自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的流程、要點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

楊阿華，孫衛(wèi)萍

（江蘇省東臺(tái)中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 東臺(tái) 224200）

0 引言

在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的過程中，需要加強(qiáng)研究自動(dòng)化的相關(guān)流程環(huán)節(jié)、要點(diǎn)及風(fēng)險(xiǎn)等，以確保機(jī)械使用滿足機(jī)械控制和管理的要求。在進(jìn)行機(jī)械管理和控制時(shí)，要提高綜合控制水平，以有效保證自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備良好工作環(huán)境。在機(jī)械運(yùn)行過程中，要對(duì)機(jī)械故障進(jìn)行全面檢測(cè)，以進(jìn)一步提高機(jī)械綜合控制和監(jiān)測(cè)的效率。

1 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的原則

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造過程中要重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)需求，遵循技術(shù)性原則、標(biāo)準(zhǔn)化原則、安全性原則等，立足于推動(dòng)機(jī)械設(shè)備制造創(chuàng)新發(fā)展的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，提升自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的綜合應(yīng)用性能。

1.1 堅(jiān)持技術(shù)性原則

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造對(duì)實(shí)踐應(yīng)用有著較高的要求，必須將技術(shù)性放在十分突出的位置之上，要結(jié)合相關(guān)設(shè)備的使用特點(diǎn)，以最大限度地提升其設(shè)備的使用性能。比如：在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備的易損壞零部件、易出現(xiàn)故障的零部件和一些關(guān)鍵零部件就要進(jìn)行專門的優(yōu)化設(shè)計(jì)，力爭(zhēng)使設(shè)備具有更高的可靠性和安全性，從而避免設(shè)備后期使用時(shí)一些故障的發(fā)生。

1.2 堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化原則

堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化是現(xiàn)代自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)與制造過程中必須遵循的基本原則，這一原則應(yīng)該體現(xiàn)以下兩個(gè)方面內(nèi)容。

1.2.1 設(shè)計(jì)概念標(biāo)準(zhǔn)化

主要包括使用設(shè)計(jì)符號(hào)、設(shè)計(jì)計(jì)量單位的標(biāo)準(zhǔn)化等方面，研發(fā)設(shè)計(jì)人員要嚴(yán)格按照國際、國內(nèi)相應(yīng)行業(yè)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，并且要明確相應(yīng)的制造誤差參數(shù)及范圍，以防止后續(xù)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備制造使用過程中出現(xiàn)故障。

1.2.2 設(shè)計(jì)方法標(biāo)準(zhǔn)化

方法是達(dá)成目標(biāo)的手段，方法是否正確是確保自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)能否成功的重要保證，設(shè)計(jì)方法應(yīng)與企業(yè)需求相符合，且科學(xué)而規(guī)范。為了達(dá)到預(yù)期的目的和效果，設(shè)計(jì)前要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、測(cè)量以及驗(yàn)證等相關(guān)工作，然后在基于驗(yàn)證獲取的數(shù)據(jù)上作出相應(yīng)的優(yōu)化，以確保自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備最終的應(yīng)用性能，以適應(yīng)企業(yè)的實(shí)際需求。

1.3 堅(jiān)持安全性原則

安全性事關(guān)人的生命健康，不得有半點(diǎn)馬虎，必須要高度重視，安全性原則更應(yīng)放在首要位置之上。在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)過程中，關(guān)于安全性原則方面應(yīng)著重體現(xiàn)以下三個(gè)方面的內(nèi)容。（1）設(shè)備零部件設(shè)計(jì)的安全性。由于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備是由眾多的零部件組裝而成，而各零部件用材是否滿足硬度要求、各零部件規(guī)格型號(hào)是否滿足生產(chǎn)要求等一系列問題，均需要精密計(jì)算和論證，以避免后期設(shè)備制造和使用過程中出現(xiàn)變形和開裂等方面的運(yùn)轉(zhuǎn)故障，釀成相應(yīng)安全事故。（2）實(shí)際操作應(yīng)用的安全性。因?yàn)樽詣?dòng)化機(jī)械設(shè)備在實(shí)際操作運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)安全性問題，因此在設(shè)計(jì)時(shí)就提前作出一些優(yōu)化措施，防患于未然，做好相應(yīng)的安全事故防范設(shè)計(jì)。（3）應(yīng)用環(huán)境的安全性。在設(shè)計(jì)過程中要考慮噪聲、污染氣體排放以及一些有毒化學(xué)物質(zhì)等方面的危害因素，在研發(fā)設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮到這些使用環(huán)境的特殊性，提前做好相應(yīng)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)[1]。

2 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造流程

（1）自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備初步研發(fā)設(shè)計(jì)。研發(fā)設(shè)計(jì)和制造人員必須根據(jù)機(jī)械設(shè)備的實(shí)際需求并按照相關(guān)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研發(fā)設(shè)計(jì)和制造。機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行機(jī)理和運(yùn)行方式用作相關(guān)研發(fā)設(shè)計(jì)圖紙和機(jī)械設(shè)備制造圖紙的基礎(chǔ)。

（2）自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備初步研發(fā)設(shè)計(jì)過程。有關(guān)的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造人員應(yīng)對(duì)機(jī)械設(shè)備的初步設(shè)計(jì)圖紙和計(jì)劃進(jìn)行分析，結(jié)合一些先進(jìn)的設(shè)計(jì)理念進(jìn)行開發(fā)，設(shè)計(jì)和制造，并將研發(fā)設(shè)計(jì)和制造與實(shí)際設(shè)計(jì)進(jìn)行有效比較，嚴(yán)格遵循總體設(shè)計(jì)計(jì)劃，繪制出機(jī)械設(shè)備的完整結(jié)構(gòu)和零件圖。

（3）設(shè)計(jì)工作方案。有關(guān)的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造人員應(yīng)根據(jù)上述參考資料重新檢查機(jī)械相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)圖，并收集與研發(fā)設(shè)計(jì)和制造有關(guān)的技術(shù)文檔和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖。在設(shè)計(jì)部分與員工進(jìn)行充分的互動(dòng)，最終確定研發(fā)設(shè)計(jì)和制造的最終設(shè)計(jì)計(jì)劃。

（4）機(jī)械設(shè)備的加工制造。研發(fā)設(shè)計(jì)和制造人員按照最終的機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)劃制造機(jī)械設(shè)備。

（5）機(jī)械設(shè)備的驗(yàn)收。機(jī)械設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)和制造完成后，應(yīng)當(dāng)組織研發(fā)設(shè)計(jì)和制造專業(yè)人員重新檢查制造的機(jī)械設(shè)備。一旦在研發(fā)設(shè)計(jì)和制造中發(fā)現(xiàn)問題，必須立即提供解決方案，以防止有問題的機(jī)器和設(shè)備。應(yīng)該注意的是，只有所有制造的機(jī)械設(shè)備的質(zhì)量都符合標(biāo)準(zhǔn)，才能將機(jī)械設(shè)備交付給客戶。

（6）機(jī)械設(shè)備的安裝和調(diào)試。研發(fā)設(shè)計(jì)和制造人員按照標(biāo)準(zhǔn)程序?qū)C(jī)械設(shè)備安裝和運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，以及測(cè)試以確保其效率。

（7）機(jī)械設(shè)備的制造前試產(chǎn)鑒定。在機(jī)械設(shè)備完成研發(fā)設(shè)計(jì)和制造過程中要符合控制標(biāo)準(zhǔn)，并且必須仔細(xì)分析機(jī)械設(shè)備的性能。如果研發(fā)設(shè)計(jì)和制造沒有問題，繼續(xù)執(zhí)行下一步。如果在研發(fā)設(shè)計(jì)，制造和檢查過程中發(fā)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備的檢查結(jié)果與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不符，則應(yīng)根據(jù)其實(shí)際使用條件合理調(diào)整研發(fā)設(shè)計(jì)和制造，以符合當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)。

（8）研發(fā)設(shè)備正式轉(zhuǎn)讓給買方，研發(fā)設(shè)計(jì)和制造都包含在過程中[2]。如圖1為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造流程圖。

圖1 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造流程圖

3 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)

3.1 加強(qiáng)設(shè)計(jì)及制造的控制意識(shí)

為了克服當(dāng)前自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造應(yīng)用中存在的問題，第一個(gè)措施是加強(qiáng)企業(yè)設(shè)計(jì)及制造的控制意識(shí)。（1）控制理念的落實(shí)。企業(yè)應(yīng)將自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造制造中的設(shè)計(jì)及制造的控制理念整合到實(shí)際工作中，并使用設(shè)計(jì)及制造的控制理念來指導(dǎo)實(shí)際制造工作。例如，當(dāng)企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造時(shí)，企業(yè)管理人員不僅應(yīng)向工作人員提供培訓(xùn)，而且還會(huì)就制造設(shè)備的隱患提供建議，并對(duì)機(jī)械設(shè)備的操作要點(diǎn)進(jìn)行講解，為企業(yè)制造人員的實(shí)際設(shè)計(jì)及制造的工作提供有效的指導(dǎo)。針對(duì)自動(dòng)化設(shè)備的實(shí)際研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的控制流程是企業(yè)制造管理的實(shí)際體現(xiàn)。（2）實(shí)時(shí)更新設(shè)計(jì)及制造的控制理念。企業(yè)的設(shè)計(jì)及制造的控制理念應(yīng)隨著企業(yè)制造過程中自動(dòng)化設(shè)備的變化而更新，并解決企業(yè)實(shí)際問題。確保符合企業(yè)設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)和企業(yè)當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)的相契合，根據(jù)實(shí)際制造需求，適當(dāng)調(diào)整設(shè)計(jì)及制造的控制理念和設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)內(nèi)容，是柔性自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造控制的直觀體現(xiàn)[3]。

3.2 消除自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造隱患

為了解決與企業(yè)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的問題，有必要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)設(shè)備現(xiàn)有隱患的處理。（1）處理自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的遺留隱患。在升級(jí)制造設(shè)備時(shí)，企業(yè)必須特別注意新舊設(shè)備對(duì)接部分，并避免由于設(shè)備連接不當(dāng)而造成的潛在隱患。設(shè)計(jì)及制造的人員首先分析新設(shè)備的功耗和相關(guān)條件，并結(jié)合電源電路布局，分析原始設(shè)備連接線和自動(dòng)化設(shè)備應(yīng)用工具，最后保存可用零件并替換不合格的零件。在升級(jí)企業(yè)的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備時(shí)，對(duì)制造線，制造場(chǎng)地和實(shí)際安裝條件的控制是對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的控制進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整和優(yōu)化的過程。（2）優(yōu)化機(jī)自動(dòng)化程序。自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造和設(shè)備自動(dòng)化程序的優(yōu)化旨在解決企業(yè)制造設(shè)備內(nèi)部狀態(tài)。企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造時(shí)，設(shè)計(jì)及制造的人員首先測(cè)試自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備程序，了解自動(dòng)化程序的運(yùn)行過程中的問題并進(jìn)行調(diào)試，直到企業(yè)使用的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備程序能夠滿足企業(yè)的制造需求，并且沒有安全問題，然后才能將設(shè)備正式投入使用制造。對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造過程的分析著重于制造過程要求以及自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備本身的特性。在實(shí)際的設(shè)計(jì)及制造過程中，進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)試后，可以有效避免使用機(jī)械設(shè)備的問題，也可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)目的[4]。

3.3 發(fā)揮設(shè)備設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)體系的作用

（1）設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)條件的綜合分析。增強(qiáng)企業(yè)分析設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)的能力，掌握企業(yè)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造使用中的條件，進(jìn)行高質(zhì)量的風(fēng)險(xiǎn)分析工作。在制造過程中使用有限元分析方法來分析當(dāng)前自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的潛在隱患。包括三個(gè)方面：機(jī)械部件問題、程序問題和操作問題。并針對(duì)上述問題，提出適當(dāng)?shù)拇胧Ｔ谠O(shè)備的實(shí)際應(yīng)用中，有必要著眼于這三個(gè)方面，為工人提供預(yù)防和控制風(fēng)險(xiǎn)的建議，并很好地處理企業(yè)制造過程中的要點(diǎn)問題。上述自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)的是在風(fēng)險(xiǎn)分析、保護(hù)和實(shí)際控制過程中，充分利用企業(yè)設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)體系，做好企業(yè)設(shè)計(jì)及制造的工作過程。（2）深入分析設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)問題。為了在企業(yè)中有效實(shí)施自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造，應(yīng)進(jìn)一步深入分析，盡量避免軟件問題。當(dāng)處理自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造中的漏洞時(shí)，維護(hù)人員結(jié)合這些故障對(duì)設(shè)計(jì)及制造的條件進(jìn)行綜合分析，然后集中精力解決相關(guān)的問題，發(fā)揮設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)體系的作用，以消除潛在的威脅[5]。

4 自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

4.1 基礎(chǔ)評(píng)估模型

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的實(shí)施需要在適當(dāng)?shù)倪壿嬁刂乒芾砑?jí)別進(jìn)行系統(tǒng)分析，以促進(jìn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的整體優(yōu)化和開發(fā)，以便自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)作出響應(yīng)?？茖W(xué)的基礎(chǔ)評(píng)估模型可以實(shí)現(xiàn)對(duì)要點(diǎn)的有效分析，并發(fā)揮與自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)及制造相關(guān)的積極作用，通過對(duì)綜合分析和管理，提高設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造水平[6]。

4.2 設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的目的是對(duì)與機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面分析，并在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)的過程中優(yōu)化所有信息，并增強(qiáng)機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的綜合能力，從而為優(yōu)化機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)及制造的要點(diǎn)創(chuàng)造基礎(chǔ)條件。自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造還需要促進(jìn)設(shè)備控制和設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，以進(jìn)一步提高機(jī)械設(shè)備設(shè)計(jì)及制造的質(zhì)量，因此，有必要詳細(xì)分析機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備運(yùn)行中的風(fēng)險(xiǎn)，得出準(zhǔn)確的結(jié)論，系統(tǒng)地分析機(jī)械設(shè)備的相關(guān)特性，并可以分析設(shè)備的安全性，進(jìn)而針對(duì)性提高設(shè)備設(shè)計(jì)及制造能力。此外，有必要對(duì)機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)控制和監(jiān)控進(jìn)行定量分析，以確保相關(guān)的性能能夠滿足監(jiān)控要求，并促進(jìn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的全面管理和控制的實(shí)施。在評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，主要從以下三個(gè)層次進(jìn)行系統(tǒng)分析：首先是損害程度；其次是引入設(shè)計(jì)及制造的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)；第三是從規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)角度識(shí)別機(jī)械設(shè)備故障的風(fēng)險(xiǎn)。在評(píng)估機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，應(yīng)執(zhí)行整個(gè)設(shè)計(jì)及制造過程并促進(jìn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的更好管理[7]。

4.3 操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

科學(xué)評(píng)估自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備中的各種操作風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，在評(píng)估活動(dòng)中，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造本身的各種缺陷將更加直觀的展現(xiàn)出來。因此，相關(guān)操作人員可以進(jìn)行深入研究以保持管理效果。至于設(shè)備的磨損問題，僅通過預(yù)防性檢查很難發(fā)現(xiàn)。因此，維護(hù)人員必須定期檢查設(shè)備。對(duì)一些嚴(yán)重磨損的零件進(jìn)行更換，避免產(chǎn)品質(zhì)量下降，引起機(jī)械自動(dòng)化設(shè)備頻繁發(fā)生故障。在執(zhí)行操作風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的過程中，大多數(shù)任務(wù)是定期執(zhí)行的，但是評(píng)估工作周期并非完全適應(yīng)機(jī)械設(shè)備的所有部分，這將導(dǎo)致無法及時(shí)控制潛在的威脅。針對(duì)這樣的問題技術(shù)人員可以采用針對(duì)性的控制方法，根據(jù)每臺(tái)設(shè)備的特征定義風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估周期，并有效地監(jiān)控零件的磨損。在管理過程大多會(huì)發(fā)現(xiàn)反復(fù)出現(xiàn)的問題，這些問題使某些組件無法及時(shí)得到修復(fù)，從而降低了其性能。自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造過程中要對(duì)設(shè)備中各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以有效降低設(shè)備運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)，并為機(jī)械設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供良好的條件。隨著我國機(jī)械工程自動(dòng)化水平的不斷提高，評(píng)估與機(jī)械設(shè)備相關(guān)的操作風(fēng)險(xiǎn)過程變得越來越復(fù)雜。因此，有必要關(guān)注整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過程，提高設(shè)備設(shè)計(jì)及制造的能力，以確保自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別符合基礎(chǔ)的要點(diǎn)要求[8]。

5 結(jié)束語

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造的原則、流程及要點(diǎn)研究分析是提高自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備質(zhì)量重要手段。為了克服企業(yè)在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備研發(fā)設(shè)計(jì)及制造中存在的問題，我們有必要加強(qiáng)對(duì)此研究，了解相關(guān)隱患，進(jìn)行相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，采取相應(yīng)的改進(jìn)措施，以促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。