幽瑞超

（唐山開元自動焊接裝備有限公司，唐山 063020）

1 非標自動化設備的設計流程

1.1 確定項目需求并擬定初步方案

企業(yè)承接一個非標項目后，要先全面調(diào)研客戶需求，包括該項目生產(chǎn)終端產(chǎn)品的材質(zhì)、加工精度、生產(chǎn)效率、客戶期望的人員配額、生產(chǎn)環(huán)境（如水、電、氣、溫度等）、現(xiàn)場空間因素（項目場地可利用的長、寬、高）、現(xiàn)場的環(huán)保要求以及工作制等制約條件。除此之外，還包括用戶的預算期望等。確定項目需求以后，技術(shù)人員要根據(jù)項目需求和以往經(jīng)驗分析生產(chǎn)工藝，并補充最新技術(shù)積累，從而擬定初步生產(chǎn)方案。

1.2 方案審核及整改

企業(yè)專家組成員對初步擬定的方案進行內(nèi)部會審，從設備整體可行性、設備與工藝結(jié)合的合理性、經(jīng)濟性（成本估算）、部件結(jié)構(gòu)合理性和部件標準化等全方面審核并提出整改意見。然后由項目技術(shù)負責人根據(jù)上述評審意見對方案進行逐項修改，之后將方案提交給客戶，再根據(jù)項目需求和客戶意見對方案進行會審確認或細節(jié)調(diào)整。

1.3 詳細設計開發(fā)

確定設計方案后，由技術(shù)人員對會簽方案進行詳細設計，包括設備總裝圖、零部件圖、電氣圖、液壓氣動圖、潤滑圖和安全防護等，并編寫設備說明書、操作和維保手冊、裝箱單、隨機備件清單等資料。

2 非標設計中標準化的途徑

2.1 零部件標準化

企業(yè)需要定期對一些常用的零部件進行標準化審查，并將這些零件加入通用零部件庫。若存在大量相似的零部件，且頻繁出現(xiàn)，根據(jù)設計人員的便捷選用原則，可以將它們系列化，即將部分常用部件結(jié)構(gòu)模塊化、標準化。類似設備結(jié)構(gòu)需求通過模塊化調(diào)用選取，不僅減少了設計過程中存在的失誤和差錯，還可以縮短設計周期，減少不必要的設備成本[1-2]。

2.2 借用零部件

通過長時間的積累，企業(yè)中會存在大量相似設備，這些設備具有相似的機械原理和結(jié)構(gòu)。因此，設計人員在設計的過程中，需要結(jié)合相似的設備的結(jié)構(gòu)，確認是否可以借用這些設備中的零部件。在這一過程中，企業(yè)要做好既有設備圖紙的精細管理，同時設計人員還要擁有豐富的設計經(jīng)驗，才能保證借用的 合理性[3]。

2.3 設計文件標準化

在設計圖紙的過程中，設計人員不僅需要結(jié)合國家的相關(guān)標準，而且需要結(jié)合企業(yè)規(guī)范進行嚴格的設計。例如，在設計一些典型設備時，需要注意設備的設計要點、事項和要求等，才能保證設計文件的標準性[4]。設計文件的標準化主要體現(xiàn)在兩個方面：第一，概念的標準化，即設計中用到的名詞術(shù)語、計量單位、標注符號、格式代號等要符合相關(guān)要求；第二，方法的標準化，即相關(guān)實驗、測量等要按照指定要求、指定環(huán)境進行。

2.4 外購成熟定型的適配零部件

許多專業(yè)細分領(lǐng)域的設計結(jié)構(gòu)完全可以找到市場化的定型產(chǎn)品替代，因此可以直接進行選型采購使用，這樣不僅能夠使設備緊湊美觀，而且能使設備性能更加穩(wěn)定，同時在原材料使用消耗、生產(chǎn)管理費用等方面，比自制成本更低、開發(fā)周期更短。

3 參數(shù)化設計

參數(shù)化設計可以理解為一種動態(tài)的、整體性的標準化設計。從本質(zhì)上講，參數(shù)化設計需要以可變數(shù)據(jù)為前提，且系統(tǒng)要具有自動維護各類固定數(shù)據(jù)的功能。在參數(shù)化設計的過程中，需要以模塊化設備單元為基礎(chǔ)，不斷積累和總結(jié)設計要素。通過對單元模塊進行信息化處理，可將設計要素分為不同類型：一部分是可變數(shù)據(jù)，即模塊單元適應不同工況的需求變量；另一部分是固定數(shù)據(jù)，包括各裝配機構(gòu)關(guān)系、驅(qū)動傳動關(guān)系等。

目前，借助三維設計軟件，模塊化理念在各領(lǐng)域均得到了廣泛應用，通過歸納總結(jié)相關(guān)參數(shù)和適應場景，即可得出標準化后的系列產(chǎn)品。標準化的結(jié)果可以是一個部件結(jié)構(gòu)，也可以拓展至一個設備單元。以中型臺式變位機參數(shù)化設計為例，其設計圖紙和實物圖分別如圖1和圖2所示，參數(shù)變量如表1所示。在中型臺式變位機的設計過程中，需要結(jié)合現(xiàn)場的實際需求修改高度和負載等可變參數(shù)，但是其傾角范圍、最大負載重心與偏心位置等參數(shù)是固定的，而且旋轉(zhuǎn)扭矩、傾斜扭矩等參數(shù)會隨可變參數(shù)的變化而變化，因此在設計開發(fā)時，設計人員需要緊密結(jié)合相關(guān)邏輯，借助相關(guān)軟件應用模塊輸入變量參數(shù)，通過軟件環(huán)境下的算法，以相關(guān)特征為基礎(chǔ)，完成設備的圖紙設計。同時，在軟件中可以自動選擇相應的設計模塊，點選相應設計參數(shù)，在三維空間中自動生成所需變位機，從而實現(xiàn)在各場合的應用。通過上述參數(shù)化設計可以快速生成和修改相關(guān)三維數(shù)據(jù)，在設計系列化模型時具有顯著的應用價值，能夠促進主流三維繪圖軟件的二次開發(fā)[5]，從而實現(xiàn)部分非標設備的標準化開發(fā)。

表1 中型臺式變位機的參數(shù)變量

4 定型化標準專機

對零件、機構(gòu)進行標準化、模塊化和參數(shù)化設計的另一種體現(xiàn)形式是定型化的標準專機。當企業(yè)非標自動化設備在某一領(lǐng)域獲得較大的市場認可，而該細分領(lǐng)域的設備使用場景和需求差異又很小時，可以將非標專機定型化為企業(yè)標準專機。這樣的設備將不斷得到重復訂貨，從而實現(xiàn)項目產(chǎn)品預先投產(chǎn)式的標準生產(chǎn)和現(xiàn)貨供應，而且成本更低。定型化的標準專機本質(zhì)上仍是非標設備，是經(jīng)過充分總結(jié)市場需求和設計綜合標準化的集中展現(xiàn)。當然，定型化的設備也要與時俱進，定期根據(jù)市場需求的變化進行升級改進。定型化設備實現(xiàn)了從拉動式生產(chǎn)向推動式生產(chǎn)的轉(zhuǎn)變，即非標設備的相對標準化式生產(chǎn)。這一過程要求機械、電氣和軟件開發(fā)人員相互配合，充分掌握設備的使用工況需求，通過采用標準化的技術(shù)要求、材料和工藝，根據(jù)統(tǒng)一標準對定型專機進行制造。

5 標準化的意義

第一，降低設計差錯率，提升設備品質(zhì)。標準化零部件和機械結(jié)構(gòu)是在既往項目中經(jīng)過實踐檢驗并總結(jié)完善的成熟設計方式，大量采用必將降低新設計非標自動化設備的差錯率，從而提升設備品質(zhì)。第二，縮短貨期，降低成本，提高產(chǎn)品競爭力。激烈的市場競爭中，產(chǎn)品是否有競爭力，除了需要保證品質(zhì)外，還需要注重貨期和銷售價格。通過標準化，可以明顯縮短設計周期，而且通過合理建立常用標準部件庫，還能在制造環(huán)節(jié)進一步縮短貨期。另外，產(chǎn)品中有一定批量的標準零部件，制造成本也會明顯降低，從而在工時和材料費用兩方面降低成本，提高產(chǎn)品競爭力。第三，充分利用已有設計資源和設計風格，助力品牌建設。企業(yè)非標設備設計經(jīng)過長時間的積累會形成一個資源庫，通過充分調(diào)用其中的設計資源，不僅能夠充分發(fā)揮產(chǎn)品的既有價值，也能夠延續(xù)和發(fā)揚既有設計理念的風格，從而助力企業(yè)的發(fā)展宣傳和品牌建設。第四，減少不必要的備件備庫，降低客戶使用和維護保養(yǎng)成本。非標設備的許多備品備件都需要定制，且供應周期較長，并非可以隨時購買補充，因此要求設備使用企業(yè)建立備品備件庫。然而，標準化可以提高備件的通用性和互換性，從而降低設備的使用 成本。

6 結(jié)語

非標自動化設備和標準化設計理念兩者看似矛盾，實則互通。企業(yè)在不斷積累非標設計經(jīng)驗后，通過標準化設計理念，可以有效降低產(chǎn)品的前期和售后成本，縮短供貨周期，減少技術(shù)人員精力投入，提升企業(yè)的綜合競爭力。