非标自动化设备的模块化设计分析
摘要：本文主要对非标自动化设备的模块化设计进行分析，以期为相关人员参考。
关键词：非标；自动化设备；模块化；设计
一、非标自动化设备概述
非标自动化设备是指用户根据实际生产需求定制的自动化设备，该设备不在市场上流通，对于不同的客户而言，其对非标自动化设备的定制要求也不尽相同。在设计非标自动化设备时，应根据具体的使用场所以及用途进行具体的独立设计。非标自动化设备与标准自动化设备最直观的区别就是非标自动化设备不在商品市场中流通，为了某种特定的目的进行设计，没有统一的设计标准，如专用的实验设备、零件模具等。而标准自动化设备是指以国家的相关标准为基础，并进行一系列设计的设备，如通用的生产车床、工程机械等。对于航天行业来说，其在航空航天过程中使用的设备大多都是非标自动化设备，其使用设备是根据不同型号与零件的不同需求进行特定的设计的。
二、非标自动化设备模块化设计优点
1.提高工作效率，扩大产品研发
非标自动化设备模块化设计，可以减少设计师的设计成本。在生产过程中，各个模块具有通用性，设计师可以按照图纸将各模块进行组装，再根据用途和适用场景的不同进行改动，使之满足不同的需求。设计师不必再重新进行各个零部件的设计，可以节省时间，提高工作效率。一个子系统可以通过安装不同的生产元素，得到不同功能或相同功能不同性能的产品，有利于扩大产品研发。同时，企业的工作效率提高，单一产品的生产量提升，就会使这类产品在市场上的供应量加大，企业产能过剩造成资源浪费，也会刺激企业进行新产品的研发。
2.控制企业成本，提高企业收益
近年来劳动力成本不断上升，企业在生产过程中减少劳动力，增加自动化设备的应用。同时，自动化生产可以日夜进行，大大提高企业的生产效率，提高企业的收益。在企业生产过程中，很多工作无法由人来完成，或者由人来完成所耗费的时间和财力巨大，如大型物件的安装和运输、精密仪器的制作与切割等，人力不能或很难完成，就需要借助自动化设备进行完成，提高工作效率，提高企业的收益。
3.改善经济结构，促进我国经济转型升级
自动化设备的应用能解放劳动力，让劳动力向服务业和高新技术行业流动。工业和制造业等第一产业对劳动力的需求减少，劳动力自身的竞争压力加大，就会积极学习各项技能，努力向第二、第三产业发展。自动化设备的应用，还可以提高企业现代化水平，促进企业技术进步。企业应用自动化设备，重视科技发展和技术进步，加快现代化建设，有利于企业从第一产业向第二、第三产业发展，促进企业转型，改变我国的经济结构。
三、非标设备模块化的设计
1.模块划分的原则
非标自动化模块生产设计中对模块进行简单的连接重组，让模块能够遵循单一模块组装的方式，这样的组装方式可以保证各个模块之间相互独立，不会产生相互之间的连带影响，更加便于后续的工作和数据调试。相应的在模块划分组成中，需要仔细对每个模块结构进行档案整理，保证各个模块结构之间的相互独立，需要更换模块时可以选择相同档案内的同种类型。对于一些实际结构非常复杂的模块零件，可以对其进行简单的分解，然后将零件中的组成组件进行模块划分组，通过添加或删除的模式来使这些复杂的模块变得更加简洁，便于安装。由于基础模块结构非常简单，具备单独处理模式非常重要。若能确保基础模块结构简单，
就能够使工作手续和程序非常便捷，从而可以让对应的设备规格能够在生产过程中，在保证完成生产质量的前提下，实现良好的可变性。
2.非标自动化设备硬件的模块化设计
对非标自动化设备硬件模块化设计，就是对设备中的机械结构的模块化设计。在进行模块化设计之前，应对设备进行分类，按照设备的功能和结构进行分区摆放，可将设备分为搬运类、加工类、测试类设备等。将同一类型的设备进行模块化设计，如，在对非标自动化设备进行模块化设计时，可将设备主体单独划分为一个模块，在不同的设备中可能会出现相同的模块。以电子行业为例，在电子生产设备中分为在线式设备和离线式设备，在线式设备可以通过不同的设备连接组合形成一条自动化的产线，而离线式设备只能通过一个单一的模块进行生产。在在线式设备中，一般会设立一个传输模块，那么这个传输模块就可以作为一个标准模块，将其他设备进行串联，可以实现生产线全自动化。
3.非标自动化设备程序设计模块化设计
可编程逻辑控制器（PLC）是用于工业设备的自动化控制的数字运算操作电子系统，即编程。
在非标自动化设备的模块化设计中，也应用PLC进行程序模块编程。非标自动化设备的功用、性能与PLC水平有很大的关系，在PLC中进行程序模块化，对设备有巨大影响。其和非标自动化设备的硬件模块化设计相似，首先要根据控制要求将程序分为主程序、报警模块、复位模块，加快模块、减缓模块、照明模块等模块，之后再单独进行每一模块的设计，使每一个模块都能独立进行工作，互并不干扰，便于编写和组合。每个模块的设计都要根据它们的特点进行编程，编程过程中要注意简单化，因为它们都只是其中的一部分，如果过于复杂就会对整个设备的运行加大压力。最后围绕着主程序，把报警模块、复位模块，加快模块、减缓模块、照明模块等都连接上，但是在连接时要保证各个模块的完整性和独立性，这样能降低设备在操作时的难度。例如，数控机床的数据控制装置在设计时就先将输入装置、输入方式、信息处理、运行程序、输出方式等方面进行拆分，各自进行程序编程，形成一个个模块，再将各模块连接在一起，形成数据控制装置。在工作中，只要按数据控制装置中的不同按钮，就可以进行不同的工作。
模块化设计的产品举例4.非标自动化设备模块化设计相关技术
在对非标自动化设备进行模块化设计时，需要明确哪些设备可以进行模块化设计，并对当前
的发展趋势进行调查，制定合理的方案进行后续的工作。在制定方案的过程中，应根据实际的调查结果进行制定，在对非标自动化设备模块化设计时应考虑硬件的模块化设计和程序的模块化设计，可以通过计算机利用建模的方式进行辅助设计。在上述工作完成之后，还要进行科学的验证，检验模块化设计之后其所具备的效果，如果运行正常，则可以拟定模块规划书。在确定对非标自动化设备进行模块化设计时，应确定模块的组成和工作方式，在模块之间进行连接之后的布局和联系应根据方案的要求进行设计。在模块之间的连接接口要简洁方便，在模块化设计的过程中，模块的独立性越强越好，在工作过程中，尽量在单一的模块中完成相应的工作。如，某电子公司在进行产品的生产时，经常在生产过程中更换生产方式，导致生产流水线和生产设备需要经常更换，无形中增加了成本的投入。因此，该公司利用对非标自动化设备进行模块化设计的技术，降低了设备的更换频率，在需要更换生产方式时，更换其中的模块，方便生产。在建模上利用3D建模生成相应的模型，并进行模拟组装和验证，通过相关软件绘制设计图纸，以便后续工作中再次使用。
结语
综上，在非标自动化设备的模块化设计中，在各个行业都得到了广泛的应用。在市场不断发
展的背景下，模块化设计是提高生产厂家竞争力的重要因素。非标自动化设备模块化设计能够有效提高相关工作人员的工作效率，降低在设备更换上需要投入的成本，为后续的工作能够提供宝贵的经验。
参考文献：
[1]常小波.F公司非标自动化设备导入问题研究[D].桂林:桂林理工大学,2020.
[2]融亦鸣,朱耀祥,罗振璧.计算机辅助夹具设计[M].北京:机械工业出版社,2012.

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