非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)

孫慶峰

[摘? ? 要]非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)有利于各行業(yè)節(jié)約生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率，增加收益，還有利于促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)。文章研究了非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的原理和模塊化設(shè)計(jì)的理念，分析非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)，并對(duì)未來非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)發(fā)展提出幾點(diǎn)策略。

[關(guān)鍵詞]非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備;模塊化設(shè)計(jì);勞動(dòng)力成本

[中圖分類號(hào)]TP23 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2022）04–0–03

Research on Modular Design of Non-standard Automation Equipment

Sun Qing-feng

[Abstract]The modular design of non-standard automation equipment is conducive to saving production costs， improving production efficiency， increasing income， and promoting the transformation and upgrading of the national economy. This paper deeply studies the principle of non-standard automation equipment and the concept of modular design， analyzes the advantages of modular design of non-standard automation equipment， and puts forward some strategies for the development of modular design of non-standard automation equipment in the future.

[Keywords]non standard automation equipment; modular design; labor cost

1 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的原理及模塊化設(shè)計(jì)的理念

1.1 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的原理

非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備是根據(jù)客戶需要而量身定制的自動(dòng)化設(shè)備，符合企業(yè)的個(gè)性化生產(chǎn)需要，是非標(biāo)準(zhǔn)化、易更改的自動(dòng)化設(shè)備，具有操作簡單、靈活應(yīng)用的特點(diǎn)。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備廣泛應(yīng)用于工業(yè)、制造業(yè)、電子、醫(yī)療衛(wèi)生和航天航空等行業(yè)中，在生產(chǎn)過程中根據(jù)用途和使用場景的不同進(jìn)行專門的設(shè)計(jì)。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)化自動(dòng)設(shè)備最大的區(qū)別是：標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備可以在市場中進(jìn)行交易，所生產(chǎn)的設(shè)備可以賣給不同的客戶;而非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備是不能在市場中進(jìn)行交易的，生產(chǎn)出來之后只能賣給定制這個(gè)設(shè)備的企業(yè)。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備可以根據(jù)客戶的需要進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)，滿足客戶在生產(chǎn)過程中的一系列需要。

1.2 模塊化設(shè)計(jì)的理念

模塊化設(shè)計(jì)就是將某些生產(chǎn)要素組合在一起，形成一個(gè)獨(dú)特的子系統(tǒng)，再根據(jù)生產(chǎn)中的不同需要，不斷在子系統(tǒng)中加入其他要素，最終形成一個(gè)個(gè)完整的系統(tǒng)，每一個(gè)系統(tǒng)都具有不同的功能，適應(yīng)不同的生產(chǎn)需要[1]。模塊化設(shè)計(jì)在汽車制造業(yè)、食品業(yè)、物流業(yè)等行業(yè)都有廣泛應(yīng)用。模塊化設(shè)計(jì)是對(duì)生產(chǎn)要素的拆分和組合，子系統(tǒng)的建立要具有通用性。例如，在汽車制造行業(yè)中，各個(gè)汽車生產(chǎn)廠家所生產(chǎn)的汽車在外形、性能、功用方面不盡相同，但是其內(nèi)部零部件大多是通用的，如蓄電池、發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表、音響、雨刷、輪胎等。汽車制造廠家將通用的各個(gè)零部件組裝起來，再加入自己獨(dú)特的技術(shù)，就完成了自己公司的汽車生產(chǎn)。

2 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

2.1 提高工作效率，擴(kuò)大產(chǎn)品研發(fā)

非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)，可以減少設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)成本。在生產(chǎn)過程中，各個(gè)模塊具有通用性，設(shè)計(jì)師可以按照?qǐng)D紙將各模塊進(jìn)行組裝，再根據(jù)用途和適用場景的不同進(jìn)行改動(dòng)，使之滿足不同的需求。設(shè)計(jì)師不必再重新進(jìn)行各個(gè)零部件的設(shè)計(jì)，可以節(jié)省時(shí)間，提高工作效率。一個(gè)子系統(tǒng)可以通過安裝不同的生產(chǎn)元素，得到不同功能或相同功能不同性能的產(chǎn)品，有利于擴(kuò)大產(chǎn)品研發(fā)。同時(shí)，企業(yè)的工作效率提高，單一產(chǎn)品的生產(chǎn)量提升，就會(huì)使這類產(chǎn)品在市場上的供應(yīng)量加大，企業(yè)產(chǎn)能過剩造成資源浪費(fèi)，也會(huì)刺激企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品的研發(fā)。

2.2 控制企業(yè)成本，提高企業(yè)收益

近年來勞動(dòng)力成本不斷上升，企業(yè)在生產(chǎn)過程中減少勞動(dòng)力，增加自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用。同時(shí)，自動(dòng)化生產(chǎn)可以日夜進(jìn)行，大大提高企業(yè)的生產(chǎn)效率，提高企業(yè)的收益。在企業(yè)生產(chǎn)過程中，很多工作無法由人來完成，或者由人來完成所耗費(fèi)的時(shí)間和財(cái)力巨大，如大型物件的安裝和運(yùn)輸、精密儀器的制作與切割等，人力不能或很難完成，就需要借助自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行完成，提高工作效率，提高企業(yè)的收益。

2.3 改善經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)

自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用能解放勞動(dòng)力，讓勞動(dòng)力向服務(wù)業(yè)和高新技術(shù)行業(yè)流動(dòng)。工業(yè)和制造業(yè)等第一產(chǎn)業(yè)對(duì)勞動(dòng)力的需求減少，勞動(dòng)力自身的競爭壓力加大，就會(huì)積極學(xué)習(xí)各項(xiàng)技能，努力向第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自動(dòng)化設(shè)備的應(yīng)用，還可以提高企業(yè)現(xiàn)代化水平，促進(jìn)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步。企業(yè)應(yīng)用自動(dòng)化設(shè)備，重視科技發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，加快現(xiàn)代化建設(shè)，有利于企業(yè)從第一產(chǎn)業(yè)向第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展，促進(jìn)企業(yè)轉(zhuǎn)型，改變我國的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)。

3 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)的方法

3.1 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備硬件設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)

在進(jìn)行非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備硬件的模塊化設(shè)計(jì)過程中，首先要把設(shè)備進(jìn)行分類，根據(jù)功能的不同，設(shè)備可以分成焊接類、加工類、搬運(yùn)類、測試類等。分類之后將設(shè)備進(jìn)行拆分，再將每種機(jī)械進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，使每個(gè)模塊都能獨(dú)立完成設(shè)備中的一項(xiàng)任務(wù)。每個(gè)模塊都設(shè)計(jì)好之后，再按照生產(chǎn)的不同需求，將各個(gè)模塊組合在一起，組合的過程中可能需要幾個(gè)不同的模塊，也會(huì)用到幾個(gè)相同的模塊，再經(jīng)過調(diào)試構(gòu)成一個(gè)全新的設(shè)備。在非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)中，不同的機(jī)械在設(shè)計(jì)時(shí)都有各自的方式，在拆分過程中也要根據(jù)功能的不同，使用不同的拆分手段。各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)要盡量簡單，如果過于復(fù)雜就不便于組裝和拆卸，給工作造成麻煩。例如，電子行業(yè)的設(shè)備可以分成離線式設(shè)備和在線式設(shè)備。離線式設(shè)備在生產(chǎn)過程中只能完成一個(gè)模塊的工作，進(jìn)行單一產(chǎn)品的生產(chǎn)。在線式設(shè)備能夠同其他的在線設(shè)備相連，共同組成一個(gè)在線傳輸網(wǎng)絡(luò)，完成不同方式的傳輸，進(jìn)行不同產(chǎn)品的生產(chǎn)。每一個(gè)在線式設(shè)備只能有一個(gè)傳輸模塊，這個(gè)傳輸模塊就是主體模塊，主體模塊與其他設(shè)備的模塊相連，能將不同設(shè)備都串聯(lián)起來進(jìn)行工作。在生產(chǎn)過程中使用模塊化設(shè)計(jì)，將整個(gè)企業(yè)的設(shè)備都串聯(lián)起來，同時(shí)協(xié)作進(jìn)行工作，有利于企業(yè)的集約化生產(chǎn)。979C8163-FAF3-4AD9-AD0D-87C36B5C3FDE

3.2 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備程序設(shè)計(jì)模塊化設(shè)計(jì)

可編程邏輯控制器（PLC）是用于工業(yè)設(shè)備的自動(dòng)化控制的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)，即編程[2]。在非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)中，也應(yīng)用PLC進(jìn)行程序模塊編程。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的功用、性能與PLC水平有很大的關(guān)系，在PLC中進(jìn)行程序模塊化，對(duì)設(shè)備有巨大影響。其和非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的硬件模塊化設(shè)計(jì)相似，首先要根據(jù)控制要求將程序分為主程序、報(bào)警模塊、復(fù)位模塊，加快模塊、減緩模塊、照明模塊等模塊，之后再單獨(dú)進(jìn)行每一模塊的設(shè)計(jì)，使每一個(gè)模塊都能獨(dú)立進(jìn)行工作，互并不干擾，便于編寫和組合。每個(gè)模塊的設(shè)計(jì)都要根據(jù)它們的特點(diǎn)進(jìn)行編程，編程過程中要注意簡單化，因?yàn)樗鼈兌贾皇瞧渲械囊徊糠?，如果過于復(fù)雜就會(huì)對(duì)整個(gè)設(shè)備的運(yùn)行加大壓力。最后圍繞著主程序，把報(bào)警模塊、復(fù)位模塊，加快模塊、減緩模塊、照明模塊等都連接上，但是在連接時(shí)要保證各個(gè)模塊的完整性和獨(dú)立性，這樣能降低設(shè)備在操作時(shí)的難度。例如，數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)控制裝置在設(shè)計(jì)時(shí)就先將輸入裝置、輸入方式、信息處理、運(yùn)行程序、輸出方式等方面進(jìn)行拆分，各自進(jìn)行程序編程，形成一個(gè)個(gè)模塊，再將各模塊連接在一起，形成數(shù)據(jù)控制裝置。在工作中，只要按數(shù)據(jù)控制裝置中的不同按鈕，就可以進(jìn)行不同的工作。

4 非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)的發(fā)展策略

4.1 加快技術(shù)創(chuàng)新

我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平發(fā)展較快，技術(shù)水平也取得了較大進(jìn)步，但是與發(fā)達(dá)國家相比，無論是現(xiàn)代化建設(shè)方面，還是第三產(chǎn)業(yè)占比方面都比較落后。我國的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備發(fā)展水平較低，技術(shù)較為落后，沒有良好的競爭環(huán)境，這對(duì)我國的非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化發(fā)展很不利。所以我國現(xiàn)階段要注重發(fā)展科學(xué)技術(shù)，提升創(chuàng)新能力，以科技促發(fā)展，以創(chuàng)新促進(jìn)步。要加強(qiáng)政策領(lǐng)導(dǎo)，引導(dǎo)企業(yè)和員工進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新，多舉辦一些高質(zhì)量的技術(shù)創(chuàng)新活動(dòng)或者知識(shí)競賽，關(guān)注行業(yè)技術(shù)水平進(jìn)步，提高非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)人才的職位和收入，激發(fā)企業(yè)和員工的創(chuàng)新熱情和創(chuàng)新能力。即，可以創(chuàng)建一個(gè)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)交流平臺(tái)，邀請(qǐng)廣大企業(yè)和各行業(yè)的人才進(jìn)行互動(dòng)，定期舉辦大型研討會(huì)對(duì)所遇到的問題進(jìn)行商討，在思想碰撞中促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。要利用好技術(shù)成果，將研發(fā)的技術(shù)項(xiàng)目應(yīng)用于具體的設(shè)備中，讓科技變成生產(chǎn)力，創(chuàng)造財(cái)富，再用財(cái)富促進(jìn)科技的發(fā)展。國家要加強(qiáng)對(duì)專利權(quán)的保護(hù)，保證人們的腦力勞動(dòng)成果所獲得的收益，才能讓人們有持續(xù)進(jìn)行創(chuàng)新的動(dòng)力。例如，某大型非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備企業(yè)在給另一個(gè)做奶茶的企業(yè)進(jìn)行自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)能夠讓奶茶企業(yè)節(jié)約成本的技術(shù)，就可以將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用到整個(gè)行業(yè)的自動(dòng)化設(shè)備的生產(chǎn)中。

4.2 提高產(chǎn)品質(zhì)量

無論生產(chǎn)什么設(shè)備，質(zhì)量都是第一位的。要選用高質(zhì)量的原材料進(jìn)行生產(chǎn)和加工，各個(gè)機(jī)械零件要選擇耐用性能高的，電線要選擇不易磨損的，按鈕要選擇結(jié)實(shí)的，各個(gè)模塊的接口處都要進(jìn)行仔細(xì)調(diào)整，這些細(xì)節(jié)一點(diǎn)不能馬虎。國內(nèi)的技術(shù)水平比較落后，可以借助國外的先進(jìn)技術(shù)，在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、研發(fā)、組裝和調(diào)試的各個(gè)環(huán)節(jié)和國外的先進(jìn)技術(shù)對(duì)標(biāo)，以期達(dá)到他們的水準(zhǔn)。要提高設(shè)備的精準(zhǔn)度，不斷進(jìn)行技術(shù)更新，對(duì)零部件的功能進(jìn)行優(yōu)化，減緩零部件的損耗，保證其在工作中的精度[3]。航空航天行業(yè)的設(shè)備一般都是非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備，且對(duì)質(zhì)量和精準(zhǔn)度要求極高，因?yàn)槠浼夹g(shù)特殊，危險(xiǎn)程度極高，一旦發(fā)生意外將會(huì)造成無法估計(jì)的損失，所以在航天設(shè)備設(shè)計(jì)和制造時(shí)，都選用最高質(zhì)量的材料。還要考慮到當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際問題，結(jié)合企業(yè)自身的特點(diǎn)以及環(huán)境要求，對(duì)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行專門生產(chǎn)，使自動(dòng)化設(shè)備發(fā)揮最大優(yōu)勢，幫助企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)，提高收益。例如，給常年處于濕熱的南方地區(qū)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)備時(shí)，要注意防潮，可以將設(shè)備的所有空洞都用特殊材料密封好，防止潮氣進(jìn)入設(shè)備，還可以在設(shè)備中安裝一個(gè)吸潮裝置，自動(dòng)吸走潮氣，保護(hù)設(shè)備安全。

4.3 注重標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)用性

由于市場環(huán)境的瞬息萬變，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)和研發(fā)設(shè)備時(shí)也要考慮設(shè)計(jì)和研發(fā)的時(shí)間，要盡量縮短制作周期。某些零件和某些機(jī)械可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，如果設(shè)備的每一個(gè)零件都要進(jìn)行獨(dú)特設(shè)計(jì)，每個(gè)模塊都要進(jìn)行創(chuàng)新，就會(huì)耗費(fèi)大量的時(shí)間?，F(xiàn)在的市場上各個(gè)零部件以及各種機(jī)械部分都能找到質(zhì)量和技術(shù)都上乘的，沒有必要再進(jìn)行設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，可以直接選擇高質(zhì)量的零件進(jìn)行組裝，這樣可以減少設(shè)計(jì)時(shí)間，降低設(shè)計(jì)成本，提高生產(chǎn)效率。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的設(shè)計(jì)和研發(fā)要結(jié)合實(shí)際，有實(shí)用性。因?yàn)榉菢?biāo)自動(dòng)化設(shè)備要應(yīng)用到各個(gè)行業(yè)中，由一線員工進(jìn)行操作，所以設(shè)備的操作方式不能太復(fù)雜，要能夠讓員工短時(shí)間內(nèi)熟練掌握[4]。同時(shí)非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備在設(shè)計(jì)時(shí)要注意不能太特殊，功能上要有獨(dú)特性，滿足客戶的不同需求，在使用上要和市場上的產(chǎn)品差不多，便于員工掌握和操作。例如，某醫(yī)療機(jī)構(gòu)需要定制一批電腦，要求電腦是臺(tái)式的，電腦只能連公司內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，只能安裝公司內(nèi)部的軟件，并設(shè)置嚴(yán)格的隱私要求和防盜措施，由使用者使用密碼解鎖進(jìn)行工作，其他人無法使用，如果被盜電腦中的文件則自動(dòng)銷毀。某設(shè)備生產(chǎn)廠家根據(jù)這個(gè)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的要求，將電腦設(shè)計(jì)出來，但是無論如何都無法保證電腦在被盜時(shí)里面的文件自動(dòng)銷毀。經(jīng)過與醫(yī)療機(jī)構(gòu)商討，在電腦中植入了GPS監(jiān)測系統(tǒng)，如果顯示電腦離開一定的范圍，電腦中的程序自動(dòng)下達(dá)指令將文件銷毀。

4.4 注重人才培養(yǎng)

非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備需要相關(guān)專業(yè)人才進(jìn)行設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)則需要更加高素質(zhì)的人才進(jìn)行。與標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備不同，標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備只要根據(jù)國家規(guī)定的條件生產(chǎn)就可以，非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備則需要設(shè)計(jì)人員有著很高的水平，在硬件設(shè)計(jì)和程序設(shè)計(jì)上都有很高的造詣，才能進(jìn)行非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)[5]。不同的企業(yè)需求不同，同樣是制造面包的設(shè)備，有的企業(yè)需要設(shè)備生產(chǎn)出來的面包是圓的，有的企業(yè)需要生產(chǎn)出來的面包是方的，不懂的人就會(huì)費(fèi)兩遍事，而專業(yè)人員只需要設(shè)計(jì)一張圖紙，然后改變其中的一個(gè)模塊，就能設(shè)計(jì)出兩種不同功能的設(shè)備。國家和社會(huì)要關(guān)注這方面的人才培養(yǎng)，在高等院校和職業(yè)院校中開設(shè)相關(guān)專業(yè)進(jìn)行學(xué)習(xí)，還要增加學(xué)生的實(shí)訓(xùn)機(jī)會(huì)，在實(shí)訓(xùn)中鍛煉和提高技能。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的運(yùn)用將會(huì)越來越廣泛，企業(yè)也要注意培養(yǎng)相關(guān)人才，在工作中鍛煉能力，努力提升員工的職業(yè)技能。人才培養(yǎng)講究方式方法，還是一個(gè)長期積累的過程，要有耐心、有恒心，關(guān)注人才的發(fā)展，關(guān)心人才的進(jìn)步，才能收獲更多高質(zhì)量的人才。每個(gè)人都不是一出生就什么都懂、什么都會(huì)，只有不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)才能獲得大量的知識(shí)，取得長足的進(jìn)步。無論在學(xué)習(xí)中還是在工作中，都要從最基礎(chǔ)開始學(xué)起，打下扎實(shí)的基礎(chǔ)，提升能力。

5 結(jié)束語

非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)有利于提升非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的水平，加快產(chǎn)品研發(fā)。我國市場廣闊，企業(yè)眾多，如果每個(gè)企業(yè)都引入非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備，就會(huì)加快中國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備的模塊化設(shè)計(jì)在發(fā)展的過程，要提升技能，保證質(zhì)量，培養(yǎng)高質(zhì)量的人才，才能快速進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

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