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)】
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