企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)建設(shè)經(jīng)驗(yàn)淺談

李翼

摘要：隨著快速變化的市場(chǎng)需求以及不斷攀升的人力成本壓力，我國(guó)中小企業(yè)面臨著通過(guò)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)來(lái)提高生產(chǎn)效率，降低制造成本并提升質(zhì)量穩(wěn)定性的課題?；趯?shí)踐探索及經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，本文就企業(yè)如何評(píng)估并推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)項(xiàng)目展開(kāi)了簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化;非標(biāo)生產(chǎn)線

過(guò)去二十年，我國(guó)制造業(yè)在各領(lǐng)域均以驚人的速度的蓬勃發(fā)展，儼然已被冠為 “世界加工中心”的稱(chēng)號(hào)。我國(guó)制造業(yè)的主力軍仍為中小企業(yè)，面臨著快速變化的市場(chǎng)需求及不斷攀升的人力成本，這類(lèi)企業(yè)如何合理地甄別及評(píng)估自動(dòng)化生產(chǎn)項(xiàng)目，如何有效地提高生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量，如何科學(xué)地推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線的建設(shè)成為一個(gè)值得探討的話題。

一、企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線建設(shè)規(guī)劃及自動(dòng)化項(xiàng)目推進(jìn)一般步驟

很多企業(yè)常常迫于人力成本壓力或產(chǎn)能瓶頸被動(dòng)地推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目，因此往往缺乏科學(xué)的分析及長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃。通常企業(yè)需要基于自身發(fā)展目標(biāo)、基于未來(lái)市場(chǎng)分析而進(jìn)行產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃，再針對(duì)處于不同生命周期的產(chǎn)品，或不同市場(chǎng)定位的產(chǎn)品擬定企業(yè)層級(jí)的生產(chǎn)制造規(guī)劃，再此基礎(chǔ)上分析并拆分為可執(zhí)行的各子項(xiàng)目集合。因此企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)的推進(jìn)應(yīng)該是適應(yīng)企業(yè)當(dāng)前狀態(tài)、符合未來(lái)目標(biāo)，分階段分步有計(jì)劃進(jìn)行的項(xiàng)目集合。

通常而言，制造企業(yè)推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)項(xiàng)目的一般步驟如下：

二、自動(dòng)化生產(chǎn)線項(xiàng)目評(píng)估

企業(yè)需要結(jié)合自身當(dāng)前發(fā)展階段、未來(lái)產(chǎn)品規(guī)劃與市場(chǎng)布局、生產(chǎn)加工模式等來(lái)評(píng)估并選擇合理的自動(dòng)化項(xiàng)目。無(wú)論表現(xiàn)為人力成本的節(jié)約、生產(chǎn)效率的提高，抑或是質(zhì)量穩(wěn)定性的提升，均以最終是否能為企業(yè)帶來(lái)更高經(jīng)濟(jì)效益為判斷依據(jù)。

首先，可借助科學(xué)的分析工具來(lái)尋找需要改善的核心點(diǎn)。例如通過(guò)精益生產(chǎn)（Lean Production）的價(jià)值流程圖對(duì)生產(chǎn)及供應(yīng)鏈上所有活動(dòng)進(jìn)行分析，識(shí)別出瓶頸工序或是節(jié)拍不平衡的工序，為自動(dòng)化項(xiàng)目的評(píng)估輸入初步的方案：如是提高整體效率的“單件流”流水線最佳，還是具備柔性的模塊化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備為宜。

其次對(duì)自動(dòng)化項(xiàng)目的評(píng)估要結(jié)合企業(yè)未來(lái)的產(chǎn)品規(guī)劃進(jìn)行評(píng)估，特別當(dāng)前較多企業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線為非標(biāo)定制，其制造周期較長(zhǎng)，成本相對(duì)較高，因此如何將自動(dòng)化項(xiàng)目的投資規(guī)模和適用產(chǎn)品范圍，與市場(chǎng)上的供需情況的變化、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力預(yù)測(cè)分析綜合考慮起來(lái)，進(jìn)行投資回報(bào)分析及風(fēng)險(xiǎn)分析顯得尤為重要。

三、用戶(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)書(shū)的制定

自動(dòng)化生產(chǎn)線的項(xiàng)目啟動(dòng)后，需要根據(jù)初步的項(xiàng)目范圍進(jìn)行詳細(xì)的需求分析后，制定用戶(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)書(shū)提交至設(shè)備制造商。通常包含：

（一）基本功能要求：設(shè)備所需遵守的工藝流程，產(chǎn)品流轉(zhuǎn)方式，每道工序所需實(shí)現(xiàn)的功能，各工序應(yīng)滿(mǎn)足的質(zhì)量要求，應(yīng)具備的檢測(cè)功能，設(shè)備尺寸、重量、布局要求等;

（二）設(shè)備性能要求：設(shè)備的節(jié)拍，產(chǎn)能，設(shè)備綜合效率（OEE Overall Equipment Efficiency），平均故障間隔時(shí)間（MTBF Mean Time Between Failure），換型時(shí)間（Changeover Time）等;

（三）電氣要求：應(yīng)滿(mǎn)足的相關(guān)國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，走線及線標(biāo)，電源要求、電氣標(biāo)準(zhǔn)件品牌要求等，

（四）硬件要求：加工件材料及尺寸要求、標(biāo)準(zhǔn)件品牌型號(hào)要求，應(yīng)提供的校準(zhǔn)或?qū)χ械容o助治具等;

（五）軟件要求：人機(jī)界面要求、軟件品牌要求、通訊接口要求、其他軟件功能要求等;

（六）安全要求：噪音防護(hù)、產(chǎn)品防護(hù)、人機(jī)工學(xué)要求、安全互鎖要求、警示標(biāo)識(shí)要求等;

（七）其他要求：質(zhì)保期要求，包含說(shuō)明書(shū)、電氣圖、合格證等在內(nèi)具體文檔要求，運(yùn)輸、包裝、儲(chǔ)存要求，驗(yàn)收要求等等

在制定詳細(xì)的要求時(shí)，不能僅局限于該自動(dòng)化生產(chǎn)線，應(yīng)與企業(yè)的整個(gè)生產(chǎn)設(shè)備管理和產(chǎn)品質(zhì)量管理相適宜。例如標(biāo)準(zhǔn)件品牌型號(hào)的指定便于備品備件的綜合管理及成本降低，設(shè)備的布局滿(mǎn)足企業(yè)的生產(chǎn)發(fā)展規(guī)劃，基于風(fēng)險(xiǎn)分析（Risk Assessment）增加的防錯(cuò)設(shè)計(jì)或檢測(cè)功能要求等等。

四、工藝開(kāi)發(fā)及方案設(shè)計(jì)

用戶(hù)要求被詳細(xì)識(shí)別出來(lái)以后，企業(yè)即可選定合適的制造供應(yīng)商基于用戶(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)書(shū)進(jìn)入設(shè)計(jì)階段。該過(guò)程通常主要由制造商主導(dǎo)進(jìn)行，但涉及工藝開(kāi)發(fā)的過(guò)程則需要雙方的共同參與，因此基于各工藝過(guò)程的難易程度甲乙參與的程度不同，通常包含：

（一）成熟或標(biāo)準(zhǔn)的、或有參照的工藝過(guò)程：該類(lèi)工藝動(dòng)作幾乎不涉及工藝開(kāi)發(fā)。有時(shí)該類(lèi)工序乙方已建立標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)模塊，從模塊庫(kù)中挑選匹配的結(jié)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可，例如物料吸取放置，壓裝，翻轉(zhuǎn)，傳送等;或是該工序具有成熟且專(zhuān)業(yè)的第三方供應(yīng)商可打包進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如激光焊接、超聲波焊接、清洗烘干、標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)膠機(jī)等;針對(duì)此類(lèi)工藝過(guò)程，企業(yè)技術(shù)人員僅需要參與后續(xù)方案評(píng)審即可;

（二）無(wú)成熟或可參照工藝，但工藝過(guò)程難度及風(fēng)險(xiǎn)不高：通常該類(lèi)工序的設(shè)計(jì)仍已乙方制造商為主，但企業(yè)技術(shù)人員通常需要基于使用方的經(jīng)驗(yàn)對(duì)設(shè)計(jì)提出建議或要求;

（三）無(wú)參照或不確定的，具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的工藝：此類(lèi)情況通常需要甲方技術(shù)人員共同參與甚至主導(dǎo)前期工藝開(kāi)發(fā)過(guò)程，確認(rèn)可行性或風(fēng)險(xiǎn)排除后，乙方再進(jìn)行下一步設(shè)計(jì)。舉兩個(gè)具體的實(shí)例。如某企業(yè)預(yù)期將生產(chǎn)模式從手工轉(zhuǎn)到自動(dòng)時(shí)，其中原膠黏工藝的固化為烘箱進(jìn)行批量固化，該方式無(wú)法適用于快速的自動(dòng)化生產(chǎn)模式，因此需要更改為高效的紫外固化膠及在線固化機(jī)，于是膠水變更選型及固化效果的前期工藝開(kāi)發(fā)測(cè)試則通常由甲方主導(dǎo)進(jìn)行。又如某企業(yè)新研發(fā)的一款產(chǎn)品要求轉(zhuǎn)入自動(dòng)化量產(chǎn)，其中一道工序涉及多個(gè)精密部件的裝配，裝配動(dòng)作分解步驟較為復(fù)雜，且存在不確定性，于是甲方基于已知質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)與乙方共同討論設(shè)計(jì)方案，乙方建立原型工裝進(jìn)行測(cè)試確認(rèn)該關(guān)鍵工序的設(shè)計(jì)可靠性，并基于測(cè)試結(jié)果調(diào)整優(yōu)化設(shè)計(jì)。

在工藝開(kāi)發(fā)及方案設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)可行性測(cè)試或者原型測(cè)試后，為了達(dá)到既定的功能要求，原用戶(hù)需求標(biāo)準(zhǔn)中的某些工藝過(guò)程或原材料尺寸等需要調(diào)整，那么企業(yè)在認(rèn)可初步的測(cè)試結(jié)果后，更新升版原用戶(hù)需求標(biāo)準(zhǔn)后雙方再次審核確認(rèn)。

五、設(shè)計(jì)評(píng)審

當(dāng)初稿方案完成后，甲方企業(yè)需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行整體的評(píng)審。參與設(shè)計(jì)評(píng)審的部門(mén)，除了技術(shù)部門(mén)，必要時(shí)還需要包含生產(chǎn)使用部門(mén)、質(zhì)量部門(mén)、或是廠務(wù)設(shè)施以及安全管理部門(mén)的相關(guān)人員。設(shè)計(jì)評(píng)審的內(nèi)容需涵蓋用戶(hù)需求標(biāo)準(zhǔn)書(shū)上定義的各方面要求，當(dāng)評(píng)審過(guò)程中發(fā)現(xiàn)需要修訂、優(yōu)化或是需要增加功能要求的措施點(diǎn)，需進(jìn)行記錄以確保制造商獲悉所有修改點(diǎn)，并在修改結(jié)束后進(jìn)行復(fù)審，反復(fù)該評(píng)審過(guò)程直至設(shè)計(jì)評(píng)審階段結(jié)束，設(shè)計(jì)定型。

六、裝配調(diào)試

當(dāng)設(shè)計(jì)定型后，乙方制造商開(kāi)始進(jìn)行出圖、采購(gòu)等工作。該階段企業(yè)僅需要定期與制造商項(xiàng)目經(jīng)理定期溝通進(jìn)度，確認(rèn)制造方各項(xiàng)目工作按既定計(jì)劃正常進(jìn)行，直至進(jìn)入組裝調(diào)試階段。該階段仍然由設(shè)備制造商主導(dǎo)進(jìn)行，但從質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的管理角度，甲方企業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)有針對(duì)性性地共同參與一些工藝設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中識(shí)別出來(lái)的關(guān)鍵點(diǎn)、難點(diǎn)。設(shè)備制造商熟悉設(shè)備開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)的測(cè)試確認(rèn)，但企業(yè)技術(shù)人員了解產(chǎn)品工藝難點(diǎn)和質(zhì)量關(guān)鍵點(diǎn)。非標(biāo)設(shè)備的開(kāi)發(fā)，困難點(diǎn)往往不在于工藝動(dòng)作的實(shí)現(xiàn)，而是在產(chǎn)品質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與控制。企業(yè)技術(shù)人員在裝配調(diào)試階段的提前參與有助于有效地識(shí)別出潛在設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)并盡早改進(jìn)完善，同時(shí)還能不斷提高企業(yè)技術(shù)人員的專(zhuān)業(yè)技能和經(jīng)驗(yàn)，并將這樣的知識(shí)儲(chǔ)備運(yùn)用到企業(yè)內(nèi)部的自動(dòng)化生產(chǎn)改善及運(yùn)行管理中。

七、測(cè)試驗(yàn)收

當(dāng)設(shè)備調(diào)試完畢，企業(yè)方技術(shù)人員要基于用戶(hù)要求標(biāo)準(zhǔn)書(shū)，擬定詳細(xì)驗(yàn)收方案并經(jīng)過(guò)內(nèi)部質(zhì)量、生產(chǎn)等相關(guān)部門(mén)評(píng)審后，實(shí)施設(shè)備的測(cè)試驗(yàn)收。驗(yàn)收方案通常包含：基本功能確認(rèn)、運(yùn)行性能的確認(rèn)、生產(chǎn)質(zhì)量確認(rèn)、軟硬件符合性確認(rèn)、操作安全確認(rèn)、設(shè)備安全互鎖確認(rèn)、文檔材料證明的確認(rèn)等等，并在方案中逐項(xiàng)寫(xiě)明具體的確認(rèn)方式和接受標(biāo)準(zhǔn)。

審批后的驗(yàn)證方案需抄送乙方制造商，告知測(cè)試驗(yàn)收的實(shí)施方法。執(zhí)行過(guò)程通常由制造商主導(dǎo)運(yùn)行設(shè)備，企業(yè)驗(yàn)收方的技術(shù)、質(zhì)量、生產(chǎn)人員進(jìn)行觀察并記錄。最后基于最終的結(jié)果判定是接收或是對(duì)需要整改后重復(fù)測(cè)試驗(yàn)收。

八、項(xiàng)目關(guān)閉與總結(jié)

自動(dòng)化生產(chǎn)線完成驗(yàn)收后投入量產(chǎn)前，企業(yè)需要完成許多相關(guān)的準(zhǔn)備工作：相關(guān)作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的建立、人員的培訓(xùn)、新設(shè)備的維保計(jì)劃、生產(chǎn)爬坡計(jì)劃的建立等等。有些企業(yè)以自動(dòng)生產(chǎn)線投入量產(chǎn)作為該導(dǎo)入項(xiàng)目關(guān)閉的標(biāo)志，不過(guò)卻往往遺漏了最后重要的一步，項(xiàng)目的復(fù)盤(pán)與總結(jié)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人應(yīng)當(dāng)組織參與該自動(dòng)化導(dǎo)入項(xiàng)目的關(guān)鍵成員，共同對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行回顧與探討，無(wú)論從技術(shù)層面亦或是項(xiàng)目管理層面，總結(jié)出成功經(jīng)驗(yàn)及失敗教訓(xùn)，并將這樣的經(jīng)驗(yàn)積累共享與其他的自動(dòng)化項(xiàng)目組或是貢獻(xiàn)于未來(lái)的自動(dòng)化導(dǎo)入。

九、結(jié)語(yǔ)

企業(yè)在推進(jìn)自動(dòng)化生產(chǎn)建設(shè)的過(guò)程中，需要以宏觀經(jīng)營(yíng)理念為指導(dǎo)，將項(xiàng)目管理與專(zhuān)業(yè)技術(shù)相結(jié)合，建立適用于自身發(fā)展的一套完善方法和流程，并在實(shí)施過(guò)程中不斷提升和持續(xù)改善。在這樣的模式推動(dòng)下，企業(yè)才能不斷提高生產(chǎn)效率，降低制造成本，實(shí)現(xiàn)專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍建設(shè)，提高企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖仁強(qiáng).非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程研究[J].中國(guó)設(shè)備工程，2017，000（018）：203-204

[2]金明來(lái).關(guān)于非標(biāo)設(shè)計(jì)及工廠自動(dòng)化的研究[J].名城繪，2020（2）：0227-0227.