周軍

摘 ?要：機(jī)械自動(dòng)化裝配技術(shù)的普及應(yīng)用，能夠有效提升大批量個(gè)性定制產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，快速實(shí)現(xiàn)個(gè)性化產(chǎn)品的市場(chǎng)響應(yīng)，降低庫(kù)存成本。文章主要從大批量個(gè)性定制生產(chǎn)方式入手，重點(diǎn)對(duì)國(guó)內(nèi)外裝配方案比較以及自動(dòng)化裝配應(yīng)用設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析闡述，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大批量;個(gè)性定制;自動(dòng)化;結(jié)構(gòu)

引言

新時(shí)期，計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）以其高效率、低成本、低耗能等優(yōu)勢(shì)越來(lái)越受到生產(chǎn)企業(yè)的青睞，并逐步成為企業(yè)生產(chǎn)科學(xué)化、管理現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向，較大幅度提升了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。而實(shí)行大批量個(gè)性定制產(chǎn)品裝配自動(dòng)化生產(chǎn)的基本思路是根據(jù)具體的產(chǎn)品特征細(xì)分工序合理配置生產(chǎn)要素，謀求生產(chǎn)最小化的組合方式，從而實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)?？傮w而言，在裝配自動(dòng)化生產(chǎn)過(guò)程中建議采取總體策劃、分步實(shí)施的方式，起初以人機(jī)共線為基礎(chǔ)，對(duì)關(guān)鍵工藝重點(diǎn)突破，首先實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵工序自動(dòng)化，逐步擴(kuò)展到整線自動(dòng)化。

1 大批量個(gè)性化定制生產(chǎn)方式

1.1 生產(chǎn)方式的具體類型

在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，企業(yè)依據(jù)個(gè)性需求的不同及大批量生產(chǎn)的具體情況，靈活采用不同類型的生產(chǎn)方式，比如：定制標(biāo)準(zhǔn)化、部分標(biāo)準(zhǔn)化以及純標(biāo)準(zhǔn)化等。具體而言，定制化與標(biāo)準(zhǔn)化并非相互獨(dú)立的生產(chǎn)方式，只是其應(yīng)用方向有所不同。所謂的大批量定制生產(chǎn)指的是將個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化模式進(jìn)行整合，并依據(jù)客戶訂單要求來(lái)組織相關(guān)的定制生產(chǎn)。

1.2 生產(chǎn)方式特點(diǎn)

與大批量的專項(xiàng)生產(chǎn)方式相比，定制化的生產(chǎn)方式較為繁復(fù)，對(duì)企業(yè)成本控制和組織生產(chǎn)提出了很高的要求。具體來(lái)說(shuō)，主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面：第一，通常情況下，客戶定制產(chǎn)品的產(chǎn)量較低，想要實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)需要時(shí)間比較多;第二，個(gè)性化需求很難統(tǒng)一，生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜;第三，零部件裝配工藝繁多，標(biāo)準(zhǔn)化程度低，工作量較大;第四，零部件種類多，判別型號(hào)較為困難;第五，實(shí)行多個(gè)項(xiàng)目同時(shí)進(jìn)行的裝配方案，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)自動(dòng)化裝配過(guò)程的有效跟蹤和質(zhì)量管控;第六，個(gè)性化裝配過(guò)程復(fù)雜，且對(duì)后期設(shè)備功能有著較高的要求;第七，需要制定合理的生產(chǎn)計(jì)劃以及采用可靠精準(zhǔn)的控制方式。

1.3 生產(chǎn)條件

隨著計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電子商務(wù)逐步走進(jìn)人們生活，使得定制產(chǎn)品變得越加普及。就理論而言，近乎全部產(chǎn)品都可以定制，然而在實(shí)際操作過(guò)程中，定制產(chǎn)品則受到控制、價(jià)值、效益、質(zhì)量以及運(yùn)輸?shù)榷喾N因素的制約，使得定制化方式受到一定限制。

2 常用裝配方案比較

2.1 圓盤回轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)

圓盤回轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)具有簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，且定位精準(zhǔn)，具有較少的裝配工作，對(duì)裝配零件數(shù)量較少的產(chǎn)品及小型部件比較適用，同時(shí)其相關(guān)基礎(chǔ)件還能夠?qū)崿F(xiàn)間歇傳送或者連續(xù)傳送。其為同步裝配線，柔性小，占地大，不能添加手工工序。

2.2 直進(jìn)式裝配系統(tǒng)

直進(jìn)式裝配系統(tǒng)主要包含兩種類型，分別為同步直進(jìn)式和非同步直進(jìn)式。同步直進(jìn)式中每個(gè)工位具有同步的生產(chǎn)節(jié)拍，自由性相對(duì)較小，使用于大批量簡(jiǎn)單的裝配;而非同步直進(jìn)式的裝配工位是不受限制的，具有較大的靈活性，對(duì)裝配工序復(fù)雜、自由節(jié)拍以及手工裝配與自動(dòng)裝配相結(jié)合的生產(chǎn)線較為適用。

2.3 矩形環(huán)轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)

矩形環(huán)轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)擁有直進(jìn)式的優(yōu)點(diǎn)，可以兩組裝配線同時(shí)工作，節(jié)省大量工時(shí)，且只要一個(gè)換向裝置。缺點(diǎn)是占地面積大，質(zhì)檢點(diǎn)和包裝點(diǎn)不好布置。

3 自動(dòng)化裝配應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.1 自動(dòng)裝配系統(tǒng)概念

眾所周知，工業(yè)機(jī)器人、成組技術(shù)、單工位制造單元、柔性制造系統(tǒng)、自動(dòng)化裝配系統(tǒng)等能夠有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。為此，在實(shí)際操作過(guò)程中，需要依據(jù)不同產(chǎn)品、不同技術(shù)含量以及不同批量的具體生產(chǎn)情況對(duì)半自動(dòng)化方式以及自動(dòng)化方式進(jìn)行選擇。文章則對(duì)自動(dòng)化裝配系統(tǒng)這種生產(chǎn)方式進(jìn)行重點(diǎn)闡述，自動(dòng)化裝配系統(tǒng)是運(yùn)用自動(dòng)化和機(jī)械化設(shè)備完成各類裝配任務(wù)。盡管在未來(lái)較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，傳統(tǒng)人工裝配方式仍舊會(huì)繼續(xù)使用，然而有效運(yùn)用自動(dòng)化裝配方式則能夠明顯提升生產(chǎn)效率，并起到節(jié)約生產(chǎn)成本的重要作用。

3.2 裝配自動(dòng)化結(jié)構(gòu)規(guī)劃

一個(gè)典型的自動(dòng)裝配系統(tǒng)一般由以下三個(gè)子系統(tǒng)組成：一是至少一個(gè)工作站，裝配步驟在工作站上完成;二是零件遞送裝置，將零件遞送給工作站;三是用于搬運(yùn)裝配實(shí)體的搬運(yùn)裝置。在只有一個(gè)工作站的裝配系統(tǒng)中，工件搬運(yùn)裝置直接移動(dòng)基體進(jìn)入和離開(kāi)工作站;而在多個(gè)工作站的裝配系統(tǒng)中搬運(yùn)裝置在工作站之間傳送要裝配的基件。

通常情況下，自動(dòng)裝配系統(tǒng)所需的各種控制功能包括順序控制、質(zhì)控控制以及安全控制三部分內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、程序編寫(xiě)、人機(jī)操作界面設(shè)計(jì)的時(shí)候都要充分考慮。而自動(dòng)裝配系統(tǒng)可以按結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，一般可以分為直線形裝配系統(tǒng)、分度盤式裝配系統(tǒng)、環(huán)路式裝配系統(tǒng)、單一工作站裝配系統(tǒng)。當(dāng)然不同結(jié)構(gòu)形式的裝配系統(tǒng)也可以進(jìn)行組合，形成更復(fù)雜的裝配系統(tǒng)。

3.3 裝配自動(dòng)化的應(yīng)用

第一，快速制造個(gè)性定制產(chǎn)品?，F(xiàn)代自動(dòng)化裝配系統(tǒng)與高度專用化的裝配系統(tǒng)有著本質(zhì)上的區(qū)別。高度專用化的裝配系統(tǒng)往往只能生產(chǎn)特定的單一性產(chǎn)品，不具備延伸擴(kuò)展性。而現(xiàn)代化裝配系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念即是考慮隨時(shí)依據(jù)生產(chǎn)工藝的變化而變化，通過(guò)具備柔性較好的外圍設(shè)備和可靈活配置的軟件程序，比如對(duì)輸送設(shè)備、工裝模具、抓手卡鉗系統(tǒng)、工藝執(zhí)行程序的選擇更換，來(lái)實(shí)現(xiàn)快速制造，以滿足不斷變化的市場(chǎng)需求和快速發(fā)展的產(chǎn)品更新。作為機(jī)械系統(tǒng)的一種特殊性質(zhì)，柔性對(duì)系統(tǒng)的全方面生產(chǎn)變動(dòng)有著重要意義。

第二，大批量裝配生產(chǎn)。產(chǎn)品裝配的零件數(shù)量、相互之間關(guān)聯(lián)的方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的復(fù)雜度。解析產(chǎn)品裝配過(guò)程中的工藝路線，可以將復(fù)雜度較高的系統(tǒng)分解為若干個(gè)子系統(tǒng)，每個(gè)子系統(tǒng)均具備工作站、零件遞送裝置、零件搬運(yùn)裝置。不同產(chǎn)品根據(jù)其自身的裝配工藝調(diào)取的所需子系統(tǒng)，形成量體裁衣的工藝路線。子系統(tǒng)的可靠性及節(jié)拍，決定了整個(gè)系統(tǒng)的性能，通過(guò)優(yōu)化子系統(tǒng)，可以提高大批量裝配生產(chǎn)時(shí)的效率。工藝路線的優(yōu)劣，將影響整個(gè)系統(tǒng)的創(chuàng)造產(chǎn)品價(jià)值，通過(guò)優(yōu)化工藝路線，合理配置布局子系統(tǒng)，可以大幅減少大批量裝配生產(chǎn)時(shí)的生產(chǎn)成本。在實(shí)際操作過(guò)程中，雖然依靠現(xiàn)代技術(shù)能夠幫助工作人員處理、解決比較復(fù)雜的產(chǎn)品裝配問(wèn)題，但是其發(fā)展水平仍舊比較低，尚未普及應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，所以，在大力運(yùn)用機(jī)械裝配自動(dòng)化的過(guò)程中，應(yīng)遵循可靠、實(shí)用及與產(chǎn)品發(fā)展相適用的原則，對(duì)現(xiàn)代化機(jī)械裝配的自動(dòng)化水平進(jìn)行合理選擇。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，機(jī)械裝配自動(dòng)化設(shè)備在各行業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，其設(shè)計(jì)質(zhì)量對(duì)工業(yè)企業(yè)乃至國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要影響。因此，必須加強(qiáng)大批量個(gè)性定制產(chǎn)品生產(chǎn)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)研究，通過(guò)提升設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)水平、注重設(shè)計(jì)的合理性、加強(qiáng)設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化、提高設(shè)計(jì)的易用性等措施，使其在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻(xiàn)

[1]姜帆，楊振宇，何佳兵.自動(dòng)化裝配設(shè)備的總體設(shè)計(jì)[J].機(jī)電工程技術(shù)，2011（7）：61-63.

[2]張國(guó)偉.大批量個(gè)性定制產(chǎn)品自動(dòng)化裝配的可拓匹配[J].南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（6）：75-77.

[3]張凱.面向大批量定制的工業(yè)設(shè)計(jì)方法研究[D].山東大學(xué)，2012.