探討自動化生產線改進對工業(yè)生產的影響

【摘 要】自動化生產線在工業(yè)生產的廣泛應用，大大提高了工業(yè)生產的效率，縮短了生產周期。要保證有利于產品的更新，產品質量的進一步提高，生產成本的有效降低，企業(yè)經濟效益的更快速增長，就要對自動化生產線進行改造。本文對如何改進自動化生產，以及這些改進對現代工業(yè)生產的影響進行了探討，重點探討了計算機控制技術、機械手、液壓系統(tǒng)、氣壓系統(tǒng)和傳感器等自動化技術的加入以完善自動化生產線對工業(yè)生產的積極影響。

【關鍵詞】自動化生產線;改造;生產率;產品質量;生產成本

1.自動化生產線簡介

自動化生產線是由工件傳送系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，將一組自動機床和輔助設備按照工藝順序聯結起來，自動完成產品全部或部分制造過程的生產系統(tǒng)。自動化生產線具有統(tǒng)一的自動化控制系統(tǒng)，嚴格的生產節(jié)湊，工作必須安照一定的生產節(jié)拍經過各個工位完成預定加工。自動化生產線起源于流水生產線，性能卻遠遠超過流水生產線。它比流水生產線具有更嚴格的節(jié)湊，更高效的自動化控制，所以它的使用不但提高了勞動效率和產品的質量，而且具有改善工人勞動條件、降低能源消耗、節(jié)約材料等優(yōu)點[1]。

隨著社會的發(fā)展和人類的進步，自動化生產線也在不斷的改進與完善，尤其最近的一些年，微電子技術、傳感器技術、液壓與氣壓傳動技術、控制技術與機電一體化等技術的快速發(fā)展，給自動化生產線的改進和完善提供了有力的支撐。另一方面，人們對自動化生產線提出了更高的要求，如：提高質量和效率，模具多樣化，便于生產過程監(jiān)控，收集與管理產品及機器參數，保證操作人員的人身安全等等。所以自動化生產線的改進與完善就成了迫切的需要。

目前的自動化生產線的改進多集中在以下幾個方面：機械技術、計算機技術、接口技術、傳感技術，生產線平衡技術，驅動技術，傳動技術。本文重點介紹計算機技術、機器人技術、機械手和液壓系統(tǒng)四個方面技術的引進對自動化生產線改進以及這些改進所帶來的影響。

2.自動化生產線改進與完善

雖然由于產品的不同，導致各種類型的生產線出現，它們形狀和大小千差萬別，但是我們根據它的功能與結構的不同，可以大致把自動化生產線分為五個部分：機械本體、檢測部分、信息處理系統(tǒng)、執(zhí)行機構和借口部分。而不管哪一類型的自動化生產線都必須具備以下四種基本功能：運轉功能、檢測功能、控制功能和驅動功能。一般來說，運轉功能由動力源（如電能帶動的電機、柴油機的機械能）來提供；檢測功能主要有各種傳感器（如位置傳感器、直線位移傳感器、角位移傳感器）來完成，這些傳感器負責收集各個部分的信息，如溫度、壓力、流量等數據信息；控制功能是指由微型計算機、可編程控制器、PLC單片機等電子裝置來完成，它們通過對各個位置傳感器檢測出來的信號進行存儲、運輸、運算、變換等處理，再用相應的接口電路對執(zhí)行機構發(fā)出命令，完成規(guī)定的動作；驅動部分則是通過電機、液壓缸、氣壓缸、機械手、電磁閥甚至機器人等執(zhí)行機構玩成。即自動化生產線的改造是利用微型計算機、工控機、可編程控制器（PLC）、觸摸屏、變頻器、伺服電機等產品，采用更先進的控制技術、變頻技術等等，對手動、半自動化、自動化設備的更新改造和同步方式的改進。

2.1自動化生產線控制部分的改進以及它對工業(yè)生產的影響

自動化生產線的控制部分大多采用微型計算機系統(tǒng)，而隨著現代計算機技術的發(fā)展，出現的大量各種特殊功能微型計算機，它具有體積小，可以儲存、處理部分信息，通過電信號控制部分機械執(zhí)行動作的特點。現代常用的這種的微型計算機有PLC控制器，單片機、工控機等。

PLC控制器多用于下面幾種情況：一是開關較多（一般在十個以上）的情況，在這種情況下，用PLC進行虛擬門電路實現各個開關的控制，具有簡單、快捷、穩(wěn)定的特點，可以充分發(fā)揮其優(yōu)勢；也可用于經常更新或擴充功能的場合，在這種情況下，PLC具有成本低、占用空間小、操作簡單的優(yōu)勢[2]。

單片機一般用于要求控制體積小或成本低的場合，它還具有抗干擾性能強，穩(wěn)定性高的特點，但不能更新，從使用者的角度看，它又適用于操作者素質較低的場合，它操作簡單，可使用按鍵操作。

工控機功能特別強大，價格也較為昂貴。它具有顯示、記錄、傳輸、監(jiān)控、組態(tài)等功能，適用于控制功能發(fā)雜，要求較多，經常更新和擴充功能，并且周期長、投資大的情況。它需要操作者具有一定的微機基礎。

我們通過各種微型機的合理選用，不僅把自動化生產線各個部分連接為一個有機的整體，可以說控制部分的改進是整條自動化生產線改進的“大腦”，而且它的進一步改進意味著我們有更高的效率和更低的成本，所以說控制部分的改進與完善是自動化生產線改進的“靈魂”，是我們未來發(fā)展的方向。

2.2機械手對自動化生產線驅動部分的改進以及它對工業(yè)生產的影響

機械手顧名思義就是用機械來模仿人手和手臂的某些動作（如抓取、搬運、操作工具等），來代替人進行某些繁重勞動，以實現生產過程的機械化與自動化。它能在有害的環(huán)境下進行工作，替代人類以達到保護人身安全的目的。

工業(yè)機械手由手臂和手部組成。手部主要用來抓持工件或工具，可按照被抓物體的尺寸、重量、形狀、材料等要求的不同設計不同的機構，按照作用力的不同類型可分為吸附型、夾持型、托持型等機構。手臂則是通過各種不同的動作（如擺動、移動或復合運動），來改變被抓物體的位置或姿勢。為了能實現可以抓取空間中的任意物體，機械手最多有6個自由度（機械手伸縮、升降、旋轉等獨立運動方式稱為機械手的自由度，一般自由度越多，其運動越自由，應用范圍越廣，結構越復雜），一般機械手有2個自由度。

機械手的改進與完善，一方面實現的生產線的高度自動化，另一方面大大減少了工作人員以及工作人員的勞動強度。另外，由于人為因素的減少，大大減少了人為錯誤的出現，不僅提高了質量，而且增強了工作的連續(xù)性和持久性，同時還方便對生產數據的記錄和實時控制。機械手改進的可以說是自動化生產線改進和完善必不可少的重要組成部分。

2.3液壓系統(tǒng)對自動化生產線的改進以及對工業(yè)生產的影響

液壓系統(tǒng)主要用于材料以及半成品的運輸和各個部分執(zhí)行信號的傳遞。液壓系統(tǒng)主要由液壓缸和相應的控制閥組成，一般用氣體進行控制信號的傳遞，液壓進行執(zhí)行部分的動作，有時候也可以用電磁閥對執(zhí)行液壓缸進行控制，使其達到規(guī)定的動作。

隨著科技的進步，液壓與系統(tǒng)所能達到的壓強越來越大，所能執(zhí)行動作的能力越來越強，它對自動化生產線越來越重要，液壓系統(tǒng)設計的好壞已經成為衡量一條自動化生產線優(yōu)秀與否的標準。

3.結論和期望

自動化生產線的改進與完善不僅減輕了企業(yè)對人力資源的需求，降低了人力成本，還提高了生產效率，減少了對材料的浪費，提高了生產質量，使我們的生產大大減輕了對人為因素的依賴，給現代工業(yè)生產帶來了翻天覆地的變化，隨著科學技術的迅速發(fā)展，計算機技術、液壓技術、機械手以及機器人技術不斷進步，以這些技術為依靠的自動化生產線改進與完善將會出現“百花齊放”的局面，甚至在不遠的將會出現完全由機器替代人的自動化生產線出現。我相信將來自動化流水線會形成一個獨立完善的工業(yè)體系，給我們的工業(yè)生產帶來效率高、連續(xù)性好、故障率低的完美生產線。而與此同時，自動化生產線的思想觀念將更加深入地走進我們的生活，使我們的生產生活變得豐富多彩。 [科]

【參考文獻】

［１］侯力，樊慶文，黃成祥，等.機電一體化系統(tǒng)設計[M].北京:高等教育出版社，2006.

［２］謝亞青，儲開芳.基于PLC的五個自由度氣動搬運機械手研制[J].機械手的設計，2007，(11)．