非標自動化設備開發流程及設計效率提升的措施

路曉輝，周麗娟

（深圳市金島自動化設備有限公司，廣東深圳 518000）

1 非標自動化設備特點

非標自動化設備可以通俗地理解為沒有具體認定、沒有統一證書文件的設備。非標設備的出現，其根本原因是由于部分企業缺乏足夠的資金購買合適的標準生產設備,因此開發了非標生產系統,以滿足新的生產需求。非標設備通常有以下幾個特點：產品生產批量小、種類多、功能多樣復雜、開發時間較短。

2 非標自動化設備的開發流程

2.1 非標自動化設備開發的初步流程

非標自動化設備的開發流程是極其復雜的，一般來說，依據圖1為基本步驟來制定具體開發方案。

圖1 非標自動化設備產品設計開發流程圖

首先要確立非標自動化設備的開發方案。在非標自動化設備的開發過程中，重點在于方案的創新，這是整個開發過程的點睛之筆。在此基礎上，能夠進行各種各樣的方案設計及建立依據方案設計產生的設備開發方案。在方案建立基本完善后，需要由專門的審核人員來審核方案的完整性與正確性，以排除可能存在的問題，將出問題的概率降到最低。如果方案的確需要修改，就返回設計人員手中進行進一步整改，類似于程序設計中能夠根據不足自動給出解決方案的一種while 循環，循環的最終目的在于得到一份盡可能準確無誤的設計方案，從而將產品生產推向高指標。

2.2 產品設計方案的具體實施過程

2.2.1 機械工作部分

在設計方案制定完成后，又將劃分為機械工作與電氣工作兩個對等的部分。其中機械工作首先應當按照設計圖紙，依照工程制圖要求，聘請專業制圖師或是公司雇傭的CAD 專業工程人員來繪制零件的工程圖并完成整個產品的工程圖，其中每一個細微的長寬高都要標注得較為細微或是至少應當有所體現，以支持后續工作的展開。

在此基礎上，非標自動化廠商就會購置相關零件或是由聘請的車工銑工等利用公司設備在公司內開展工作。由于非標自動化設備的非標性，許多零件需要進行特殊定制，因此很難直接購置，只能現場加工或是從專門的企業處定制相關零件。在相關零件得以湊齊后，再對其進行更為精細的加工步驟，從而得出較為合適的相關零件。

當普通零件已經購置完全且非標零件加工完畢時，就需要進行機械部分的組裝。在組裝時需要兼顧電氣部分零件的兼容性，這需要機械安裝工程師具有豐富的經驗或是較為系統的電氣相關專業知識，本質上回到了人才的競爭。機械裝配完成后，等待電氣設計與安裝完成，即可進行總體拼裝。

2.2.2 電氣工作部分

當今行業生產中國際認可的電氣設計標準主要采用Verilog HDL 和VHDL 設計程序來進行電氣設計，其考驗的是設計者對模擬電子技術和數字邏輯系統的掌握程度，以及編寫程序的熟練度。依據這些系統依照設計好的圖紙完成電路邏輯設計，能夠使電路核心得到充分保障，從而得出更加細致入微地契合需求的元件。

同時，電路系統的設計也離不開其他輔助程序的支持，如使用Java 等開發語言編寫出的自動控制程序等，它可以與電路系統的程序進行有機結合，并通過物聯網技術實現程序與實際的映射，將開發出的程序與實際應用相對應，以優化電路系統，提高運行的流暢程度。

程序編寫完成后，即可進行控制柜安裝工作，這與機械行業的安裝有所不同，需要安裝從業者具有極其強的工作能力，能夠對計算機電路等硬件設備具有極高的認知水平，并且需要精通電氣行業相關圖紙的閱讀，需求計算機或物聯網等專業知識豐富的從業人員進行操作，以保證安裝準確無誤地完成。

2.2.3 設備的總安裝與后期調試

在機械工作部分與電氣工作部分分別完成后，設備進入電氣機械總裝階段，總裝結束后，需要對設備的工作情況與總體功能進行檢測與校驗，以辨別設備是否能夠依據設定好的程序與設計好的步驟進行產品加工等具體工作。目前多用上電1/0信號校驗，即向設備給定一個電平，0代表低電平和邏輯0,1代表高電平和邏輯1，可以利用8-3線編碼器作為基準編碼器，再拼湊為16-4線或其他編碼器，進行二進制信號的編碼輸入，然后再采用譯碼器得出相應結果，與原輸入相對照，能夠有效地檢驗非標自動化設備的工作狀態。

在此之后，需要進行手動調試，即由經驗豐富的工作人員通過手動操作的方法進行調試檢驗，對設備的功能或零件安裝等進行進一步的檢查，從而在一定范圍內控制非標自動化設備的外在功能與安裝過程無誤，以保證設備的正常使用。

最后使用類似于上述設計方案審核的流程進行最終的自動調試，如果自動調試存在問題，則返回進行機械電氣調整，然后繼續進行自動調試，一直調整到設備完全無差錯為止。至此，自動調整成功后，就可以保存設備文件，宣布一件非標自動化設備的開發完成。

3 非標自動化設備系統標準化建設方案探究

3.1 設計流程規范化

良好的設計程序是有效工作的必要條件。由于控制系統為機械部分服務，不能獨立于機械部分而存在，因此其設計主要以主要技術專業為基礎，但有數據處理功能單元和通信功能單元等主要技術專業未涵蓋的方面。此外，為了實現系統的自動化，需要根據基本工藝控制要求增加大量現場傳感器，甚至需要開發專門的機械裝置，這就需要對專門性進行控制，以扭轉對主要工藝專門性的設計要求。因此，不同職業之間的責任分工和信息傳遞方式特別重要。

有必要實現每種專業的特殊性，盡量減少重復勞動，消除責任的盲區，確保提高工作效率，非標準設備的生產和設計公司可以根據自己的具體情況制定標準化的程序和規格。

3.2 優化設計材料

在設計非標準自動化設備時，應首先確定設備應具備的基本應用功能，然后在確保設備具有實際應用資格、優化設備性能、確保設備能夠更好地滿足其要求后，按步驟進行優化，除了有針對性地選擇設備材料之外，還應將設備的性能和成本視為重要標準。

3.3 對非標自動化設備的流程進行完善和改進

在大多數情況下，不符合標準的自動化設備的設計是基于業務的即時需求，這很容易導致設備設計不符合客戶的期望。因此，在非標準自動化設備的優化設計中，需要更多地與企業溝通，更好地溝通，然后塑造非標準自動化設備的設計方向，以滿足客戶的需求。接下來的任務是確定設計計劃，然后開始討論設計計劃，最好先確定可以制造的設計方面，然后選擇最佳設計計劃。在設計過程中，應考慮到設備的最高質量、性能和最低成本標準,然后生產出不符合規定標準的自動化設備。

3.4 根據設備需要確定和定義設備參數

連接tiabo，調用標準庫模塊，自動生成工程配置任務，包括API 程序和HMI 屏幕，將生成規則設置為tiabo，調用控制程序和HMI 庫，自動生成可視化界面，然后根據需要調整自動化界面和HMI 界面通過數字化工作流、精細設計流程管理、標準化庫管理以及數字設計和仿真技術實踐的改進，改造了非標準自動化設備的設計思路和流程，將非標準設備的要求轉換為串行設備，即標準模塊和非標準設計靈活結合，實現了多樣化管理，自動化設備可以根據客戶需求快速設計，設計效率和質量得到提高。

3.5 使設計更加實用

非標準自動化設備的設計不僅是一個工作項目，而且與下一個供應鏈密切相關。根據不同公司的不同生產需求，設計流程必須確保設計內容符合應用程序要求。提高設備在實際應用中的便利性，確保更方便。在機械設計領域取得的經驗可以得到有益的利用，但也需要創新和改進。

4 結束語

非標自動化發展與應用的道路仍然漫長，其廣闊前景是不可估量的。然而目前為止，非標自動化產業仍然存在許多限制條件。非標自動化產業發展的目標就是要努力消除這些阻礙，加強技術革新。非標自動化產業有別于標準化生產，其依靠的是高水平生產技術和尖端計算機電子科技和電路設計等新興產業，這不僅意味著其成為了國家經濟的重要一環，也注定了其發展難度以及發展未來的輝煌程度。而對此，仍需非標自動化相關產業能夠認清發展現狀，了解開發流程，提出更有效的措施提高設計效率，為非標自動化設施的發展創造條件。