非標自動化設(shè)備開發(fā)流程及設(shè)計效率提升的措施

路曉輝，周麗娟

（深圳市金島自動化設(shè)備有限公司，廣東深圳 518000）

1 非標自動化設(shè)備特點

非標自動化設(shè)備可以通俗地理解為沒有具體認定、沒有統(tǒng)一證書文件的設(shè)備。非標設(shè)備的出現(xiàn)，其根本原因是由于部分企業(yè)缺乏足夠的資金購買合適的標準生產(chǎn)設(shè)備,因此開發(fā)了非標生產(chǎn)系統(tǒng),以滿足新的生產(chǎn)需求。非標設(shè)備通常有以下幾個特點：產(chǎn)品生產(chǎn)批量小、種類多、功能多樣復雜、開發(fā)時間較短。

2 非標自動化設(shè)備的開發(fā)流程

2.1 非標自動化設(shè)備開發(fā)的初步流程

非標自動化設(shè)備的開發(fā)流程是極其復雜的，一般來說，依據(jù)圖1為基本步驟來制定具體開發(fā)方案。

圖1 非標自動化設(shè)備產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)流程圖

首先要確立非標自動化設(shè)備的開發(fā)方案。在非標自動化設(shè)備的開發(fā)過程中，重點在于方案的創(chuàng)新，這是整個開發(fā)過程的點睛之筆。在此基礎(chǔ)上，能夠進行各種各樣的方案設(shè)計及建立依據(jù)方案設(shè)計產(chǎn)生的設(shè)備開發(fā)方案。在方案建立基本完善后，需要由專門的審核人員來審核方案的完整性與正確性，以排除可能存在的問題，將出問題的概率降到最低。如果方案的確需要修改，就返回設(shè)計人員手中進行進一步整改，類似于程序設(shè)計中能夠根據(jù)不足自動給出解決方案的一種while 循環(huán)，循環(huán)的最終目的在于得到一份盡可能準確無誤的設(shè)計方案，從而將產(chǎn)品生產(chǎn)推向高指標。

2.2 產(chǎn)品設(shè)計方案的具體實施過程

2.2.1 機械工作部分

在設(shè)計方案制定完成后，又將劃分為機械工作與電氣工作兩個對等的部分。其中機械工作首先應當按照設(shè)計圖紙，依照工程制圖要求，聘請專業(yè)制圖師或是公司雇傭的CAD 專業(yè)工程人員來繪制零件的工程圖并完成整個產(chǎn)品的工程圖，其中每一個細微的長寬高都要標注得較為細微或是至少應當有所體現(xiàn)，以支持后續(xù)工作的展開。

在此基礎(chǔ)上，非標自動化廠商就會購置相關(guān)零件或是由聘請的車工銑工等利用公司設(shè)備在公司內(nèi)開展工作。由于非標自動化設(shè)備的非標性，許多零件需要進行特殊定制，因此很難直接購置，只能現(xiàn)場加工或是從專門的企業(yè)處定制相關(guān)零件。在相關(guān)零件得以湊齊后，再對其進行更為精細的加工步驟，從而得出較為合適的相關(guān)零件。

當普通零件已經(jīng)購置完全且非標零件加工完畢時，就需要進行機械部分的組裝。在組裝時需要兼顧電氣部分零件的兼容性，這需要機械安裝工程師具有豐富的經(jīng)驗或是較為系統(tǒng)的電氣相關(guān)專業(yè)知識，本質(zhì)上回到了人才的競爭。機械裝配完成后，等待電氣設(shè)計與安裝完成，即可進行總體拼裝。

2.2.2 電氣工作部分

當今行業(yè)生產(chǎn)中國際認可的電氣設(shè)計標準主要采用Verilog HDL 和VHDL 設(shè)計程序來進行電氣設(shè)計，其考驗的是設(shè)計者對模擬電子技術(shù)和數(shù)字邏輯系統(tǒng)的掌握程度，以及編寫程序的熟練度。依據(jù)這些系統(tǒng)依照設(shè)計好的圖紙完成電路邏輯設(shè)計，能夠使電路核心得到充分保障，從而得出更加細致入微地契合需求的元件。

同時，電路系統(tǒng)的設(shè)計也離不開其他輔助程序的支持，如使用Java 等開發(fā)語言編寫出的自動控制程序等，它可以與電路系統(tǒng)的程序進行有機結(jié)合，并通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)實現(xiàn)程序與實際的映射，將開發(fā)出的程序與實際應用相對應，以優(yōu)化電路系統(tǒng)，提高運行的流暢程度。

程序編寫完成后，即可進行控制柜安裝工作，這與機械行業(yè)的安裝有所不同，需要安裝從業(yè)者具有極其強的工作能力，能夠?qū)τ嬎銠C電路等硬件設(shè)備具有極高的認知水平，并且需要精通電氣行業(yè)相關(guān)圖紙的閱讀，需求計算機或物聯(lián)網(wǎng)等專業(yè)知識豐富的從業(yè)人員進行操作，以保證安裝準確無誤地完成。

2.2.3 設(shè)備的總安裝與后期調(diào)試

在機械工作部分與電氣工作部分分別完成后，設(shè)備進入電氣機械總裝階段，總裝結(jié)束后，需要對設(shè)備的工作情況與總體功能進行檢測與校驗，以辨別設(shè)備是否能夠依據(jù)設(shè)定好的程序與設(shè)計好的步驟進行產(chǎn)品加工等具體工作。目前多用上電1/0信號校驗，即向設(shè)備給定一個電平，0代表低電平和邏輯0,1代表高電平和邏輯1，可以利用8-3線編碼器作為基準編碼器，再拼湊為16-4線或其他編碼器，進行二進制信號的編碼輸入，然后再采用譯碼器得出相應結(jié)果，與原輸入相對照，能夠有效地檢驗非標自動化設(shè)備的工作狀態(tài)。

在此之后，需要進行手動調(diào)試，即由經(jīng)驗豐富的工作人員通過手動操作的方法進行調(diào)試檢驗，對設(shè)備的功能或零件安裝等進行進一步的檢查，從而在一定范圍內(nèi)控制非標自動化設(shè)備的外在功能與安裝過程無誤，以保證設(shè)備的正常使用。

最后使用類似于上述設(shè)計方案審核的流程進行最終的自動調(diào)試，如果自動調(diào)試存在問題，則返回進行機械電氣調(diào)整，然后繼續(xù)進行自動調(diào)試，一直調(diào)整到設(shè)備完全無差錯為止。至此，自動調(diào)整成功后，就可以保存設(shè)備文件，宣布一件非標自動化設(shè)備的開發(fā)完成。

3 非標自動化設(shè)備系統(tǒng)標準化建設(shè)方案探究

3.1 設(shè)計流程規(guī)范化

良好的設(shè)計程序是有效工作的必要條件。由于控制系統(tǒng)為機械部分服務，不能獨立于機械部分而存在，因此其設(shè)計主要以主要技術(shù)專業(yè)為基礎(chǔ)，但有數(shù)據(jù)處理功能單元和通信功能單元等主要技術(shù)專業(yè)未涵蓋的方面。此外，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的自動化，需要根據(jù)基本工藝控制要求增加大量現(xiàn)場傳感器，甚至需要開發(fā)專門的機械裝置，這就需要對專門性進行控制，以扭轉(zhuǎn)對主要工藝專門性的設(shè)計要求。因此，不同職業(yè)之間的責任分工和信息傳遞方式特別重要。

有必要實現(xiàn)每種專業(yè)的特殊性，盡量減少重復勞動，消除責任的盲區(qū)，確保提高工作效率，非標準設(shè)備的生產(chǎn)和設(shè)計公司可以根據(jù)自己的具體情況制定標準化的程序和規(guī)格。

3.2 優(yōu)化設(shè)計材料

在設(shè)計非標準自動化設(shè)備時，應首先確定設(shè)備應具備的基本應用功能，然后在確保設(shè)備具有實際應用資格、優(yōu)化設(shè)備性能、確保設(shè)備能夠更好地滿足其要求后，按步驟進行優(yōu)化，除了有針對性地選擇設(shè)備材料之外，還應將設(shè)備的性能和成本視為重要標準。

3.3 對非標自動化設(shè)備的流程進行完善和改進

在大多數(shù)情況下，不符合標準的自動化設(shè)備的設(shè)計是基于業(yè)務的即時需求，這很容易導致設(shè)備設(shè)計不符合客戶的期望。因此，在非標準自動化設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計中，需要更多地與企業(yè)溝通，更好地溝通，然后塑造非標準自動化設(shè)備的設(shè)計方向，以滿足客戶的需求。接下來的任務是確定設(shè)計計劃，然后開始討論設(shè)計計劃，最好先確定可以制造的設(shè)計方面，然后選擇最佳設(shè)計計劃。在設(shè)計過程中，應考慮到設(shè)備的最高質(zhì)量、性能和最低成本標準,然后生產(chǎn)出不符合規(guī)定標準的自動化設(shè)備。

3.4 根據(jù)設(shè)備需要確定和定義設(shè)備參數(shù)

連接tiabo，調(diào)用標準庫模塊，自動生成工程配置任務，包括API 程序和HMI 屏幕，將生成規(guī)則設(shè)置為tiabo，調(diào)用控制程序和HMI 庫，自動生成可視化界面，然后根據(jù)需要調(diào)整自動化界面和HMI 界面通過數(shù)字化工作流、精細設(shè)計流程管理、標準化庫管理以及數(shù)字設(shè)計和仿真技術(shù)實踐的改進，改造了非標準自動化設(shè)備的設(shè)計思路和流程，將非標準設(shè)備的要求轉(zhuǎn)換為串行設(shè)備，即標準模塊和非標準設(shè)計靈活結(jié)合，實現(xiàn)了多樣化管理，自動化設(shè)備可以根據(jù)客戶需求快速設(shè)計，設(shè)計效率和質(zhì)量得到提高。

3.5 使設(shè)計更加實用

非標準自動化設(shè)備的設(shè)計不僅是一個工作項目，而且與下一個供應鏈密切相關(guān)。根據(jù)不同公司的不同生產(chǎn)需求，設(shè)計流程必須確保設(shè)計內(nèi)容符合應用程序要求。提高設(shè)備在實際應用中的便利性，確保更方便。在機械設(shè)計領(lǐng)域取得的經(jīng)驗可以得到有益的利用，但也需要創(chuàng)新和改進。

4 結(jié)束語

非標自動化發(fā)展與應用的道路仍然漫長，其廣闊前景是不可估量的。然而目前為止，非標自動化產(chǎn)業(yè)仍然存在許多限制條件。非標自動化產(chǎn)業(yè)發(fā)展的目標就是要努力消除這些阻礙，加強技術(shù)革新。非標自動化產(chǎn)業(yè)有別于標準化生產(chǎn)，其依靠的是高水平生產(chǎn)技術(shù)和尖端計算機電子科技和電路設(shè)計等新興產(chǎn)業(yè)，這不僅意味著其成為了國家經(jīng)濟的重要一環(huán)，也注定了其發(fā)展難度以及發(fā)展未來的輝煌程度。而對此，仍需非標自動化相關(guān)產(chǎn)業(yè)能夠認清發(fā)展現(xiàn)狀，了解開發(fā)流程，提出更有效的措施提高設(shè)計效率，為非標自動化設(shè)施的發(fā)展創(chuàng)造條件。