非标自动化生产线的优化与设计

2024-07-07秦好刚

大众科学 2024年3期

秦好刚

摘要：随着我国社会经济的变革和进步，现代科技如大数据、人工智能等的普遍运用，从而推动“中国制造”逐渐向“中国智造”的方向迈进。商品更新迭代的速度不断提升，在这种大环境的转变对传统制造业的生存和发展产生了深远影响。为了提升企业的综合竞争力，跟上时代发展的步伐，需优化非标自动化生产流程，其中实现流程标准化作业是一种行之有效的手段。因此，针对非标自动化生产线的优化与设计进行分析，以便为我国制造企业在新时代的转型发展提供参考。

关键词：非标自动化生产线优化设计制造

中图分类号： S611文献标识码： A文章编号： 1679-3567（2024）03-0026-03

基金项目：自主立项“毛坯车轮自动吊装生产线”（项目编号：Xsh-y-21-06）。

Optimization and Design of Non-Standard Automatic Production Lines

QIN Haogang

Harbin Xingsheng Automation Equipment Manufacturing Co.， Ltd.， Harbin， Heilongjiang Province， 150000 China

Abstract： With the transformation and progress of Chinas social economy， and the widespread use of modern technologies such as big data and artificial intelligence， we will push "Made in China" to move gradually towards the direction of "Intelligent Manufacturing in China". The speed of product updates and iterations is constantly increas‐ing， and the transformation of the general environment has had a profound impact on the survival and development of the traditional manufacturing industry. In order to enhance the comprehensive competitiveness of enterprises to keep up with the pace of the times， it is necessary to optimize the non-standard automatic production process， in which achieving the standardized operation of the process is an effective means. Therefore， this paper analyzes the optimization and design of non-standard automatic production lines， in order to provide reference for the transfor‐mation and development of Chinas manufacturing enterprises in the new era.

Key Words： Non-standard automation； Production line； Optimal design； Manufacture

在非标自动化生产线的优化与设计中，安全性和稳定性直接影响企业的生产运营收入。因此，设计师应当具备前沿设计思维，提升非标自动化生产线的品质，持续增强企业的总体竞争力，推动我国非标自动化生产线产业走向自动化、智能化和数字化。

1 非标自动化生产线的定义

非标自动化生产线是根据我国的行业标准，由各种尺寸的单元设备组建出来的生产线。非标自动化生产线可以根据客户的真正需要进行个性化的研究与设计。现阶段，非标化自动化生产线主要应用于汽车加工、组装、运输以及电子产品等行业。非标自动化生产线拥有独立的设备，可实现精确定制化，可生产一次性利用的、单独的产品模型。

相关企业需要对非标自动化生产线进行优化与设计，以减少非标自动化生产线的生产成本。一般而言，非标准自动化的优化与设计是根据企业的具体状况和生产需求进行的，其是一种定制化的项目，其规格和形态极其多样。目前，我国大多数非标准自动化的生产规模较小，对精确性的要求也较高。

2 非标自动化设备发展与特点

2.1 非标自动化设备发展

当前，我国非标自动化生产线设备和技术与先进国家相比仍有一定差距，总体质量还需要进一步提升。在设备的制造过程中，大多设备是由海外公司生产，或与知名制造商合作生产。这种方法难以满足当前的市场需求。另外，一些非标自动化设备所生产的产品质量不高，必须依靠现场的工人进行二次处理。某公司设计的“自立袋包装机”如图1所示。

2.2 非标自动化生产线的特点

目前，我国非标自动化设备生产尚未制定科学的指南和标准，零部件的制作、设计蓝图的绘制、合约的签订、设计蓝图的确认等步骤都必须依照企业具体需求进行规划[1]。近年来，我国的制造业规模正在不断壮大，导致对自动化设备的数量和质量的需求也在增长。由于非标自动化设备无法进行大规模生产，因此，大型企业对产品的价值有着更高的期望，而小型企业则有更多的生存空间。然而，由于成本过高、人力资源匮乏等问题，在保障质量的同时，很难实现盈利的最大化。在这种情况下，一些制造业选择采用半自动化设备，由人力来执行一些复杂的步骤，导致员工的劳动强度增加，从而生产效率下降。

3 我国非标自动化设备优点

随着非标自动化设备的进步，一些传统的自动化生产方式无法适应特定的产品需求，很多生产企业开始优化非标自动化设备。这一进程包括逐渐推广自动化生产，独立开发自动化设备，以及全面推广自动化技术。自动化非标准设备的引入既提升了产品的全面性，也优化了公司的制造效益。然而，还需对自动化非标准设备的构造进行适应性改进，以满足当前社会的需求，并提升自动化非标准设备的制造效益以及产品质量。例如：某知名卤制品生产企业，在引入非标自动化设备后对其生产线进行了全面升级。该企业引入的非标自动化设备包括智能皮带输送机、自动洗筐机和实时数据监控系统等。这些设备的应用使该企业的生产流程更加优化、高效和可控，具体如图2所示。

在实际生产环境下，非标自动化生产设备能够满足自动化设备无法达到的生产需求。诚然，当前非标自动化生产线设备还存在很多缺陷，相较于一般的机械自动化设备，其生产效率也不高。然而，在机械和程序房间的布局上，非标自动化设备更注重产品的规范化和简洁化，能够满足客户的个性化的定制需求，因此，其更常被应用于定制型的产品加工[2]。

4 非标自动化生产线流程优化与设计

4.1 设计目标和思路

企业需要从人力、设备、原材料、工艺和环境等各个方面来进行非标自动化生产线优化。在优化前期需要设定一个明确的优化目标，具体如下。

首先，详细规划并优化流程设计的具体步骤，主要涵盖项目决策的制定、项目的设计、样机的制作以及试运行。其次，清晰地界定项目执行过程中的每一个环节和操作流程。最后，对非标自动化生产线进行分析，并对其成果进行总结，通过定期的报告来积累项目的经验，从而持续改进项目的设计。确立了项目设计的目标后，就要制订具体的方案设计策略，以解决非标自动化生产线设备生产过程中可能出现的问题[3]。

4.2 非标自动化生产线流程优化

从宏观角度考虑，非标自动化生产线的优化主要包括4个部分：（1）优化当前企业的非标自动化生产线生产步骤，优化的重点在于对企业的非标自动化生产线实现智能的生产管理，并对企业的生产运营系统进行优化；（2）生产线优化也涉及到对企业的生产管理部门现存组织模式的优化；（3）在制定和开发生产流程的过程中，必须严格遵循相关规定来规划生产步骤，同时根据企业的具体生产需求来撰写生产任务指南；（4）应根据企业的订单和实际的销售需求，来制订科学且合理的生产计划，并预先安排三天的生产计划。在制造任务的准备阶段，必须确保非标自动化生产线的环境，每个生产班组应根据制造计划来做好物料、人力和设备的准备。在非标自动化生产线的首批产品的确认阶段，无论是工作班组启动制造、新员工上岗操作还是改变制造流程，都必须在第一时间确认制造的产品[4]。

4.3 提升非标自动化的可靠性

在进行非标自动化生产线升级时，若无法确保生产流程的稳定运行，就会增加设备的问题发生概率，降低生产效益。设计过程对于保证非标自动化生产线的可靠性起着关键作用，因此，必须对其进行全面的评估。应当严格执行各个设备的组成元件的可靠性设计规范，尤其是一些基础组成元素。在具体的设计流程中，必须遵循相关标准，以增强设备的安全性，并且有效处理焊接部位的缺陷、材料的分布不平衡等情况，进一步提升非标自动化的安全性与品质。

在挑选常规元件时，要全面考虑其是否符合总体设备的预期使用年限，所有组成部分的使用年限是否不足。当环境条件改变时，需要再次考虑元件的使用年限、相关协作元件的匹配度，以提升所有元件的功效。不仅要考虑设备和零部件的使用寿命，还需要在生产制造过程中严格遵守设计规范。特别是在原材料和特殊工艺方面，在生产过程中必须严格选择满足设计需求的材料[5]。

5 非标自动化生产线发展方向

5.1 提高设计企业的综合实力

企业的综合实力对非标自动化未来的发展起着关键作用，企业的综合实力的优劣主要取决于工程师的综合素质和能力。企业的机械和电气工程师必须掌握扎实的机电一体化基础知识，具备丰富的工作经验。在非标自动化生产线的设计过程中，工程师必须不断优化设计细节，以提升设备的稳定性，方便员工的操作和后期的保养。设计师和工程师需要在日常工作中不断提高创新技巧，培养终身学习的能力，不断提升自我的综合素质，从而增强企业的整体实力。

5.2 计算机辅助设计软件进行可行性分析

在非标化自动化设计过程中，设计师可以利用计算机辅助设计进行可行性分析，以减少设计流程的复杂性，提升设计效率，从而及时制订三维设计方案，保障非标自动化生产线设备符合设计需求。通过可行性分析来进行监测，确定主要负荷部分的强弱度是否达到技术要求，从而确认轴承等零件的耐久性。可行性分析有助于识别设计的瑕疵，从而对其进行优化，避免在制造流程中造成无法弥补的损害。

5.3 降低生产成本，提高生产效益

在非标自动化生产线的设计过程中，先要确保非标自动化设备的功能性，然后再考虑其经济效益。在确保所有元件能够稳定运行的基础上，应选择最经济的标准件，以确保产品的性价比和普适性，并在设备的维修过程中减少成本。此外，企业需要持续优化非标自动化生产线的管理系统，并制定出合理的绩效评估和激励机制，以降低生产成本，提高生产效益。