数字化技术为主导的人机协同制造

朱念恩

摘 要：现代企业对制造的要求使得数字化技术得到广泛的应用，在这些技术中，如何让自然人与数字化设备有机的结合，发挥各自的优势，提高生产效率和产品质量，是一个难题。本文分析了数字化技术的特点，提出一套将数字化技术与自然人结合的制造模式，充分发挥了两者的长处，达到了理想的效果。

关键词：数字化；人机协同；加工；制造；通信

一、数字化技术与自然人结合

数字化技术与自然人在车间生产中各有特点。数字化技术能够对车间内的控制信息、设备信息、库存信息等进行管理和控制，但是缺乏灵活性，而人却能够随机应变。将数字化技术控制的各种设备和数据通过无线通信网络传到自然人的数字化设备，自然人通过数字化设备能够全面的掌握车间的运行状态。

二、数字化人的特点

因为数字化设备与自然人结合后，人成为车间内的移动控制者，他能够不断地来回移动，对正在运行的设备状况进行随时监控，也能够对产品加工工艺进行调整。车间内采用的无线局域网技术，使得人的这种移动控制成为可能。软件上车间各种信息应能快速反映到数字设备上，并按照人的操作发出指令，控制设备。

数字设备功能多，体积小，因此集成是必然的选择。硬件上要集成多种芯片，包括WIFI、蓝牙等通信芯片，还包括存储器、处理器、其他模块和各种接口、电池、显示器等。软件上要与上层工作站通信，发送各种信息，与设备通信，这么多功能都要集成在一款软件之内，占用资源要小，功能要齐全。

人在车间内要能够监控所有运行设备，但现在企业内加工设备往往五花八门，因此兼容性是非常重要的，也是非常难以实现的。其原因第一个是不同厂家的设备运行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信协议，然后才能通信，从而获取设备的信息并进一步控制设备，单就这一步已经极为困难；第二个，不同时期的设备控制方式是变化的，新的设备容易通信，旧的设备通信难度大。

另一个问题是操作问题，大量的各种设备，操作方式不同而且操作复杂，加之各种信息，使得实际上的操作任务是很繁重的，如果人机界面操作不简易，那么很难完成所有任务。因此人机界面的易操作性非常重要，好的人机界面会给操作带来便捷，从而提升工作效率。

三、以数字化设备为主导的人机协同制造

1.运行模式

数字化设备管理系统能够对车间进行监控，但人脑的决策和判断同样重要而且无法为数字化系统实现。人不再是具体的操作加工设备，而是根据设备状况，对工艺、物流等进行安排和调整。数字化设备与人的结合，对设备之间的组合、加工工艺的规划、数控加工程序、刀具工具的使用做出具体安排，并实时监控。

2.以数字化设备人机协同制造的特点

传统加工制造，所有的任务、工艺、操作都由管理层设定，下达到生产现场，这个过程中，最上层是办公室里负责设计和工艺的管理层，下面设备层只是命令的执行者，这是绝大部分的数字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被颠覆，由于数字化设备连接了管理层和现场设备层，因此设备层的操作人员同样是车间的管理者，并且由于操作人员更接近生产设备，可以直接观察生产现场的状况，因此对于车间的直接控制其效果还要优于上面的管理层。

传统车间，产品的设计人员一般在技术部门，而现场的操作人员则完全按照计划完成加工任务，这使得加工中如果出现问题就无法及时的修补，带来时间和经济上的损失。新的加工模式很好地解决了以上问题，生产工艺的制定者是身处生产第一线的操作数字化设备的人员，这样的工作人员通过对数字化设备监控车间，发现问题能及时处理，消除了设计人员和操作人员间的距离，减少了处理问题的时间，提高了生产效率。

数字化设备与人的结合，最大限度地弥补了数字化设备和自然人各自的缺点，发挥了二者的长处和优点，最大限度的使得通信技术和人的判断得以结合，为新一代的生产制造模式提供了良好的平台，是新型制造技术发展的重要方向，一部分已经为现代企业所采用，其余的也必将成为制造业未来发展的潮流之一。

参考文献：

[1]雷源忠.我国机械工程研究进展与展望[J].机械工程学报，2009（5）：1—11.

[2]周祖德，余文勇，陈幼平.数字制造的概念与科学问题[J].中国机械工程，2001，12（1）：564—571.

（作者单位：台州科技职业学院机电与模具工程学院）endprint