設備及生產線自動化改造與管理

艾曉飛

（昱科環球存儲科技（深圳）有限公司，廣東深圳518038）

設備及生產線自動化改造與管理

艾曉飛

（昱科環球存儲科技（深圳）有限公司，廣東深圳518038）

自動化設備可以代替人工從事危險操作，或者將人從繁重、重復的體力勞動中解放出來，做好設備及生產線自動化的改造與管理工作，不僅可以提高工作效率，確保產品質量，還能提升企業的利潤和競爭力。

設備；生產線；自動化；改造與管理

0 前言

隨著社會的發展，中國的勞動力市場供給情況已經在悄然發生變化，主要體現在，一是現在的年輕人不再愿意從事簡單的體力勞動，很多企業招工困難；二是隨著社會最低工資水平的調整，人工成本開始顯著上升，導致企業用工成本隨之上升。這些問題的出現使企業開始意識到提高設備及生產線自動化水平的必要性及急迫性，針對這個過程中可能遇到的各種問題，逐一加以解析。

1 生產線及設備自動化改造的目的

1.1 解放勞動力

自動化設備可以代替人工從事危險操作，或者將員工從繁重、重復的體力勞動中解放出來。例如，汽車行業是制造業中最早使用機械手的行業之一，這些機械手可以代替操作人員進行噴涂、打磨等危險工作；在物流行業中，可以用機械手代替人工進行碼垛等工作。這些自動化設備的應用，既保證了操作人員的安全，也減小了勞動強度。

1.2 改善產品質量

自動化設備可以提高生產效率，改善產品質量。例如，自動化生產線可以通過節拍設計，將生產效率提高到極致，另外，因為其操作的可靠性和一致性可以有效地提高產品質量，從而提升企業的利潤和競爭力。

1.3 減少人工費

隨著機械手等自動化設備的使用，可以解決一部分企業招工難、用工貴的問題；隨著中國勞動力市場結構的變化，傳統的勞動密集型企業已經開始外遷或者向中西部地區轉移，一些企業也開始將注意力放在生產線的自動化改造上面，以求一勞永逸地解決用工問題。但自動化改造之路任重而道遠，需要各種軟件、硬件的支持，需要綜合考慮企業情況、行業狀況等各方面因素，并不能一蹴而就。因此，控制好升級改造路線和節奏，才是確保成功的前提條件。

2 生產線及設備自動化等級劃分

生產線自動化等級劃分有很多方法，其中一種方法是根據設備的操作是否需要人為干預，設備之間是否通過傳送裝置互相連接，產品信息包括檢測信息是否可以自動采集、存儲等綜合因素來評估。

（1）Level 1。設備需要操作人員手動投料，手動取料，設備加工過程中需要人為干預，如需要手動翻料等。

（2）Level 2。設備需要操作人員手動投料，手動取料，加工過程中不需要人為干預。

（3）Level 3。設備需要操作人員手動投料，自動取料，加工過程不需要人為干預。

（4）Level 4。設備自動投料，加工之后自動取料，加工過程不需要人為干預。

（5）Level 5。設備及工序之間用傳送裝置連接，產品信息包括測試信息自動讀取、存儲，整個過程無需人為干預；傳送裝置可以是同步傳送帶、鏈板傳送帶、輥筒傳送裝置、自動轉運車等；當設備及整個工序之間用自動傳送裝置連接后，需要相應的生產管理軟件對整個生產流程進行控制，并需要用條碼、RFID等設備對產品的位置及信息等進行采集處理。

3 生產線及自動化改造評估

3.1 預期投資回報率

生產線及設備的自動化改造需要做科學地評估，以便確定是否具有可行性，投資回報率，即ROI（Return on Investment）是否符合預期目標。

3.2 原材料材質及尺寸的穩定性

自動化設備需要自動上料及下料，需要機械手或者相應的夾具配合，如果材料、材質及尺寸變化很大，則機械手和夾具無法準確、穩定地抓取，即使通過控制原材料材質及尺寸公差可以消除這個問題的話，也會增加生產的成本，因此，需要科學地評估投資和收益問題。

3.3 評估必要性和可行性

有些產品的工藝流程特別復雜，自動化改造難度極大，此時需要考慮自動化改造的必要性及可行性。對于設備的自動化改造可以按照先易后難的順序，對于因為工藝流程過于復雜導致的改造難度過大的設備，需要格外慎重。因為自動化改造，可能會降低設備及整條生產線的柔性及靈活性。

3.4 需有軟硬件支持

因為硬件是骨骼，是肌肉，軟件是大腦，是神經系統。所以，在自動化改造升級中，產品的信息包括測試信息，都由生產管理系統，如MES（Manufacturing Execution System）等，通過終端設備及軟件系統，如ECS（Expert Control System）來讀取、存儲及調用。

3.5 評估投資回報率

自動化改造需要評估投資回報率，即ROI（Return on investment）。有些自動化改造需要投入大量的人力、物力，可能還會對生產計劃造成一定的影響，所以需要評估ROI來確認投資與收益的關系，確定投資的回報周期是否符合預期的目標。

3.6 控制時機與節奏

自動化改造中需要做好規劃，控制時機與節奏。所謂時機控制是需要考慮行業及市場因素，例如，行業處于發展期或者成熟期則具備自動化改造的必要性等。但如果行業處于衰退期，則需要慎重評估其投資回報率等因素。節奏控制需要根據公司生產計劃及目的有計劃地進行，可以先對一些設備速度、行程及程序進行等優化，以提升其生產效率，然后再對機械及電氣等部分進行升級與改造。

4 自動化改造升級的實施

實施設備或者生產線的自動化改造，可以將工程外包給有資質的系統集成商，也可以通過企業的設備人員來實施，或者整合系統集成商和企業的技術力量進行相關的技術改造。自動化技術改造不只涉及硬件方面的改造，也需要軟件的系統集成。以生產管理系統MES的一個典型系統結構為例（圖1）。

在自動化改造過程中，生產管理軟件是整個生產制造系統的大腦和神經，控制著整個生產流程。企業需要根據目前的規模、未來發展規劃、行業及產品特點等，來選擇適合自己的生產管理系統及系統集成商。

總之，自動化改造確實可以提高生產效率，改善產品質量，減少企業對勞動力的依賴程度，但也會造成設備及生產線柔性方面的下降。因此在實施之前，需要綜合考慮各種因素，以找到適合自己企業的自動化之路。

〔編輯 王永洲〕

圖1 生產管理系統MES典型系統結構圖

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.01.04

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