淺析大批量個性定制產(chǎn)品裝配自動化的概念設(shè)計及結(jié)構(gòu)規(guī)劃

周軍

摘 ?要：機械自動化裝配技術(shù)的普及應(yīng)用，能夠有效提升大批量個性定制產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，快速實現(xiàn)個性化產(chǎn)品的市場響應(yīng)，降低庫存成本。文章主要從大批量個性定制生產(chǎn)方式入手，重點對國內(nèi)外裝配方案比較以及自動化裝配應(yīng)用設(shè)計進行了分析闡述，希望給行業(yè)相關(guān)人士一定的參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：大批量;個性定制;自動化;結(jié)構(gòu)

引言

新時期，計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）以其高效率、低成本、低耗能等優(yōu)勢越來越受到生產(chǎn)企業(yè)的青睞，并逐步成為企業(yè)生產(chǎn)科學化、管理現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向，較大幅度提升了企業(yè)經(jīng)濟效益和市場競爭力。而實行大批量個性定制產(chǎn)品裝配自動化生產(chǎn)的基本思路是根據(jù)具體的產(chǎn)品特征細分工序合理配置生產(chǎn)要素，謀求生產(chǎn)最小化的組合方式，從而實現(xiàn)低成本生產(chǎn)。總體而言，在裝配自動化生產(chǎn)過程中建議采取總體策劃、分步實施的方式，起初以人機共線為基礎(chǔ)，對關(guān)鍵工藝重點突破，首先實現(xiàn)關(guān)鍵工序自動化，逐步擴展到整線自動化。

1 大批量個性化定制生產(chǎn)方式

1.1 生產(chǎn)方式的具體類型

在實際生產(chǎn)過程中，企業(yè)依據(jù)個性需求的不同及大批量生產(chǎn)的具體情況，靈活采用不同類型的生產(chǎn)方式，比如：定制標準化、部分標準化以及純標準化等。具體而言，定制化與標準化并非相互獨立的生產(chǎn)方式，只是其應(yīng)用方向有所不同。所謂的大批量定制生產(chǎn)指的是將個性化與標準化模式進行整合，并依據(jù)客戶訂單要求來組織相關(guān)的定制生產(chǎn)。

1.2 生產(chǎn)方式特點

與大批量的專項生產(chǎn)方式相比，定制化的生產(chǎn)方式較為繁復，對企業(yè)成本控制和組織生產(chǎn)提出了很高的要求。具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，通常情況下，客戶定制產(chǎn)品的產(chǎn)量較低，想要實現(xiàn)大批量生產(chǎn)需要時間比較多;第二，個性化需求很難統(tǒng)一，生產(chǎn)過程較為復雜;第三，零部件裝配工藝繁多，標準化程度低，工作量較大;第四，零部件種類多，判別型號較為困難;第五，實行多個項目同時進行的裝配方案，無法實現(xiàn)對自動化裝配過程的有效跟蹤和質(zhì)量管控;第六，個性化裝配過程復雜，且對后期設(shè)備功能有著較高的要求;第七，需要制定合理的生產(chǎn)計劃以及采用可靠精準的控制方式。

1.3 生產(chǎn)條件

隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電子商務(wù)逐步走進人們生活，使得定制產(chǎn)品變得越加普及。就理論而言，近乎全部產(chǎn)品都可以定制，然而在實際操作過程中，定制產(chǎn)品則受到控制、價值、效益、質(zhì)量以及運輸?shù)榷喾N因素的制約，使得定制化方式受到一定限制。

2 常用裝配方案比較

2.1 圓盤回轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)

圓盤回轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)具有簡單的結(jié)構(gòu)，且定位精準，具有較少的裝配工作，對裝配零件數(shù)量較少的產(chǎn)品及小型部件比較適用，同時其相關(guān)基礎(chǔ)件還能夠?qū)崿F(xiàn)間歇傳送或者連續(xù)傳送。其為同步裝配線，柔性小，占地大，不能添加手工工序。

2.2 直進式裝配系統(tǒng)

直進式裝配系統(tǒng)主要包含兩種類型，分別為同步直進式和非同步直進式。同步直進式中每個工位具有同步的生產(chǎn)節(jié)拍，自由性相對較小，使用于大批量簡單的裝配;而非同步直進式的裝配工位是不受限制的，具有較大的靈活性，對裝配工序復雜、自由節(jié)拍以及手工裝配與自動裝配相結(jié)合的生產(chǎn)線較為適用。

2.3 矩形環(huán)轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)

矩形環(huán)轉(zhuǎn)式裝配系統(tǒng)擁有直進式的優(yōu)點，可以兩組裝配線同時工作，節(jié)省大量工時，且只要一個換向裝置。缺點是占地面積大，質(zhì)檢點和包裝點不好布置。

3 自動化裝配應(yīng)用設(shè)計

3.1 自動裝配系統(tǒng)概念

眾所周知，工業(yè)機器人、成組技術(shù)、單工位制造單元、柔性制造系統(tǒng)、自動化裝配系統(tǒng)等能夠有效實現(xiàn)生產(chǎn)自動化。為此，在實際操作過程中，需要依據(jù)不同產(chǎn)品、不同技術(shù)含量以及不同批量的具體生產(chǎn)情況對半自動化方式以及自動化方式進行選擇。文章則對自動化裝配系統(tǒng)這種生產(chǎn)方式進行重點闡述，自動化裝配系統(tǒng)是運用自動化和機械化設(shè)備完成各類裝配任務(wù)。盡管在未來較長一段時間內(nèi)，傳統(tǒng)人工裝配方式仍舊會繼續(xù)使用，然而有效運用自動化裝配方式則能夠明顯提升生產(chǎn)效率，并起到節(jié)約生產(chǎn)成本的重要作用。

3.2 裝配自動化結(jié)構(gòu)規(guī)劃

一個典型的自動裝配系統(tǒng)一般由以下三個子系統(tǒng)組成：一是至少一個工作站，裝配步驟在工作站上完成;二是零件遞送裝置，將零件遞送給工作站;三是用于搬運裝配實體的搬運裝置。在只有一個工作站的裝配系統(tǒng)中，工件搬運裝置直接移動基體進入和離開工作站;而在多個工作站的裝配系統(tǒng)中搬運裝置在工作站之間傳送要裝配的基件。

通常情況下，自動裝配系統(tǒng)所需的各種控制功能包括順序控制、質(zhì)控控制以及安全控制三部分內(nèi)容，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、程序編寫、人機操作界面設(shè)計的時候都要充分考慮。而自動裝配系統(tǒng)可以按結(jié)構(gòu)進行分類，一般可以分為直線形裝配系統(tǒng)、分度盤式裝配系統(tǒng)、環(huán)路式裝配系統(tǒng)、單一工作站裝配系統(tǒng)。當然不同結(jié)構(gòu)形式的裝配系統(tǒng)也可以進行組合，形成更復雜的裝配系統(tǒng)。

3.3 裝配自動化的應(yīng)用

第一，快速制造個性定制產(chǎn)品。現(xiàn)代自動化裝配系統(tǒng)與高度專用化的裝配系統(tǒng)有著本質(zhì)上的區(qū)別。高度專用化的裝配系統(tǒng)往往只能生產(chǎn)特定的單一性產(chǎn)品，不具備延伸擴展性。而現(xiàn)代化裝配系統(tǒng)的設(shè)計概念即是考慮隨時依據(jù)生產(chǎn)工藝的變化而變化，通過具備柔性較好的外圍設(shè)備和可靈活配置的軟件程序，比如對輸送設(shè)備、工裝模具、抓手卡鉗系統(tǒng)、工藝執(zhí)行程序的選擇更換，來實現(xiàn)快速制造，以滿足不斷變化的市場需求和快速發(fā)展的產(chǎn)品更新。作為機械系統(tǒng)的一種特殊性質(zhì)，柔性對系統(tǒng)的全方面生產(chǎn)變動有著重要意義。

第二，大批量裝配生產(chǎn)。產(chǎn)品裝配的零件數(shù)量、相互之間關(guān)聯(lián)的方式?jīng)Q定了系統(tǒng)的復雜度。解析產(chǎn)品裝配過程中的工藝路線，可以將復雜度較高的系統(tǒng)分解為若干個子系統(tǒng)，每個子系統(tǒng)均具備工作站、零件遞送裝置、零件搬運裝置。不同產(chǎn)品根據(jù)其自身的裝配工藝調(diào)取的所需子系統(tǒng)，形成量體裁衣的工藝路線。子系統(tǒng)的可靠性及節(jié)拍，決定了整個系統(tǒng)的性能，通過優(yōu)化子系統(tǒng)，可以提高大批量裝配生產(chǎn)時的效率。工藝路線的優(yōu)劣，將影響整個系統(tǒng)的創(chuàng)造產(chǎn)品價值，通過優(yōu)化工藝路線，合理配置布局子系統(tǒng)，可以大幅減少大批量裝配生產(chǎn)時的生產(chǎn)成本。在實際操作過程中，雖然依靠現(xiàn)代技術(shù)能夠幫助工作人員處理、解決比較復雜的產(chǎn)品裝配問題，但是其發(fā)展水平仍舊比較低，尚未普及應(yīng)用到各個領(lǐng)域，所以，在大力運用機械裝配自動化的過程中，應(yīng)遵循可靠、實用及與產(chǎn)品發(fā)展相適用的原則，對現(xiàn)代化機械裝配的自動化水平進行合理選擇。

4 結(jié)束語

綜上所述，機械裝配自動化設(shè)備在各行業(yè)中有著十分廣泛的應(yīng)用，其設(shè)計質(zhì)量對工業(yè)企業(yè)乃至國家經(jīng)濟的發(fā)展具有重要影響。因此，必須加強大批量個性定制產(chǎn)品生產(chǎn)自動化設(shè)備的設(shè)計研究，通過提升設(shè)計人員的設(shè)計水平、注重設(shè)計的合理性、加強設(shè)計的標準化、提高設(shè)計的易用性等措施，使其在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮更大的作用。

參考文獻

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