浅析大批量个性定制产品装配自动化的概念设计及结构规划

周军

摘  要：机械自动化装配技术的普及应用，能够有效提升大批量个性定制产品的生产效率，快速实现个性化产品的市场响应，降低库存成本。文章主要从大批量个性定制生产方式入手，重点对国内外装配方案比较以及自动化装配应用设计进行了分析阐述，希望给行业相关人士一定的参考和借鉴。

关键词：大批量;个性定制;自动化;结构

引言

新时期，计算机集成制造系统（CIMS）以其高效率、低成本、低耗能等优势越来越受到生产企业的青睐，并逐步成为企业生产科学化、管理现代化发展的重要方向，较大幅度提升了企业经济效益和市场竞争力。而实行大批量个性定制产品装配自动化生产的基本思路是根据具体的产品特征细分工序合理配置生产要素，谋求生产最小化的组合方式，从而实现低成本生产。总体而言，在装配自动化生产过程中建议采取总体策划、分步实施的方式，起初以人机共线为基础，对关键工艺重点突破，首先实现关键工序自动化，逐步扩展到整线自动化。

1 大批量个性化定制生产方式

1.1 生产方式的具体类型

在实际生产过程中，企业依据个性需求的不同及大批量生产的具体情况，灵活采用不同类型的生产方式，比如：定制标准化、部分标准化以及纯标准化等。具体而言，定制化与标准化并非相互独立的生产方式，只是其应用方向有所不同。所谓的大批量定制生产指的是将个性化与标准化模式进行整合，并依据客户订单要求来组织相关的定制生产。

1.2 生产方式特点

与大批量的专项生产方式相比，定制化的生产方式较为繁复，对企业成本控制和组织生产提出了很高的要求。具体来说，主要表现为以下几个方面：第一，通常情况下，客户定制产品的产量较低，想要实现大批量生产需要时间比较多;第二，个性化需求很难统一，生产过程较为复杂;第三，零部件装配工艺繁多，标准化程度低，工作量较大;第四，零部件种类多，判别型号较为困难;第五，实行多个项目同时进行的装配方案，无法实现对自动化装配过程的有效跟踪和质量管控;第六，个性化装配过程复杂，且对后期设备功能有着较高的要求;第七，需要制定合理的生产计划以及采用可靠精准的控制方式。

1.3 生产条件

随着计算机及互联网的迅猛发展，电子商务逐步走进人们生活，使得定制产品变得越加普及。就理论而言，近乎全部产品都可以定制，然而在实际操作过程中，定制产品则受到控制、价值、效益、质量以及运输等多种因素的制约，使得定制化方式受到一定限制。

2 常用裝配方案比较

2.1 圆盘回转式装配系统

圆盘回转式装配系统具有简单的结构，且定位精准，具有较少的装配工作，对装配零件数量较少的产品及小型部件比较适用，同时其相关基础件还能够实现间歇传送或者连续传送。其为同步装配线，柔性小，占地大，不能添加手工工序。

2.2 直进式装配系统

直进式装配系统主要包含两种类型，分别为同步直进式和非同步直进式。同步直进式中每个工位具有同步的生产节拍，自由性相对较小，使用于大批量简单的装配;而非同步直进式的装配工位是不受限制的，具有较大的灵活性，对装配工序复杂、自由节拍以及手工装配与自动装配相结合的生产线较为适用。

2.3 矩形环转式装配系统

矩形环转式装配系统拥有直进式的优点，可以两组装配线同时工作，节省大量工时，且只要一个换向装置。缺点是占地面积大，质检点和包装点不好布置。

3 自动化装配应用设计

3.1 自动装配系统概念

众所周知，工业机器人、成组技术、单工位制造单元、柔性制造系统、自动化装配系统等能够有效实现生产自动化。为此，在实际操作过程中，需要依据不同产品、不同技术含量以及不同批量的具体生产情况对半自动化方式以及自动化方式进行选择。文章则对自动化装配系统这种生产方式进行重点阐述，自动化装配系统是运用自动化和机械化设备完成各类装配任务。尽管在未来较长一段时间内，传统人工装配方式仍旧会继续使用，然而有效运用自动化装配方式则能够明显提升生产效率，并起到节约生产成本的重要作用。

3.2 装配自动化结构规划

一个典型的自动装配系统一般由以下三个子系统组成：一是至少一个工作站，装配步骤在工作站上完成;二是零件递送装置，将零件递送给工作站;三是用于搬运装配实体的搬运装置。在只有一个工作站的装配系统中，工件搬运装置直接移动基体进入和离开工作站;而在多个工作站的装配系统中搬运装置在工作站之间传送要装配的基件。

通常情况下，自动装配系统所需的各种控制功能包括顺序控制、质控控制以及安全控制三部分内容，在结构设计、程序编写、人机操作界面设计的时候都要充分考虑。而自动装配系统可以按结构进行分类，一般可以分为直线形装配系统、分度盘式装配系统、环路式装配系统、单一工作站装配系统。当然不同结构形式的装配系统也可以进行组合，形成更复杂的装配系统。

3.3 装配自动化的应用

第一，快速制造个性定制产品。现代自动化装配系统与高度专用化的装配系统有着本质上的区别。高度专用化的装配系统往往只能生产特定的单一性产品，不具备延伸扩展性。而现代化装配系统的设计概念即是考虑随时依据生产工艺的变化而变化，通过具备柔性较好的外围设备和可灵活配置的软件程序，比如对输送设备、工装模具、抓手卡钳系统、工艺执行程序的选择更换，来实现快速制造，以满足不断变化的市场需求和快速发展的产品更新。作为机械系统的一种特殊性质，柔性对系统的全方面生产变动有着重要意义。

第二，大批量装配生产。产品装配的零件数量、相互之间关联的方式决定了系统的复杂度。解析产品装配过程中的工艺路线，可以将复杂度较高的系统分解为若干个子系统，每个子系统均具备工作站、零件递送装置、零件搬运装置。不同产品根据其自身的装配工艺调取的所需子系统，形成量体裁衣的工艺路线。子系统的可靠性及节拍，决定了整个系统的性能，通过优化子系统，可以提高大批量装配生产时的效率。工艺路线的优劣，将影响整个系统的创造产品价值，通过优化工艺路线，合理配置布局子系统，可以大幅减少大批量装配生产时的生产成本。在实际操作过程中，虽然依靠现代技术能够帮助工作人员处理、解决比较复杂的产品装配问题，但是其发展水平仍旧比较低，尚未普及应用到各个领域，所以，在大力运用机械装配自动化的过程中，应遵循可靠、实用及与产品发展相适用的原则，对现代化机械装配的自动化水平进行合理选择。

4 结束语

综上所述，机械装配自动化设备在各行业中有着十分广泛的应用，其设计质量对工业企业乃至国家经济的发展具有重要影响。因此，必须加强大批量个性定制产品生产自动化设备的设计研究，通过提升设计人员的设计水平、注重设计的合理性、加强设计的标准化、提高设计的易用性等措施，使其在国民经济发展中发挥更大的作用。

参考文献

[1]姜帆，杨振宇，何佳兵.自动化装配设备的总体设计[J].机电工程技术，2011（7）：61-63.

[2]张国伟.大批量个性定制产品自动化装配的可拓匹配[J].南宁职业技术学院学报，2011（6）：75-77.

[3]张凯.面向大批量定制的工业设计方法研究[D].山东大学，2012.