工業(yè)4.0核心構(gòu)建的智能制造體系是信息物理系統(tǒng)。在信息端——實(shí)現(xiàn)基于數(shù)據(jù)的各種應(yīng)用；在物理端——構(gòu)建制造產(chǎn)品的各種實(shí)體。至于自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)就是參與建立制造實(shí)體的策劃者和執(zhí)行者。

我們就現(xiàn)有的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)試想一下：

一條產(chǎn)線，如果只能生產(chǎn)一種產(chǎn)品，它就不具備多種產(chǎn)品共線生產(chǎn)能力。當(dāng)產(chǎn)品的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)升級(jí)換代，原有的生產(chǎn)線不能兼容新產(chǎn)品的制造工藝，就只能重新投資新的生產(chǎn)線。

一條產(chǎn)線，如果它不能通過自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的擴(kuò)展和升級(jí)來提高產(chǎn)能，它就不具備遞增產(chǎn)能的能力。當(dāng)客戶的訂單增加，原有的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線又不能通過快速的改造升級(jí)提高產(chǎn)能，那么只能投資新的生產(chǎn)線，時(shí)間上的延誤或許就造成了訂單流失。

一條產(chǎn)線，如果自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)不能將人工和自動(dòng)有機(jī)結(jié)合，它就不具備發(fā)揮人機(jī)各自優(yōu)勢(shì)的能力。當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品的某個(gè)制造工藝非常精巧，開發(fā)復(fù)雜的機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)將需要投入經(jīng)濟(jì)成本和時(shí)間成本，而且需要承擔(dān)開發(fā)失敗的風(fēng)險(xiǎn)，此時(shí)選擇人工的制造方式更簡(jiǎn)便易行，那么在滿足產(chǎn)能要求的前提下，自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)如何將人工合理地與設(shè)備結(jié)合，從而發(fā)揮人工在制造工藝中的靈活性，就顯得至關(guān)重要。

這樣的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)是怎么滿足柔性制造的呢？ 柔性制造系統(tǒng)（FMS）有什么優(yōu)點(diǎn)？

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)之共線生產(chǎn)

首先，產(chǎn)品的外形不同，定位基準(zhǔn)或者一些關(guān)鍵的工藝尺寸會(huì)發(fā)生變化。這時(shí)候，作為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的規(guī)劃師，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮產(chǎn)品與生產(chǎn)線“接口”的兼容性。當(dāng)產(chǎn)品的外形變化太大確實(shí)無法兼容的情況下，則需要考慮“接口”的快換，通過快速換型來實(shí)現(xiàn)不同產(chǎn)品之間的換型生產(chǎn)。在設(shè)備投資和布局允許的條件下，也可以考慮將不同產(chǎn)品的“接口”同時(shí)規(guī)劃在一個(gè)生產(chǎn)線上，這樣可以實(shí)現(xiàn)不經(jīng)過硬件換型，只進(jìn)行簡(jiǎn)單的程序切換來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)的多種產(chǎn)品共線生產(chǎn)。

其次，產(chǎn)品的工藝要求不同，同樣影響自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的多產(chǎn)品共線生產(chǎn)能力。此時(shí)，選擇合適的關(guān)鍵工藝部件就顯得尤為重要。在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)劃生產(chǎn)線的階段，選擇合適的關(guān)鍵工藝部件，并配合靈活的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就可以使自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線具備生產(chǎn)不同工藝要求產(chǎn)品的能力。此外，在自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線規(guī)劃中，考慮關(guān)鍵工藝部件的能力冗余，安排預(yù)留工藝升級(jí)和擴(kuò)展的空間，也是延長(zhǎng)生產(chǎn)線生命周期的重要手段。

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)之遞增產(chǎn)能

首先，我們需要對(duì)自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線的所有制造工藝做節(jié)拍分析，識(shí)別節(jié)拍瓶頸（bottle neck），瓶頸可能來自于機(jī)械部件的能力不足，在這方面，需要將瓶頸工位的節(jié)拍做到盡可能的優(yōu)化，以此為基礎(chǔ)，采用一些方法為自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)遞增產(chǎn)能做準(zhǔn)備。由于設(shè)備結(jié)構(gòu)相同，控制程序可以復(fù)制，如此經(jīng)過簡(jiǎn)單的調(diào)試，就能達(dá)到快速的提高產(chǎn)能的目的。

其次，一些簡(jiǎn)單的人工制造工位可以采用協(xié)作機(jī)器人快速的替代人工來提高產(chǎn)能，這方面，有很多自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)協(xié)作機(jī)器人可供選擇。

自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)之人機(jī)結(jié)合

當(dāng)今人工智能是大勢(shì)所趨，機(jī)器將具備接近于人的能力，甚至在很多方面超過人類。不久的將來，人類將逐漸退出簡(jiǎn)單重復(fù)的勞動(dòng)讓位給機(jī)器，這也是自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)的發(fā)展方向。盡管各種新技術(shù)將機(jī)器的能力快速增強(qiáng)，但人的創(chuàng)造性和手工的靈巧性是機(jī)器所不能取代的。而且在目前的自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)技術(shù)條件下，機(jī)器的開發(fā)、使用、維護(hù)成本在一些特定的制造工藝上面還是超過人工勞動(dòng)成本的。合理的安排人工和機(jī)器協(xié)調(diào)工作并發(fā)揮人工的優(yōu)勢(shì)，是當(dāng)前自動(dòng)化機(jī)械設(shè)計(jì)生產(chǎn)線規(guī)劃的一個(gè)重要組成部分。

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