非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計

孫慶峰

[摘? ? 要]非標(biāo)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計有利于各行業(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。文章研究了非標(biāo)自動化設(shè)備的原理和模塊化設(shè)計的理念，分析非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計的優(yōu)點，并對未來非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計發(fā)展提出幾點策略。

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

[中圖分類號]TP23 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號]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)自動化設(shè)備的原理及模塊化設(shè)計的理念

1.1 非標(biāo)自動化設(shè)備的原理

非標(biāo)自動化設(shè)備是根據(jù)客戶需要而量身定制的自動化設(shè)備，符合企業(yè)的個性化生產(chǎn)需要，是非標(biāo)準(zhǔn)化、易更改的自動化設(shè)備，具有操作簡單、靈活應(yīng)用的特點。非標(biāo)自動化設(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。非標(biāo)自動化設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)化自動設(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設(shè)備的企業(yè)。非標(biāo)自動化設(shè)備可以根據(jù)客戶的需要進(jìn)行獨立設(shè)計，滿足客戶在生產(chǎn)過程中的一系列需要。

1.2 模塊化設(shè)計的理念

模塊化設(shè)計就是將某些生產(chǎn)要素組合在一起，形成一個獨特的子系統(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，最終形成一個個完整的系統(tǒng)，每一個系統(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)計是對生產(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)動機(jī)、儀表、音響、雨刷、輪胎等。汽車制造廠家將通用的各個零部件組裝起來，再加入自己獨特的技術(shù)，就完成了自己公司的汽車生產(chǎn)。

2 非標(biāo)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計的優(yōu)點

2.1 提高工作效率，擴(kuò)大產(chǎn)品研發(fā)

非標(biāo)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計，可以減少設(shè)計師的設(shè)計成本。在生產(chǎn)過程中，各個模塊具有通用性，設(shè)計師可以按照圖紙將各模塊進(jìn)行組裝，再根據(jù)用途和適用場景的不同進(jìn)行改動，使之滿足不同的需求。設(shè)計師不必再重新進(jìn)行各個零部件的設(shè)計，可以節(jié)省時間，提高工作效率。一個子系統(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，企業(yè)的工作效率提高，單一產(chǎn)品的生產(chǎn)量提升，就會使這類產(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，也會刺激企業(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

近年來勞動力成本不斷上升，企業(yè)在生產(chǎn)過程中減少勞動力，增加自動化設(shè)備的應(yīng)用。同時，自動化生產(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的時間和財力巨大，如大型物件的安裝和運輸、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

自動化設(shè)備的應(yīng)用能解放勞動力，讓勞動力向服務(wù)業(yè)和高新技術(shù)行業(yè)流動。工業(yè)和制造業(yè)等第一產(chǎn)業(yè)對勞動力的需求減少，勞動力自身的競爭壓力加大，就會積極學(xué)習(xí)各項技能，努力向第二、第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展。自動化設(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)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計的方法

3.1 非標(biāo)自動化設(shè)備硬件設(shè)計模塊化設(shè)計

在進(jìn)行非標(biāo)自動化設(shè)備硬件的模塊化設(shè)計過程中，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，使每個模塊都能獨立完成設(shè)備中的一項任務(wù)。每個模塊都設(shè)計好之后，再按照生產(chǎn)的不同需求，將各個模塊組合在一起，組合的過程中可能需要幾個不同的模塊，也會用到幾個相同的模塊，再經(jīng)過調(diào)試構(gòu)成一個全新的設(shè)備。在非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計中，不同的機(jī)械在設(shè)計時都有各自的方式，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。各個模塊的設(shè)計要盡量簡單，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)。每一個在線式設(shè)備只能有一個傳輸模塊，這個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，將整個企業(yè)的設(shè)備都串聯(lián)起來，同時協(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)自動化設(shè)備程序設(shè)計模塊化設(shè)計

可編程邏輯控制器（PLC）是用于工業(yè)設(shè)備的自動化控制的數(shù)字運算操作電子系統(tǒng)，即編程[2]。在非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計中，也應(yīng)用PLC進(jìn)行程序模塊編程。非標(biāo)自動化設(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，對設(shè)備有巨大影響。其和非標(biāo)自動化設(shè)備的硬件模塊化設(shè)計相似，首先要根據(jù)控制要求將程序分為主程序、報警模塊、復(fù)位模塊，加快模塊、減緩模塊、照明模塊等模塊，之后再單獨進(jìn)行每一模塊的設(shè)計，使每一個模塊都能獨立進(jìn)行工作，互并不干擾，便于編寫和組合。每個模塊的設(shè)計都要根據(jù)它們的特點進(jìn)行編程，編程過程中要注意簡單化，因為它們都只是其中的一部分，如果過于復(fù)雜就會對整個設(shè)備的運行加大壓力。最后圍繞著主程序，把報警模塊、復(fù)位模塊，加快模塊、減緩模塊、照明模塊等都連接上，但是在連接時要保證各個模塊的完整性和獨立性，這樣能降低設(shè)備在操作時的難度。例如，數(shù)控機(jī)床的數(shù)據(jù)控制裝置在設(shè)計時就先將輸入裝置、輸入方式、信息處理、運行程序、輸出方式等方面進(jìn)行拆分，各自進(jìn)行程序編程，形成一個個模塊，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)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計的發(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，這對我國的非標(biāo)自動化設(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)新活動或者知識競賽，關(guān)注行業(yè)技術(shù)水平進(jìn)步，提高非標(biāo)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計人才的職位和收入，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)建一個非標(biāo)自動化設(shè)備模塊化設(shè)計交流平臺，邀請廣大企業(yè)和各行業(yè)的人才進(jìn)行互動，定期舉辦大型研討會對所遇到的問題進(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)造財富，再用財富促進(jìn)科技的發(fā)展。國家要加強(qiáng)對專利權(quán)的保護(hù)，保證人們的腦力勞動成果所獲得的收益，才能讓人們有持續(xù)進(jìn)行創(chuàng)新的動力。例如，某大型非標(biāo)自動化設(shè)備企業(yè)在給另一個做奶茶的企業(yè)進(jìn)行自動化設(shè)備生產(chǎn)時，發(fā)現(xiàn)了一個能夠讓奶茶企業(yè)節(jié)約成本的技術(shù)，就可以將這項技術(shù)應(yīng)用到整個行業(yè)的自動化設(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)實的，各個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、研發(fā)、組裝和調(diào)試的各個環(huán)節(jié)和國外的先進(jìn)技術(shù)對標(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)自動化設(shè)備，且對質(zhì)量和精準(zhǔn)度要求極高，因為其技術(shù)特殊，危險程度極高，一旦發(fā)生意外將會造成無法估計的損失，所以在航天設(shè)備設(shè)計和制造時，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)的實際問題，結(jié)合企業(yè)自身的特點以及環(huán)境要求，對非標(biāo)自動化設(shè)備進(jìn)行專門生產(chǎn)，使自動化設(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，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)備中安裝一個吸潮裝置，自動吸走潮氣，保護(hù)設(shè)備安全。

4.3 注重標(biāo)準(zhǔn)化和實用性

由于市場環(huán)境的瞬息萬變，非標(biāo)自動化設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計和研發(fā)設(shè)備時也要考慮設(shè)計和研發(fā)的時間，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)備的每一個零件都要進(jìn)行獨特設(shè)計，每個模塊都要進(jìn)行創(chuàng)新，就會耗費大量的時間。現(xiàn)在的市場上各個零部件以及各種機(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)計時間，降低設(shè)計成本，提高生產(chǎn)效率。非標(biāo)自動化設(shè)備的設(shè)計和研發(fā)要結(jié)合實際，有實用性。因為非標(biāo)自動化設(shè)備要應(yīng)用到各個行業(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，要能夠讓員工短時間內(nèi)熟練掌握[4]。同時非標(biāo)自動化設(shè)備在設(shè)計時要注意不能太特殊，功能上要有獨特性，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銷毀。某設(shè)備生產(chǎn)廠家根據(jù)這個醫(yī)療機(jī)構(gòu)的要求，將電腦設(shè)計出來，但是無論如何都無法保證電腦在被盜時里面的文件自動銷毀。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，電腦中的程序自動下達(dá)指令將文件銷毀。

4.4 注重人才培養(yǎng)

非標(biāo)自動化設(shè)備需要相關(guān)專業(yè)人才進(jìn)行設(shè)計、安裝和維護(hù)，非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計則需要更加高素質(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)自動化設(shè)備則需要設(shè)計人員有著很高的水平，在硬件設(shè)計和程序設(shè)計上都有很高的造詣，才能進(jìn)行非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計[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，不懂的人就會費兩遍事，而專業(yè)人員只需要設(shè)計一張圖紙，然后改變其中的一個模塊，就能設(shè)計出兩種不同功能的設(shè)備。國家和社會要關(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)生的實訓(xùn)機(jī)會，在實訓(xùn)中鍛煉和提高技能。非標(biāo)自動化設(shè)備的運用將會越來越廣泛，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。每個人都不是一出生就什么都懂、什么都會，只有不斷進(jìn)行學(xué)習(xí)才能獲得大量的知識，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，打下扎實的基礎(chǔ)，提升能力。

5 結(jié)束語

非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計有利于提升非標(biāo)自動化設(shè)備的水平，加快產(chǎn)品研發(fā)。我國市場廣闊，企業(yè)眾多，如果每個企業(yè)都引入非標(biāo)自動化設(shè)備，就會加快中國經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型升級。非標(biāo)自動化設(shè)備的模塊化設(shè)計在發(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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