淺析大批量個性定制產品裝配自動化的概念設計及結構規(guī)劃

周軍

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

關鍵詞：大批量;個性定制;自動化;結構

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)勢越來越受到生產企業(yè)的青睞，并逐步成為企業(yè)生產科學化、管理現(xiàn)代化發(fā)展的重要方向，較大幅度提升了企業(yè)經濟效益和市場競爭力。而實行大批量個性定制產品裝配自動化生產的基本思路是根據(jù)具體的產品特征細分工序合理配置生產要素，謀求生產最小化的組合方式，從而實現(xiàn)低成本生產。總體而言，在裝配自動化生產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，對關鍵工藝重點突破，首先實現(xiàn)關鍵工序自動化，逐步擴展到整線自動化。

1 大批量個性化定制生產方式

1.1 生產方式的具體類型

在實際生產過程中，企業(yè)依據(jù)個性需求的不同及大批量生產的具體情況，靈活采用不同類型的生產方式，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方式，只是其應用方向有所不同。所謂的大批量定制生產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的定制生產。

1.2 生產方式特點

與大批量的專項生產方式相比，定制化的生產方式較為繁復，對企業(yè)成本控制和組織生產提出了很高的要求。具體來說，主要表現(xiàn)為以下幾個方面：第一，通常情況下，客戶定制產品的產量較低，想要實現(xiàn)大批量生產需要時間比較多;第二，個性化需求很難統(tǒng)一，生產過程較為復雜;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量管控;第六，個性化裝配過程復雜，且對后期設備功能有著較高的要求;第七，需要制定合理的生產計劃以及采用可靠精準的控制方式。

1.3 生產條件

隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)的迅猛發(fā)展，電子商務逐步走進人們生活，使得定制產品變得越加普及。就理論而言，近乎全部產品都可以定制，然而在實際操作過程中，定制產品則受到控制、價值、效益、質量以及運輸?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 圓盤回轉式裝配系統(tǒng)

圓盤回轉式裝配系統(tǒng)具有簡單的結構，且定位精準，具有較少的裝配工作，對裝配零件數(shù)量較少的產品及小型部件比較適用，同時其相關基礎件還能夠實現(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合的生產線較為適用。

2.3 矩形環(huán)轉式裝配系統(tǒng)

矩形環(huán)轉式裝配系統(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，質檢點和包裝點不好布置。

3 自動化裝配應用設計

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、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)生產自動化。為此，在實際操作過程中，需要依據(jù)不同產品、不同技術含量以及不同批量的具體生產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備完成各類裝配任務。盡管在未來較長一段時間內，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效率，并起到節(jié)約生產成本的重要作用。

3.2 裝配自動化結構規(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、質控控制以及安全控制三部分內容，在結構設計、程序編寫、人機操作界面設計的時候都要充分考慮。而自動裝配系統(tǒng)可以按結構進行分類，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)。當然不同結構形式的裝配系統(tǒng)也可以進行組合，形成更復雜的裝配系統(tǒng)。

3.3 裝配自動化的應用

第一，快速制造個性定制產品?，F(xiàn)代自動化裝配系統(tǒng)與高度專用化的裝配系統(tǒng)有著本質上的區(qū)別。高度專用化的裝配系統(tǒng)往往只能生產特定的單一性產品，不具備延伸擴展性。而現(xiàn)代化裝配系統(tǒng)的設計概念即是考慮隨時依據(jù)生產工藝的變化而變化，通過具備柔性較好的外圍設備和可靈活配置的軟件程序，比如對輸送設備、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)展的產品更新。作為機械系統(tǒng)的一種特殊性質，柔性對系統(tǒng)的全方面生產變動有著重要意義。

第二，大批量裝配生產。產品裝配的零件數(shù)量、相互之間關聯(lián)的方式決定了系統(tǒng)的復雜度。解析產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。不同產品根據(jù)其自身的裝配工藝調取的所需子系統(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時的生產成本。在實際操作過程中，雖然依靠現(xiàn)代技術能夠幫助工作人員處理、解決比較復雜的產品裝配問題，但是其發(fā)展水平仍舊比較低，尚未普及應用到各個領域，所以，在大力運用機械裝配自動化的過程中，應遵循可靠、實用及與產品發(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 結束語

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

參考文獻

[1]姜帆，楊振宇，何佳兵.自動化裝配設備的總體設計[J].機電工程技術，2011（7）：61-63.

[2]張國偉.大批量個性定制產品自動化裝配的可拓匹配[J].南寧職業(yè)技術學院學報，2011（6）：75-77.

[3]張凱.面向大批量定制的工業(yè)設計方法研究[D].山東大學，2012.