簡易柔性自動化機械加工生產(chǎn)線研究

余子興

（珠海恒途電子有限公司 廣東珠海 519000）

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)理念

要想合理使用自動化機械生產(chǎn)線，首先必須要了解系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)理念，同時需要了解不同結(jié)構(gòu)的功能，將系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與企業(yè)內(nèi)部當(dāng)前所擁有的機械設(shè)備進(jìn)行結(jié)合，同時要增加相應(yīng)的資金投入，任何設(shè)備都需要與企業(yè)的實際情況相結(jié)合。雖然說簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線在我國企業(yè)已得到了廣泛應(yīng)用，人們的使用經(jīng)驗也較為成熟［1］，但實際上卻只是生搬硬套，不考慮實際情況，這就很容易出現(xiàn)故障，影響產(chǎn)品的質(zhì)量，同時還會對企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟損失。因此，一般在實際投入生產(chǎn)之前，往往需要根據(jù)企業(yè)規(guī)模進(jìn)行必要的演練，確保其符合企業(yè)生產(chǎn)需求，同時，在出現(xiàn)故障的概率較小的情況下再大量投入生產(chǎn)線。此外，工作人員需要了解一些常見故障出現(xiàn)的原因及解決方案，以期在后續(xù)遇到此類情況時能夠及時解決。

需要注意的一點是因為不同企業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及加工形式有所差異，所以，需要根據(jù)企業(yè)的實際生產(chǎn)情況選擇合適的系統(tǒng)構(gòu)架。通常情況下，系統(tǒng)構(gòu)架的選擇標(biāo)準(zhǔn)就是工作效率高且運行成本低，從而達(dá)到企業(yè)盈利的目的。

2 簡易柔性自動化機械加工生產(chǎn)線實施方案

2.1 經(jīng)濟型機床改造

從企業(yè)的角度出發(fā)，對于設(shè)備的投資最合適的方案就是能夠略有余量，并且還需要預(yù)置擴展接口，方便后續(xù)工作開展過程中擴大規(guī)模等。目前，我國使用的經(jīng)濟型計算機數(shù)控機床有各種各樣的類型，它們的特點及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也有很大不同，但是，有一個共同點就是都依附于數(shù)控系統(tǒng)，也就是說，數(shù)控系統(tǒng)是經(jīng)濟型機床的核心。而計算機數(shù)控機床的基本性能從根本上取決于數(shù)控模塊的性能，計算機數(shù)控機床的使用有效性和數(shù)控模塊的成熟與否及合適與否有著密切的關(guān)系。所以，對于柔性自動化機械加工生產(chǎn)線而言，首要的任務(wù)就是選擇恰當(dāng)?shù)臄?shù)控模塊。而經(jīng)濟型機床通常適用于規(guī)模較小的機械加工［2］，對于尺寸較大的機械來講，經(jīng)濟型機床就顯得不太合適，使用過程中很多功能都不能滿足加工需求。一般的解決辦法就是對常規(guī)的機床進(jìn)行進(jìn)一步精細(xì)化的機械改造，并且改造過后機械加工效果非常好，可以說是一種低投資、高收入的改造措施。

既然是經(jīng)濟型機床，那么，人們最看重的就是該結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟效益。但是，市場上的經(jīng)濟型機床的種類有很多，企業(yè)在購買時必須要經(jīng)過反復(fù)的數(shù)據(jù)對比及性能比較，從而選擇出最為合適的機床類型。目前，市場上最受歡迎的為SWAI系列，在價格相同的情況下，該系列的機床性能最好，能夠在同等時間內(nèi)為企業(yè)創(chuàng)造出更多的價值。經(jīng)濟型機床能夠通過與計算機控制器連接起來構(gòu)成計算機數(shù)控中心，通過輸入相應(yīng)的參數(shù)及模型，能夠達(dá)到不同層次的技術(shù)要求，滿足工廠的生產(chǎn)，不但可以有效控制生產(chǎn)成本，滿足企業(yè)低投入、高回報的生產(chǎn)目標(biāo)，同時也能緩解勞動力緊張的情況［3］。

2.2 簡易柔性自動化機械加工生產(chǎn)線方案的設(shè)計

制造簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線的目的就是能夠利用計算機技術(shù)對生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行優(yōu)化。雖然很多企業(yè)原有的機械設(shè)備能夠滿足機械加工的要求，但是效率普遍較低，所以，要認(rèn)識到計算機技術(shù)對于該生產(chǎn)線的重要性。同樣地，方案設(shè)計并不是一項簡單的工作，而是需要綜合考慮各種因素。計算機在該系統(tǒng)中發(fā)揮的作用主要有兩種，一種是控制作用，主要是對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的尺寸精度進(jìn)行嚴(yán)格控制，消除數(shù)據(jù)誤差；另一種則是管理作用，通過下機位的管理系統(tǒng)，對生產(chǎn)步驟進(jìn)行管理，確保該系統(tǒng)都是嚴(yán)格按照相關(guān)管理措施，同時確保系統(tǒng)工作環(huán)節(jié)的適宜性，避免環(huán)境濕度及溫度對系統(tǒng)技能造成影響。生產(chǎn)線方案的設(shè)計往往需要交給專業(yè)的設(shè)計師負(fù)責(zé)，他們在現(xiàn)有的自動化機械加工生產(chǎn)線的基礎(chǔ)上對有關(guān)環(huán)節(jié)進(jìn)行簡化、優(yōu)化。同時，方案設(shè)計完成之后，需要由企業(yè)的技術(shù)部門對其進(jìn)行審核檢查，之后再投入到實際運營中去［4］。

2.3 數(shù)控銑床組

對于數(shù)控銑床而言，它在工廠中的應(yīng)用主要是用于生產(chǎn)高精度的精工，如加工平面、槽和輪廓，這些部件對于機械性能的要求很高。而且在加工過程中，加工精度容易受到機床、刀具、裝夾工具等各種因素的影響，所以，工廠往往會利用立銑刀對產(chǎn)品進(jìn)行多次反復(fù)加工，之后對產(chǎn)品的精度及粗糙度進(jìn)行檢測，確保各種數(shù)據(jù)符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，并且還通過實驗對加工方式進(jìn)行改進(jìn)。但需要注意的是，數(shù)控銑床更加重視計算機的功能，為了滿足不同功能的需求，該系統(tǒng)往往會設(shè)置分布式數(shù)控功能組，從而滿足不同平面的技術(shù)要求，更有利于曲面的加工。

2.4 數(shù)控車床組

數(shù)控技術(shù)是當(dāng)前較為先進(jìn)的制造技術(shù)中的一種關(guān)鍵技術(shù)，而由數(shù)控機床組組成的簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線是改造傳統(tǒng)的機械加工裝備產(chǎn)業(yè)，并構(gòu)建全新的數(shù)字化產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)裝備，所以，數(shù)控車床組一直以來都很受制造業(yè)的關(guān)注，可以說，數(shù)控車床組的制造水平及功能特點基本上可以代表一個企業(yè)的競爭力。數(shù)控車床集加工精度高、加工效率高等眾多優(yōu)勢于一體，使得加工工作更加便利，即使是新應(yīng)聘的員工，也可以很快了解操作方法。

2.5 計算機控制系統(tǒng)

上述講解到的所有系統(tǒng)都有一個核心控制因素，即計算機控制系統(tǒng)?？梢哉f，加工環(huán)節(jié)中的所有步驟都是在計算機數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上進(jìn)行加工設(shè)計的，所以，必須要了解計算機控制系統(tǒng)的組成及作用。一般情況下，計算機控制系統(tǒng)往往分為以下兩類。一類是時序控制，即計算機控制系統(tǒng)可以按照時間的先后順序?qū)ιa(chǎn)線發(fā)出指令，從而控制加工步驟有序開展。該控制系統(tǒng)的優(yōu)點就在于能夠使得相對復(fù)雜的工作完成循環(huán)，并且能夠?qū)⑸a(chǎn)線調(diào)整正常，保證所有工序都能夠有序開展，每一個環(huán)節(jié)都不會互相干擾，并且也不會影響接下來的各項工作的順序［5］。另一類則是形成控制系統(tǒng)，它主要是按照一個動作到規(guī)定的位置形成信號對下一個動作進(jìn)行控制，由于該控制系統(tǒng)是嚴(yán)格按照命令執(zhí)行的，所以，該系統(tǒng)的可靠性高，不容易出現(xiàn)故障。但是，該系統(tǒng)的缺點也很明顯，由于它需要完成上一個步驟，所以容易消耗較長時間，對于高速自動化設(shè)備而言，這種控制方式不夠便利。

3 系統(tǒng)組成思想

3.1 系統(tǒng)組成原則

任何一項工作在開始之前都需要做好充分的準(zhǔn)備工作，同時，根據(jù)自己的實際需求，在已有的系統(tǒng)基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，從而才能最大限度地提高生產(chǎn)線的實用性。系統(tǒng)并不是某個企業(yè)隨意設(shè)置的，而是需要參考先前的生產(chǎn)線數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)組成原則及設(shè)計原理。同時，企業(yè)原有的設(shè)備精度水平及對于系統(tǒng)的資金投入力度也將直接影響系統(tǒng)的功能和經(jīng)濟效益。任何一個產(chǎn)品，從設(shè)計、確定數(shù)據(jù)、形狀設(shè)計、制造、完工、質(zhì)量檢驗再到出廠，中間需要經(jīng)過很多步驟，若想一步完成，那幾乎是不可能的。系統(tǒng)組成也是如此。為了確保每個環(huán)節(jié)都能滿足生產(chǎn)需求，在設(shè)計系統(tǒng)時，通常采取分布完成的原則，按照生產(chǎn)線要求逐次完成。但是，該系統(tǒng)的關(guān)鍵實施步驟在于計算機控制中心的設(shè)置。例如，一個人要想完成自己的目標(biāo)，那么必須要明白自己的目的，即必須要由靈活的頭腦對自己的目標(biāo)進(jìn)行計劃安排，而計算機控制中心就是簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線的“大腦”，它將指導(dǎo)生產(chǎn)線正常運作，有效擴展生產(chǎn)規(guī)模，同時還可以降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

3.2 系統(tǒng)組成選擇

除了需要配套的機械設(shè)備而言，計算機軟件設(shè)計也同樣很重要。但是，目前很多企業(yè)存在的問題就是缺乏專業(yè)的計算機高級人才，即使很多工作人員技術(shù)操作水平很高，但是他們對于計算機編程及基本的操作步驟都不夠了解，再加上很多技術(shù)人員的年齡較大，對于計算機的功能不夠了解，可能他們在不經(jīng)意間對計算機設(shè)備的觸碰都會改變生產(chǎn)參數(shù)，導(dǎo)致整個生產(chǎn)線的生產(chǎn)步驟出現(xiàn)問題。所以，除了要選擇適合企業(yè)生產(chǎn)要求的生產(chǎn)線之外，加強對工作人員的技能培訓(xùn)也十分重要。并且人們在選擇自動化機械加工生產(chǎn)線時，需要了解自身企業(yè)產(chǎn)品的側(cè)重點。在計算機控制、數(shù)控加工的基礎(chǔ)之上，對系統(tǒng)進(jìn)行定量設(shè)計，輸入精確的參數(shù)，并且還要根據(jù)自身企業(yè)的規(guī)模確定產(chǎn)品加工的范圍及精度，要保證產(chǎn)品和客戶的需求相一致。正如該生產(chǎn)線的名稱一樣，之所以叫作簡易生產(chǎn)線，是因為該生產(chǎn)線進(jìn)行了改造優(yōu)化，去除了一些復(fù)雜且無用的步驟，使得操作環(huán)節(jié)更加簡便，通過減少設(shè)備投入，可以降低生產(chǎn)成本，但是，最重要的是，改造并沒有破壞原有的工作效率，反而提高了生產(chǎn)質(zhì)量。

3.3 柔性自動化生產(chǎn)線的特點

簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線之所以受到了眾人的喜愛，自然是因為它有著眾多優(yōu)勢，滿足了人們實際的生產(chǎn)需求。下面將主要探討該生產(chǎn)線的特點，方便基于其特點進(jìn)行靈活調(diào)整［6］。首先，企業(yè)生產(chǎn)需要的生產(chǎn)線必須是靈活多變的，因為企業(yè)客戶來源不同，其需求自然也有很大差別，所以，生產(chǎn)線需要能夠靈活調(diào)整其生產(chǎn)及裝配環(huán)節(jié)，從而制造出不同類型及不同精度的產(chǎn)品。如果一條生產(chǎn)線只能生產(chǎn)一種規(guī)模的產(chǎn)品，那么將會增大企業(yè)發(fā)展的局限性，同時也會使得企業(yè)的生產(chǎn)成本大幅度上漲。并且最重要的是，該生產(chǎn)線是由計算機進(jìn)行中心控制的，所以，可以通過計算機電子顯示屏了解各種數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，通過對數(shù)據(jù)的收集對比，可以了解產(chǎn)品的合格率及該生產(chǎn)線的生產(chǎn)狀態(tài)。

如果利用人工進(jìn)行質(zhì)量抽樣檢查的話，由于涉及的數(shù)量很多，工作人員很容易感到疲累，工作效率也會因此降低，且抽查只能確定合格率的大概范圍。而該生產(chǎn)線能夠通過多種傳感器對產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量檢測，自動將不合格的產(chǎn)品剔除出去，并且它可以分析出故障成因，方便人們對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。此外，最重要的一點就是該系統(tǒng)可以同時生產(chǎn)多種不同類型的產(chǎn)品，對于生產(chǎn)工藝可以做到靈活調(diào)整，對于小型企業(yè)、生產(chǎn)規(guī)模較小的工廠而言十分合適。

4 柔性自動化生產(chǎn)線的發(fā)展趨勢

時代在不斷變化，人們的設(shè)計工藝及簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線的結(jié)構(gòu)組成和基礎(chǔ)工藝也處于不斷發(fā)展之中。再加上現(xiàn)在各行各業(yè)都認(rèn)識到了計算機控制的重要性，都不斷加大資金投入發(fā)展自動化生產(chǎn)線，解放了勞動力，同時增加了營業(yè)額。常見的制造生產(chǎn)企業(yè)有很多，如汽車、家具及軌道交通行業(yè)等都屬于機械加工大廠，它們每天都需要加工大量的產(chǎn)品，不僅數(shù)量巨大，同時還需要滿足質(zhì)量要求，在這種情況下，自動化生產(chǎn)線發(fā)揮了十分重要的作用。但是，就像上文說到的，柔性生產(chǎn)線包含著多種工藝，并不是所有工序都滿足企業(yè)生產(chǎn)要求。所以，企業(yè)在選用自動化生產(chǎn)線時要明白自己的生產(chǎn)工序有哪些是符合自動化的，而哪些是適合柔性自動化的，根據(jù)實際需求進(jìn)行合理選擇，將不同工藝進(jìn)行組合，從而實現(xiàn)最佳的生產(chǎn)模式，并且所有步驟都需要逐步實施，切記不能急躁，妄想一步完成，否則可能會產(chǎn)生嚴(yán)重后果。目前，很多企業(yè)在使用過程中還有很多認(rèn)識不足的地方，例如，沒有將產(chǎn)品信息與計算機設(shè)備相結(jié)合，尤其是生產(chǎn)線管理方面，還是一片空白。但現(xiàn)在隨著科技的發(fā)展及高科技人才進(jìn)入自動化生產(chǎn)線，筆者相信，柔性自動化生產(chǎn)線還將進(jìn)一步發(fā)展，人們會逐漸意識到它的發(fā)展意義及目前存在的問題，通過不斷的努力與學(xué)習(xí)國外先進(jìn)技術(shù)，完成該生產(chǎn)線的改造與完善，將會對人們的生活帶來更大的便利。

5 結(jié)語

任何生產(chǎn)線及機械加工方案的設(shè)計都是為了企業(yè)能夠得到進(jìn)一步發(fā)展，而簡易柔性自動化機械生產(chǎn)線的出現(xiàn)讓人們看到了計算機時代帶來的挑戰(zhàn)與機遇。當(dāng)前，我國企業(yè)在追求低成本、高收益的同時，也需要投入大量資金發(fā)展高新技術(shù)，技術(shù)的進(jìn)步實際上也是一種人類思維的進(jìn)步，通過資金及人才投入獲得了新生產(chǎn)方案，而該方案反過來又提升了工廠的效益，可以說是一種雙贏的局面。