探析自動化智能化生產線的特性和模式

張民敬

【摘 要】隨著工業發展的加快，批量生產成為工業企業追求生產效率和質量的重要手段，自動化生產線作為批量生產的重要技術設備是企業提高市場競爭力的關鍵所在。隨著我國人工智能技術水平的不斷提高，催化了自動化生產線的智能化發展，智能制造系統成為機械制造設計的新興課題。論文通過結合智能化、自動化這兩大特點詳細探討了我國自動化智能化加工生產線的特性和模式。

【Abstract】 With the acceleration of industrial development， mass production has become an important means for industrial enterprises to pursue production efficiency and quality. As an important technical equipment for mass production， automatic production line is the key for enterprises to improve their market competitiveness. With the continuous improvement of artificial intelligence technology level in China， the intelligent development of automated production lines has been catalyzed. Intelligent manufacturing system has become a new subject of mechanical manufacturing design. This paper discusses the characteristics and modes of China's automatic intelligent processing line in detail by combining the two main characteristics of intelligence and automation.

【關鍵詞】生產線;智能化;自動化;特性;模式

【Keywords】production line; intelligence; automation; characteristics; modes

【中圖分類號】TP278 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文獻標志碼】A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2019）02-0162-02

1 自動化加工生產線

所謂自動化加工生產線，指的是將機器零件放置在由輸送裝置和輔助裝置連接的若干臺機床上，通過設備的傳送功能，工件按照設定的工藝流程通過加工設備的生產作業線進行加工[1]。自動化加工生產線在流水線的基礎上，增加了自動控制系統，用于控制各臺機床之間的工件輸送、轉位、定位和夾緊以及其他操作動作，是一種按照預先設計的程序自動工作的生產線。

2 智能化自動化生產線的加工流程

不同的加工工件有特定的生產標準和工藝要求，因此，在加工生產線上的具體加工流程也不相同。但這些只是細節上的不同，加工流程的大體框架還是具有相似性的，因此，筆者以串聯式自動生產線為例，簡要介紹其加工流程。

首先，將上料框從待工作位置移動到工作位置，接著機械手自動取料并利用傳輸帶將工件送至加工設備進行自動加工，該過程中變位裝置會對工件的傳輸角度進行自動調整，測量工位會對上一步驟加工后的工件尺寸進行實時測量[2]。最

后，生產線末端的機械手將工件移至下料框。至此，一個工件完成了其自動加工的流程。

3 自動化智能化加工生產線的功能

3.1 常見功能

自動化智能化加工生產線的常見的功能主要包括以下幾點：一是自動加工功能;二是自動上下料和退出功能，指的是上料框和下料框可以自動取料，取料結束后自動回歸原位待命的功能;三是自動定位和夾緊功能;四是自動清潔功能;五是工件自動傳輸功能;六是干涉性運動的互鎖控制，指的是避免相鄰程序、動作之間相互干涉、碰撞的功能，如控制料框移動過程中機械手不能取料，舊零件未取出前，新零件不得放入等;七是變位功能，即根據生產需要變化加工裝置的位置;八是緩沖功能，生產線配有中間儲存設備，可以為工件的輸送進行一定的緩沖，用于調節各工序節拍不協調導致的生產事故;九是智能故障診斷功能;十是在線測量和自動補償功能、誤差分析和處理功能[3];十一是參數自動優化功能，即分析零件、刀具、主機、節拍等因素，自動優化加工參數;十二是工件尺寸的在線測量和自動補償功能、誤差分析和處理功能;十三是自動安排和優化生產程序的功能，指的是智能化自動化生產線依照生產總計劃，自動規劃、選擇相對最佳的生產安排，如混合加工時的順序安排、出現故障時的臨時加工安排等;十四是與自動線上下位的數據自動交換和處理功能，該功能主要用于與互聯網技術和相關智能技術相結合為工廠實現信息化、智能化控制和管理。

3.2 自動化智能化加工生產線的功能模塊及其作用

自動化智能化加工生產線包括自動化加工模塊和智能化加工模塊。

一是自動化加工功能，該部分包括自動上下料模塊、數據加工模塊、自動定位和夾緊模塊、自動清潔模塊、工件自動轉移模塊、中間存儲模塊，這六大模塊構成了自動化加工生產線的主體[4]。其中，數控加工模塊由若干臺數控加工主機組成，主要功能為獨立對工件進行生產加工，是生產線不可或缺的基礎模塊。自動定位和夾緊功能模塊由自動夾具和動力夾緊系統組成，其設置不受限制，可固定于主機，也可隨工件移動，該模塊與數控加工主機模塊一起構成了自動生產線的主體。二是智能化的加工功能，該部分包括對外數據交流與處理、自動規劃和優化生產流程、自動優化加工參數、在線測量和自動補償、誤差分析與自動處理、智能化故障診斷，這六大模塊是自動加工生產線向智能化的優化發展[5]。

智能化加工模塊與自動化加工模塊的關系要明晰，自動化加工模塊是生產線運行的前提，也是智能化的前提。智能化加工模塊是生產線的優化，幫助生產線實現智能控制。自動化是生產線需要達到的主要功能，智能化功能尚未成熟，在具體應用中要適當，不應過度強調。

4 生產線控制程序設計中需要注意的原則和要點

一是順序原則，生產線要按照輸送系統的功能要求設置正確的操作順序;二是節拍最小化原則，生產線在運行中要盡可能將互不干涉的流程順序重合，從而避免主工序等待輔工序，例如，機械手從上下料框取料的流程可以和上一工件在加工設備中的加工流程重合，以避免加工工序等待上下料程序;三是監控報警和停機，如待上料框缺位時、下料框滿位時、氣爪夾持和放置失敗等情況發生時設定警報，予以停機處理，以保證設備和生產運行的安全。

5 自動化智能化生產線尺寸超差的模式分析

在線測量和自動補償及處理是自動加工生產線最主要的智能化功能，這兩種功能有利于提高工件的尺寸精度和質量。而尺寸誤差因素分析和處理是在線測量和自動補償處理的關鍵內容之一，分析尺寸超差的因素有利于自動化智能化生產線的安全、高效運行，尺寸超差常見的分析模式包括尺寸超差的分析模式和超差狀態和工件的處理模式兩種，具體如下。

5.1 尺寸超差的分析模式

各種超差因素會對生產線加工工件的尺寸精度產生直接的影響，這些影響主要表現為機械電氣性能和溫度產生變化。尺寸超差的分析模式就是利用在線測量方式，對指定尺寸進行測量、對比和處理，同時通過分析上述超差因素引起的變化，從而得知超差問題所在的一種模式。該模式中存在一些常見的超差因素，如絲杠磨損、夾具磨損、系統參數變化等，這些因素對生產線造成的誤差影響一般會表現在特定的零件結構、加工狀態和控制特點上，因此具有一定的規律可循，可以作為超差分析的輔助依據[6]。

5.2 超差狀態和工件的處理模式

尺寸超差的處理程序為在線監測和分析生產線的數據，并與臨界誤差值對比，若監測結果超出臨界值的范圍，那么開始分析導致誤差的原因，觸發報警裝置，系統予以停機處理，從而最大限度地降低故障的危害。接著將監測數據與最大允差比較，大于最大允差的零件要移至專門的超差處理處，未超過最大允差的零件可以正常轉移。

程序中提到的臨界誤差值需要設定在最大允差范圍內，其作用為允許自動線由于刀具磨損等不可避免的因素導致的精度下降，也就是允許生產線在存在一定的缺陷的狀態下仍可照常運行。這里要注意臨界誤差值需要綜合分析主機、刀具、工件材質、加工參數等各種因素，從而保證數值的準確性。

6 結論

綜上所述，智能化是自動化加工生產線的重要發展方向，智能化自動化生產線具有在線測量和自動補償、自動加工、自動生產規劃、自動優化參數、智能化故障診斷等功能，對于自動化生產線提高效率、優化產品質量、減少尺寸誤差具有重要意義。因此，相關企業和技術人員應當以自動化為重點，重視生產線的智能化發展，積極優化加工生產線的功能布局和誤差處理模式，使得加工生產線高效、安全地投入生產，為企業和國家帶來更大的經濟效益。

【參考文獻】

【1】路甬祥.網絡智能制造——中國制造的未來[J].MT機械工程導報，2014（3）：1-2.

【2】張政潑，廉曉明，陳靜，等.全自動生產線輸送系統的設計[J].機械工程與自動化，2014（12）：179-180+189.

【3】幺開宇，幺炳唐.智能化制造技術和智能化工廠[J].金屬加工：冷加工，2013（7）：29-31.

【4】王鴻博.YL—335A自動生產線控制系統[J].機械工程與自動化，2009（02）：166-167.

【5】李海標.自動生產線精確傳輸機械手控制系統設計[J].液壓與氣動，2013（04）：17-18.

【6】龍璽宇，高宏力.數控機床智能化故障診斷系統軟件設計[J].制造技術與機床，2014（03）：21-24.