 不斷學(xué)習(xí)新技術(shù)，新工藝。新技術(shù)的應(yīng)用可以很好的解決之前的痛點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。例如：在多工位裝配線中之前的方案為：1工序完成裝配后，機(jī)械手1抓取工件到2工序，2工序完成裝配后，機(jī)械手2抓取工件到3工序，每個(gè)機(jī)械手均配置獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)，對(duì)安裝調(diào)試精度要求很高?，F(xiàn)在可以將機(jī)械手安裝在多滑塊的直線電機(jī)上，各個(gè)滑塊獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，之前機(jī)械安裝精度靠電氣控制既可以保證，大大降低機(jī)械安裝調(diào)試的成本。

5.簡(jiǎn)化方案。最簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)其實(shí)是最可靠的，環(huán)節(jié)眾多不僅增加成本，也會(huì)增加技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。近些年隨著氣動(dòng)元件的升級(jí)，很多旋轉(zhuǎn)，夾緊，抓取等機(jī)械動(dòng)作都可以用氣動(dòng)元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，很多復(fù)合動(dòng)作都可以由氣缸組合來(lái)完成，靠機(jī)械結(jié)構(gòu)的保證越來(lái)越少，其實(shí)有機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的復(fù)合動(dòng)作不僅安全可靠而且效率高。另外隨著機(jī)器人技術(shù)的成熟，不少企業(yè)愿意用機(jī)器人代替人工操作，從外觀看確實(shí)顯得高大上，但是不少地方的應(yīng)用顯得大材小用，機(jī)器人不是萬(wàn)能的，如果有更簡(jiǎn)的方案可以不用機(jī)器人。

智能化改造不是一蹴而就的，須逐步完成。工廠可以先實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)改善，再實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，然后讓各個(gè)自動(dòng)化設(shè)備互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)信息化，產(chǎn)生大數(shù)據(jù)，利用大數(shù)據(jù)分析，5G結(jié)合人工智能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能管理。在未來(lái)智能工廠生產(chǎn)的環(huán)節(jié)中涉及到物流、上料、倉(cāng)儲(chǔ)等方案判斷和決策，5G技術(shù)能夠?yàn)橹悄芄S提供全云化網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)。精密傳感技術(shù)作用于不計(jì)其數(shù)的傳感器，在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行信息狀態(tài)上報(bào)，大量工業(yè)級(jí)數(shù)據(jù)通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)收集起來(lái)，龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)始形成，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合云計(jì)算的超級(jí)計(jì)算能力進(jìn)行自主學(xué)習(xí)和精確判斷，給出最佳解決方案。最終用科學(xué)的數(shù)學(xué)算法對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)智能化、省人化、可追溯生產(chǎn)。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司）