自动化生产在低压电气行业中现状与发展

摘要：低压电气行业在部分标准化工序中也采用了自动化生产，然后由于低压电气行业自身的局限性，再加上对工序生产精度和速度要求相对较高，导致了一些不可避免的问题，也使自动化生产进一步扩大和发展受到一定的影响。

关键词：自动化生产 现状 发展方向

现代化工业生产中，自动化设备生产越来越扮演着一个重要的角色。从汽车工业到轻纺工业，石油化工行业到电子元器件行业，从医药生产行业到日常食品生产行业，无一不采用自动化生产逐步部分替代人工甚至全部替代人工。在生产过程中，自动化设备具有高度精确的标准化，耐恶劣工作环境（如高温，腐蚀，粉尘，长时间工作），高效的生产效率等优势，在企业生产人工成本大幅攀升的今天越来越受到各行各业的重视。

在中国低压电气之都浙江省柳市镇，大量企业从事主要生产低压电气产品或者与其相关的产品。由于一方面近年来生产人工成本不断上升，生产员工数量逐年紧缺；而另一方面企业对于自身质量控制力度的加强，很多大型企业如浙江正泰电器股份有限公司（系正泰集团子公司）、浙江天正电气股份有限公司（系天正集团子公司），甚至一些规模较小的加工厂在很多的工序上配置了自动化设备，并得到了较好的效果。

运用于低压电气生产中的自动化生产设备、校验设备大多采用特定的工装机械与以PLC控制为中心的控制系统相结合，以满足实际工序生产的需求。工程师需要根据设备工作环境，工作速度和强度，产品的实际工艺质量要求以及设备构建成本和后续成本，做出适合的机械设计和配件选型，例如考虑在夹具上是否采用独特的设计，在配件上是否采用用进口的产品。自动化生产设备的设计和开发的技术不断成熟和功能逐步完善，在很大程度上得益于PLC产品性能的不断完善和传感器技术的不断提高以及其他配件的功能逐步扩大。

在PLC技术方面，西门子的S7-200和三菱的FX2N等系列PLC都被普遍运用于各类小型自动化项目中，而对于低压电气的自动化设备设计过程中，步进控制指令被普遍地运用，三菱的FX系列PLC在独特的步进控制方式上得到了很多编程人员的青睐。

传感器在低压电气自动化设备中运用比较广泛的有光电传感器，热敏传感器，视觉传感器等等，欧姆龙和基恩士提供了比较丰富的传感器选型，这两个品牌在业内享有比较好的口碑，当然国内对于传感器的生产技术在近年来也得到了飞速的发展，对于降低自动化生产设备成本和丰富工程师选型范围具有很积极的作用。

在工装夹具动作过程中，气动元件应当能保证较高频率和较精准的动作，国外的费斯托和SMC的气动元件品牌一直保持的比较充分的选型环境，近年来很多国产的气动元件品牌也得到了市场的认可。

在其他配件选型中，如步进或者伺服电机选型，继电器的选型，以及变频器、触摸屏等选型过程中，应当要根据低压电气自动化设备的实际工作需求，在保证稳定安全效率和企业生产成本预算中，做出适当的权衡。

在低压电气生产企业推进自动化生产的过程中，也面临着很多问题，主要表现在一下几个方面：第一、产品的多样性和更新过快；第二、设备成本相对过高；第三机械设计和电气控制现有水平无法满足生产工序的要求。这些问题的存在使得某些工序或者产品的生产过程中，人工生产仍然具有较大的成本优势和生产计划优势。自动化设备在实际生产中，比较局限于比较通用型的配件，这些配件通常具有高度的标准化，比如拧退螺丝机，全自动点焊机，自动化校验台，自动化灭弧罩机等，比如有些客户定制的产品或者新型开发的小批量产品生产过程中，人工生产具有较强的学习适应能力的优势。

低压电气行业的产品品种繁多，产品细节更新较快，而这一行业的自动化设备通常是按照某个工序定制而成，工件的精准控制都是经过特定限制的，绝大多数的工装夹具不易于修改尺寸，即使是面对产品细节的小幅修改，自动化设备显得苍白无力。这往往与其他行业的自动流水线生产有着很大的区别，也加大了这一行业推进全自动流水线和车间自动化的进度。

低压电气行业的自动化设备的主要成本和其他行业类似，主要体现在初始成本和后续维护成本。在设计和构建时，机械设计和加工成本比较高，再加上其对工作强度和精度的要求，需要采用性能较好的配件产品，更加增加了设备的成本。而在后续维护一块，由于设备工作强度较大，以及工作环境的比较恶劣，使得设备某些元件磨损较快，导致自动化设备后续费用也相对不菲。在产品换代与设备使用寿命的权衡中，如果产品换代周期小于设备使用寿命，也加大了企业管理层对这方面成本的考虑。

低压电气的自动化设备仍然局限于相对简单标准化产品中。一些比较复杂的工序动作，比如小型断路器的安装，现有的机械设计水平和电气控制水平是仍然无法熟练的达到这些生产工序要求，即使设计出能够符合要求的自动化设备组装，需要非常高的精度要求，这些精度可能会导致在实际生产过程中产生比较大的误差。

鉴于存在以上这些问题，展望未来低压电气生产行业的自动化发展方向，主要有几下几个方面：第一，在设备机械设计过程中需要逐步考虑可调节工装夹具以面对不同型号的产品，或者产品的细节更新。如果条件允许，也可以效仿汽车生产企业的模式，考虑小型多轴机械手加入生产流水线，完成各类复杂的工序和面对预期可能变动的生产过程。第二，控制设备成本方面，设计人员应当纳入更加广泛的配件选型范围，充分考虑配件的可替代性，和工装夹具的成本。第三，工艺方面仍然需要改进，在实际生产现场，很多未成熟的自动化机械在生产过程中经常出现故障，需要有专人来维护，机械设计和电气控制以及其相互融合应当还需要进一步加强。

另外，大型企业可以考虑构建相对比较简单的车间一体化，通过现场总线控制整个车间到仓库的，使得已经采用自动化生产的工序更加融合于整个企业的生产过程，推动企业车间自动化的发展。

在低压电气行业的生产过程中，自动化设备虽然在某些方面，还迫切需要提高，但是现代化工业的发展要求和科学技术的不断更新，自动化设备逐步替代人工是不可抵挡的方向。

作者简介： 杨培杰 （1974.8.24--） 男 籍贯 河南 大专 助理工程师 机械与电气自动化研究方向