工業工程在自動化生產線中的應用分析

姚雪倩

（福建江夏學院,福州 350108）

0 前言

先進的工業技術和計算機技術使中國機械制造業取得了舉世矚目的成就，大到航天飛機，小到兒童玩具都可以體現中國制造業的迅猛發展。依托科技的飛速發展，自動化技術取得了廣泛的應用，自動化生產線成為了當今機械制造的主力。各種各樣的生產線已經在汽車制造業、電氣行業、化工行業、冶金行業廣泛的應用。

1 工業工程發展現狀

工業工程源于美國，曾經為美國的社會發展和工業發展提供很大的助力，是一門綜合了管理、運籌、工程等多門學科的交叉學科，最開始應用于制造業，后來在許多領域都有應用。

我國的工業工程與國際上的發達國家還存在一定的差異，直到九十年代我國才具備了商品經濟發展的社會條件和經濟基礎，目前尚處于起步階段，無論是生產力還是生產關系都不是十分成熟。黨的十九大報告提出，我國社會主要矛盾已經轉化為人民日益增長的美好生活需要和不平衡不充分的發展之間的矛盾，說明經過了這些年的不斷發展，中國生產力不足的問題已經得到了改善。未來工業制造業的發展，必然會依托著互聯網的普遍應用，構建信息化時代經濟發展的新藍圖。更加重視技術的研發，催生出新的生產方式和組織方式，形成全新的制造業生態環境[1]。

2 自動化生產線的發展

自動化生產線構成了一個完成、獨立的系統，根據不同的生產需要，有效的進行組合，用來優化整體的設備，自動生產線源于傳統的生產流水線，但是功能作用遠遠超過了傳統的流水線。自動化生產線最主要的特點就是在生產過程中實現了自動化控制，能夠生產更加精密的產品。

自動化生產線以傳統生產流水線為基礎，通過工件搬運系統和控制系統將所有的自動化裝備和輔助設備進行聯動，可以自動完成產品的所有生產成的制造系統。與傳統生產線比，自動化生產線提高了生產效率，降低了能源消耗，提高了產品質量，降低了成本使用[2]。為了滿足未來制造業的工業需求，自動化生產線必須能夠滿足手機管理產品以及設備的參數，既能夠提高工作效率，也有利于日后進行維護和保養；對最佳生產狀態的參數要進行儲存以及自動糾正生產參數。未來的自動化生產線會更加注重生產中的穩定性，保障運行狀態，能夠通過參數表示出自身故障問題，機械控制系統操作會更加便捷，控制程序會更加智能化，降低機械操作的復雜程度，從而優化運行，提高生產效率。

3 工業工程在生產線中的應用

3.1 組裝車間

組裝車間的每條生產線都是相對獨立存在的，組裝車間一般都連接著倉庫。從車間到倉庫存在兩條物流線，分別是原材料物流線和組裝完成的半成品物流線。應用工業工程理論中的流程分析法對產品的制造過程進行研究，分成加工、質檢、運輸、儲存等幾個生產環節，將這些工作環節進行分析和記錄，分析運輸環節中是否次數太多，運輸距離是否過長、運送方法是否得當、運輸的同時是否可以同時進行其他工序。組裝物料并進行配送需要和倉庫庫管員進行物料交接，將物料配送至組裝線，生產物料再進行交接。在整個過程中，物料配送的周期長，配送人員和物料交接的耗時長，影響整個車間的效率。

隨著自動化的發展，自動搬運技術已經成功的在工業生產中得到應用。自動搬運技術使用AGV小車進行運輸，小車無人駕駛，裝備自動導航系統，能夠再不需要人工進行引導的情況下按照設定的運輸路線進行自動行使，完成運輸目的。AGV的行駛路線可以根據倉庫的位置和車間的位置變化而進行調整，生產工藝流程改變不會影響AGV的使用，調度系統的靈活性可以在任何條件下為工業生產運輸原料[3]。

3.2 包裝車間

生產結束后進行產品包裝，包裝如果進行全人工包裝耗時長、浪費人力資源。產品進行包裝需要檢查外觀的完整性，準備包裝材料，將產品按照規定的順序和包裝朝向進行包裝，塞入說明書等配套文件，最后進行裝箱、封箱。現在的經濟發展而導致訂單增多，不同訂單有著不同的包裝要求，同樣產品如果出口貿易在不同的國家，對產品的包裝要求都是不同的。包裝的產品批量小，但是種類多，在作業中需要進行切換包裝模式，包裝效率就會變得非常低，每次產品切換都會導致生產的停滯。如果引用工程技術自動分揀物料系統，就可以設定批量生產的信息，進行批次劃分，在倉庫打印物料單，從而進行物料上架。所有的員工都在自己的工位取物料，所有的物料都有分揀系統進行統一配料，生產員工只需要操作自己的工作即可。這就從根本上解決了多品種、小批量產品包裝效率，規避了物料使用錯誤的問題。

不同的產品包裝需要進行切換包裝模式進行換線處理，導致效率一直提不上來。縮短生產批次的切換才是有效解決問題的關鍵。通過對自動分揀物料系統的應用能夠解決多品種、小批量的產品包裝要求，提升包裝的速度和效率。

3.3 PLC控制

現代工業技術在自動化生產線上的應用，首當其沖的重點就是PLC可編程控制技術的應用。PLC是對機械設備的有效控制，從操作臺到生產線機械手等設備，已經構成了3-4級子網多級分布網絡控制，是專門為工業生產應用的數字運算操作的電子裝置。在自動化領域中的應用，PLC是對計算機技術、自動化技術和通信技術的高度結合。就技術而言，計算機技術的不斷進步會使可編程控制器的設計和制造更加科學和先進。在實際生產過程中出現的很多連續變化的物理參數，例如速度、溫度、流量、壓力等等。這些模擬量可以通過信號的轉換得以實現，確保編輯程序器對模擬量的處理，讓生產過程中的參數得到完整的保留，同時對設備運行進行模擬測試。PLC監視系統的功能較強，同時監控多個設備。設備與設備之間的連接關系、運行順序都由中央PLC統一處理，整個流水線形成一個獨立的運行系統。集中式控制系統的成本更低，能夠較少一部分成本投資，對整體運行的把控度較好，當流水線上某一個生產環節的某個設備出現問題，立刻停止整個控制鏈條的運行，避免流水作業中連鎖事故的發生。在生產線數據處理中，數據要能夠進行傳送和轉換、邏輯運算等功能，并且能夠對數據進行記錄。這些數據能夠真實的反應設備運行狀況的良好，存儲的同時提供參考價值。PLC評價適應性強、可靠性高、使用方便等特點在自動化生產線中得到了廣泛的應用。

3.4 工業機器人

在大型機械制造業流水線生產中，根據生產需要，對產品進行焊裝，傳統焊裝作業需要員工進行人力焊裝，費時費力，產品質量全取決于員工技術水平的高低，作業完成后極容易出現漏焊現象。大型設備進行焊裝時員工進行焊裝作業極容易出現跌落、墜物等安全事故[4]。但是隨著工業技術的進步，工業機器人成為了工業生產自動化裝備的重要依仗。

工業機器人是一種自由度高，多關機的機械手。靠是被控制和自身動力進行工業生產操作的機器設備。智能芯片的應用使機器人具備類人的功能，具備感知能力，對產品結構可以進行探測，可以自行移動調整作業位置，，通過端拾器的切換和機器人的操作軌跡調整，能讓設備運行更加柔性化。工業機器人的生產成本低，機器人生產線的投資也不高。機器人在自動化生產線中的應用不僅經濟適用、減少成本，還可以提高生產質量和生產效率。未來自動化生產線的發展，可能就會實現工業機器人的全面無人化。

4 結語

美國將近70%的財富都是來源于制造業，日本制造企業在世界五百強工業企業中占據了將近150個，國民生產總值的一半都是來自制造業。制造業是一個國家經濟產業鏈中的重要組成部分，同時也是一個國家的經濟基礎和軟實力表現。國際經濟競爭越來越激烈，中國制造業的前景并不十分樂觀，產能過剩，人工成本太高等問題都制約著中國制造業的發展。從微觀上來看，中國制造企業類型眾多，生產水平參差不齊，需要進行深入工業自動化改革，提高生產自動化的應用。更要依托先進的科學技術，全面落實自動化工業生產，對制造業的發展、國家的經濟發展有著十分重要的意義。

[1]張瑤.PLC應用于工廠自動裝箱生產線中的分析[J].信息系統工程,2013,11(02):48-49.

[2]張瑤.PLC應用于工廠自動裝箱生產線中的分析[J].信息系統工程,2013,14(02):48-49.

[3]閻鐳,梁冬泰,向桂山,王宣銀.機器視覺在自動化生產線狀態檢測與故障診斷中的應用[J]，液壓與氣動,2006,13(12):65-68.

[4]何偉,鐘詩勝.MP920伺服系統在汽車柔性焊接生產線中的應用研究[J].制造業自動化,2006,11(10):64-65.