基于循環(huán)功能的自動(dòng)生產(chǎn)線操作引導(dǎo)圖

徐月華

自動(dòng)生產(chǎn)線是建立在機(jī)械、計(jì)算機(jī)、傳感器、驅(qū)動(dòng)、控制、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)上的一套綜合系統(tǒng)，涉及技術(shù)多，功能全面。機(jī)、電、氣、液等技術(shù)配合，傳感器、可編程控制器、變頻器、觸摸屏等設(shè)備的運(yùn)行，硬件軟件參數(shù)設(shè)置，硬件連接，軟件編程，現(xiàn)場安裝調(diào)試任務(wù)繁重、困難。有效提高技術(shù)支持工作效率，除組織因素，對(duì)技術(shù)內(nèi)在機(jī)理把握也非常重要。

一、循環(huán)功能的自動(dòng)生產(chǎn)線特點(diǎn)

第一，功能完善、技術(shù)復(fù)雜。自動(dòng)生產(chǎn)線集機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、傳感、控制、電子、信息等多種技術(shù)于一體，集成了多種智能模塊，各模塊組合可具備供料、檢測(cè)、傳輸、加工、組裝、包裝等多種功能。能可以部分替代人的手、腳、腦的工作，完成復(fù)雜的操作和工藝，智能化、網(wǎng)絡(luò)化程度高。

第二，約束多、協(xié)同性強(qiáng)。自動(dòng)生產(chǎn)線周而復(fù)始循環(huán)，其工藝流、物質(zhì)流、信息流之間并非簡單的疊加關(guān)系，其空間定位、時(shí)間控制，功能順序，約束復(fù)雜，協(xié)同性要求高。自動(dòng)生產(chǎn)線周而復(fù)始工作，循環(huán)功能強(qiáng);通過程序可以改變工藝流程;通過智能模塊顯示運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息豐富。

二、操作引導(dǎo)圖

自動(dòng)生產(chǎn)線循環(huán)功能及過程參數(shù)的表征不容易用文字描述，但自動(dòng)生產(chǎn)線的功能模塊化為功能組合提供了主要路徑。循環(huán)性運(yùn)動(dòng)為工藝流程提供了反饋通道，豐富的狀態(tài)信息為操作提供了約束條件（參數(shù)）與結(jié)果（現(xiàn)象）。操作引導(dǎo)圖是一種以功能完成為目的，能將各種操作條件、操作順序、操作功能、操作結(jié)果，溶于一體的直觀的工程操作輔圖，非常適應(yīng)于指導(dǎo)復(fù)雜自動(dòng)生產(chǎn)線等動(dòng)態(tài)循環(huán)功能完成。如圖1所示，操作引導(dǎo)圖由輸入動(dòng)作（約束條件），結(jié)果動(dòng)作（輸出信息）、功能框三部分組成。

1.輸入動(dòng)作（約束條件）

輸入動(dòng)作包含 “啟動(dòng)/停止”按鈕、檢測(cè)的傳感器、限位開關(guān)等?！皢?dòng)/停止”動(dòng)作，描述系統(tǒng)的啟動(dòng)或者終止功能;檢測(cè)的傳感器用于循環(huán)生產(chǎn)過程中位置、時(shí)間、工件顏色、質(zhì)地等狀態(tài)檢測(cè)，對(duì)應(yīng)器件有各種傳感器、限位開關(guān)等，用橢圓功能框表示，如圖1（a）所示。前一功能框均是后面功能框的功能約束條件。

（a）輸入功能框? ? ? ? ? ?（b）結(jié)果動(dòng)作功能框

圖1 操作流程模塊

2.結(jié)果動(dòng)作（輸出信息）

結(jié)果動(dòng)作中，結(jié)果主要用于描述系統(tǒng)在操作或自動(dòng)檢測(cè)后得到的結(jié)果和出現(xiàn)的現(xiàn)象。如：電磁閥動(dòng)作，變頻器、PLC、電機(jī)運(yùn)行，參數(shù)顯示，指示燈亮，工件被分揀到相應(yīng)位置等，用矩形功能框表示，如圖1（b）所示。

3.流程

由于一個(gè)動(dòng)作后，可帶給其他多個(gè)動(dòng)作（狀態(tài)、信息），所以流程包含并列功能關(guān)系，也包括順序功能關(guān)系，用帶箭頭的直線表示。

循環(huán)中不斷交替變化的信息，包括起始條件、中間狀態(tài)、階段性結(jié)果、最終結(jié)果等，豐富性多樣。為此，功能框中寫明精簡的文字、符號(hào)、參數(shù)等過程性動(dòng)態(tài)信息。動(dòng)作（狀態(tài)、現(xiàn)象）標(biāo)識(shí)是此引導(dǎo)圖的最主要亮點(diǎn)，工況中交替出現(xiàn)的各種動(dòng)作狀態(tài)（信息），循環(huán)中難言的復(fù)雜操作，通過圖按位置、時(shí)間、狀態(tài)清晰表征后，可優(yōu)化操作過程，提高安裝調(diào)試質(zhì)量、效率。在循環(huán)系統(tǒng)中，為評(píng)定功能完成情況，往往用靜態(tài)功能表配分，由于循環(huán)中參數(shù)多變，功能遺漏不容易發(fā)現(xiàn)。但利用此引導(dǎo)圖，在相應(yīng)功能旁配好分，可直觀、全面檢查各種約束條件、單周功能，也方便多周循環(huán)功能實(shí)現(xiàn)（這是自動(dòng)不斷重復(fù)生產(chǎn)中最重要的功能）。

三、操作引導(dǎo)圖畫法

第一，明確基本功能、確定功能框架。自動(dòng)生產(chǎn)線基本工作流程包括檢測(cè)及傳感器部分獲取信息，控制部分發(fā)出判斷、決策和指令，執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成各種預(yù)期動(dòng)作。自動(dòng)生產(chǎn)線可實(shí)現(xiàn)各種給定的運(yùn)動(dòng)，具有多種多樣單周、多周循環(huán)功能，基本都包括啟動(dòng)、上料、傳輸、加工、分揀、下料、打包、計(jì)量、停止等功能。將這些基本功能，分別按操作模塊、動(dòng)作模塊和結(jié)果模塊分類，分別用不同功能框表示，并按實(shí)際功能約束順序擺好，功能框中寫明功能。由于每一功能要求有前面環(huán)節(jié)的功能及本環(huán)節(jié)參數(shù)要求，因此，接下來是約束條件標(biāo)注。

第二，約束條件標(biāo)注。自動(dòng)生產(chǎn)線的循環(huán)節(jié)拍中，輸送時(shí)間、速度、間距，以及加工流程均有嚴(yán)格的順序約束，嚴(yán)格的順序和節(jié)拍通常需要預(yù)設(shè)各種參數(shù)，一個(gè)功能的實(shí)現(xiàn)又出現(xiàn)各種結(jié)果信息。因此，在功能框架上標(biāo)注這些信息，來表達(dá)復(fù)雜約束關(guān)系、有秩序有節(jié)奏的連續(xù)運(yùn)動(dòng)過程。

第三，流程修改。在功能組合、狀態(tài)循環(huán)中，一方面參數(shù)信息多，另一方面參數(shù)信息頻繁更迭時(shí)，總有些接近狀態(tài)容易混淆，總有些相似信息不容易分清，要反復(fù)校對(duì)。以功能實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，按照工藝流程構(gòu)圖，讓復(fù)雜不再堆積，讓視圖分類開功能，讓流程順序化參數(shù)。

四、操作引導(dǎo)圖特點(diǎn)和功能

操作引導(dǎo)圖的特點(diǎn)主要包括：第一，操作引導(dǎo)圖引導(dǎo)的是相互約束的系列功能完成。第二，操作引導(dǎo)圖必須將復(fù)雜的、周而復(fù)始的嚴(yán)格約束（包括信息約束、功能約束、過程狀態(tài)約束）結(jié)構(gòu)性清晰的表征出來，包括位置、空間、時(shí)間及前一功能（過程狀態(tài)）等各種動(dòng)態(tài)條件，流程在這里被賦予了更專業(yè)、更嚴(yán)謹(jǐn)和更規(guī)范，信息更豐富的工程意義。

操作引導(dǎo)圖用視覺直接表達(dá)推敲、思考過程，用圖非常快速結(jié)構(gòu)化記錄動(dòng)態(tài)過程信息，能簡練、直觀、結(jié)構(gòu)性表征系統(tǒng)任務(wù)概要、功能動(dòng)作，過程性信息之間的連接，能簡單、清晰、高效地引導(dǎo)復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)安裝調(diào)試等現(xiàn)場工作任務(wù)。操作引導(dǎo)圖或過程草圖可輕松跨越語言的界限，快速地記錄、表達(dá)推敲思考過程及階段性變化性參數(shù)，能培養(yǎng)理工科學(xué)生、技術(shù)人員的思路清晰、流程規(guī)范等良好技術(shù)品質(zhì)。用圖簡練準(zhǔn)確表達(dá)技術(shù)機(jī)理，概要、結(jié)構(gòu)性表征不同的典型功能，避免了文字描述冗長的缺陷，是促進(jìn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、手藝（門道）等隱性知識(shí)的顯性化傳播有效渠道，是減少實(shí)踐的盲目性的有效途徑，是解決現(xiàn)場模糊問題的引警、導(dǎo)航。

五、操作引導(dǎo)圖應(yīng)用

在技能競賽中使用操作引導(dǎo)圖，2007年以來指導(dǎo)廣東省、全國職業(yè)技能大賽自動(dòng)分揀和傳送控制系統(tǒng)、機(jī)電安裝與調(diào)試等項(xiàng)目，效果明顯，選手每年獲廣東省、全國一等獎(jiǎng)第一名。見下圖2。在實(shí)操實(shí)訓(xùn)教學(xué)中使用操作引導(dǎo)圖，學(xué)生一次性成功幾率增大，自檢或互判時(shí)，功能誤判、漏判情況明顯降低，動(dòng)手能力得到增強(qiáng)。在技術(shù)支持中使用操作引導(dǎo)圖，現(xiàn)場安裝調(diào)試反反復(fù)復(fù)情況明顯減少，思路更清晰、解決實(shí)際問題效率更高。

操作引導(dǎo)圖提供了直觀、便捷操作指導(dǎo)，對(duì)循環(huán)復(fù)雜系統(tǒng)的綜合安裝調(diào)試具有更明顯的效果，能減少實(shí)踐的盲目性，增加科學(xué)性，促進(jìn)技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)技術(shù)內(nèi)容的歸納、總結(jié)、提煉，培養(yǎng)良好的技術(shù)品質(zhì)。

【本文系廣東省普通高校人文社科研究項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：10WYXM013）】

參考文獻(xiàn)：

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