數字化技術為主導的人機協同制造

朱念恩

摘 要：現代企業對制造的要求使得數字化技術得到廣泛的應用，在這些技術中，如何讓自然人與數字化設備有機的結合，發揮各自的優勢，提高生產效率和產品質量，是一個難題。本文分析了數字化技術的特點，提出一套將數字化技術與自然人結合的制造模式，充分發揮了兩者的長處，達到了理想的效果。

關鍵詞：數字化；人機協同；加工；制造；通信

一、數字化技術與自然人結合

數字化技術與自然人在車間生產中各有特點。數字化技術能夠對車間內的控制信息、設備信息、庫存信息等進行管理和控制，但是缺乏靈活性，而人卻能夠隨機應變。將數字化技術控制的各種設備和數據通過無線通信網絡傳到自然人的數字化設備，自然人通過數字化設備能夠全面的掌握車間的運行狀態。

二、數字化人的特點

因為數字化設備與自然人結合后，人成為車間內的移動控制者，他能夠不斷地來回移動，對正在運行的設備狀況進行隨時監控，也能夠對產品加工工藝進行調整。車間內采用的無線局域網技術，使得人的這種移動控制成為可能。軟件上車間各種信息應能快速反映到數字設備上，并按照人的操作發出指令，控制設備。

數字設備功能多，體積小，因此集成是必然的選擇。硬件上要集成多種芯片，包括WIFI、藍牙等通信芯片，還包括存儲器、處理器、其他模塊和各種接口、電池、顯示器等。軟件上要與上層工作站通信，發送各種信息，與設備通信，這么多功能都要集成在一款軟件之內，占用資源要小，功能要齊全。

人在車間內要能夠監控所有運行設備，但現在企業內加工設備往往五花八門，因此兼容性是非常重要的，也是非常難以實現的。其原因第一個是不同廠家的設備運行模式不同，要想兼容就要研究所有的通信協議，然后才能通信，從而獲取設備的信息并進一步控制設備，單就這一步已經極為困難；第二個，不同時期的設備控制方式是變化的，新的設備容易通信，舊的設備通信難度大。

另一個問題是操作問題，大量的各種設備，操作方式不同而且操作復雜，加之各種信息，使得實際上的操作任務是很繁重的，如果人機界面操作不簡易，那么很難完成所有任務。因此人機界面的易操作性非常重要，好的人機界面會給操作帶來便捷，從而提升工作效率。

三、以數字化設備為主導的人機協同制造

1.運行模式

數字化設備管理系統能夠對車間進行監控，但人腦的決策和判斷同樣重要而且無法為數字化系統實現。人不再是具體的操作加工設備，而是根據設備狀況，對工藝、物流等進行安排和調整。數字化設備與人的結合，對設備之間的組合、加工工藝的規劃、數控加工程序、刀具工具的使用做出具體安排，并實時監控。

2.以數字化設備人機協同制造的特點

傳統加工制造，所有的任務、工藝、操作都由管理層設定，下達到生產現場，這個過程中，最上層是辦公室里負責設計和工藝的管理層，下面設備層只是命令的執行者，這是絕大部分的數字化制造中都采用的模式。

在新的加工制造模式中，上面的被顛覆，由于數字化設備連接了管理層和現場設備層，因此設備層的操作人員同樣是車間的管理者，并且由于操作人員更接近生產設備，可以直接觀察生產現場的狀況，因此對于車間的直接控制其效果還要優于上面的管理層。

傳統車間，產品的設計人員一般在技術部門，而現場的操作人員則完全按照計劃完成加工任務，這使得加工中如果出現問題就無法及時的修補，帶來時間和經濟上的損失。新的加工模式很好地解決了以上問題，生產工藝的制定者是身處生產第一線的操作數字化設備的人員，這樣的工作人員通過對數字化設備監控車間，發現問題能及時處理，消除了設計人員和操作人員間的距離，減少了處理問題的時間，提高了生產效率。

數字化設備與人的結合，最大限度地彌補了數字化設備和自然人各自的缺點，發揮了二者的長處和優點，最大限度的使得通信技術和人的判斷得以結合，為新一代的生產制造模式提供了良好的平臺，是新型制造技術發展的重要方向，一部分已經為現代企業所采用，其余的也必將成為制造業未來發展的潮流之一。

參考文獻：

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[2]周祖德，余文勇，陳幼平.數字制造的概念與科學問題[J].中國機械工程，2001，12（1）：564—571.

（作者單位：臺州科技職業學院機電與模具工程學院）endprint