非标自动化设备开发流程及设计效率提升的措施

路晓辉，周丽娟

（深圳市金岛自动化设备有限公司，广东深圳 518000）

1 非标自动化设备特点

非标自动化设备可以通俗地理解为没有具体认定、没有统一证书文件的设备。非标设备的出现，其根本原因是由于部分企业缺乏足够的资金购买合适的标准生产设备,因此开发了非标生产系统,以满足新的生产需求。非标设备通常有以下几个特点：产品生产批量小、种类多、功能多样复杂、开发时间较短。

2 非标自动化设备的开发流程

2.1 非标自动化设备开发的初步流程

非标自动化设备的开发流程是极其复杂的，一般来说，依据图1为基本步骤来制定具体开发方案。

图1 非标自动化设备产品设计开发流程图

首先要确立非标自动化设备的开发方案。在非标自动化设备的开发过程中，重点在于方案的创新，这是整个开发过程的点睛之笔。在此基础上，能够进行各种各样的方案设计及建立依据方案设计产生的设备开发方案。在方案建立基本完善后，需要由专门的审核人员来审核方案的完整性与正确性，以排除可能存在的问题，将出问题的概率降到最低。如果方案的确需要修改，就返回设计人员手中进行进一步整改，类似于程序设计中能够根据不足自动给出解决方案的一种while 循环，循环的最终目的在于得到一份尽可能准确无误的设计方案，从而将产品生产推向高指标。

2.2 产品设计方案的具体实施过程

2.2.1 机械工作部分

在设计方案制定完成后，又将划分为机械工作与电气工作两个对等的部分。其中机械工作首先应当按照设计图纸，依照工程制图要求，聘请专业制图师或是公司雇佣的CAD 专业工程人员来绘制零件的工程图并完成整个产品的工程图，其中每一个细微的长宽高都要标注得较为细微或是至少应当有所体现，以支持后续工作的展开。

在此基础上，非标自动化厂商就会购置相关零件或是由聘请的车工铣工等利用公司设备在公司内开展工作。由于非标自动化设备的非标性，许多零件需要进行特殊定制，因此很难直接购置，只能现场加工或是从专门的企业处定制相关零件。在相关零件得以凑齐后，再对其进行更为精细的加工步骤，从而得出较为合适的相关零件。

当普通零件已经购置完全且非标零件加工完毕时，就需要进行机械部分的组装。在组装时需要兼顾电气部分零件的兼容性，这需要机械安装工程师具有丰富的经验或是较为系统的电气相关专业知识，本质上回到了人才的竞争。机械装配完成后，等待电气设计与安装完成，即可进行总体拼装。

2.2.2 电气工作部分

当今行业生产中国际认可的电气设计标准主要采用Verilog HDL 和VHDL 设计程序来进行电气设计，其考验的是设计者对模拟电子技术和数字逻辑系统的掌握程度，以及编写程序的熟练度。依据这些系统依照设计好的图纸完成电路逻辑设计，能够使电路核心得到充分保障，从而得出更加细致入微地契合需求的元件。

同时，电路系统的设计也离不开其他辅助程序的支持，如使用Java 等开发语言编写出的自动控制程序等，它可以与电路系统的程序进行有机结合，并通过物联网技术实现程序与实际的映射，将开发出的程序与实际应用相对应，以优化电路系统，提高运行的流畅程度。

程序编写完成后，即可进行控制柜安装工作，这与机械行业的安装有所不同，需要安装从业者具有极其强的工作能力，能够对计算机电路等硬件设备具有极高的认知水平，并且需要精通电气行业相关图纸的阅读，需求计算机或物联网等专业知识丰富的从业人员进行操作，以保证安装准确无误地完成。

2.2.3 设备的总安装与后期调试

在机械工作部分与电气工作部分分别完成后，设备进入电气机械总装阶段，总装结束后，需要对设备的工作情况与总体功能进行检测与校验，以辨别设备是否能够依据设定好的程序与设计好的步骤进行产品加工等具体工作。目前多用上电1/0信号校验，即向设备给定一个电平，0代表低电平和逻辑0,1代表高电平和逻辑1，可以利用8-3线编码器作为基准编码器，再拼凑为16-4线或其他编码器，进行二进制信号的编码输入，然后再采用译码器得出相应结果，与原输入相对照，能够有效地检验非标自动化设备的工作状态。

在此之后，需要进行手动调试，即由经验丰富的工作人员通过手动操作的方法进行调试检验，对设备的功能或零件安装等进行进一步的检查，从而在一定范围内控制非标自动化设备的外在功能与安装过程无误，以保证设备的正常使用。

最后使用类似于上述设计方案审核的流程进行最终的自动调试，如果自动调试存在问题，则返回进行机械电气调整，然后继续进行自动调试，一直调整到设备完全无差错为止。至此，自动调整成功后，就可以保存设备文件，宣布一件非标自动化设备的开发完成。

3 非标自动化设备系统标准化建设方案探究

3.1 设计流程规范化

良好的设计程序是有效工作的必要条件。由于控制系统为机械部分服务，不能独立于机械部分而存在，因此其设计主要以主要技术专业为基础，但有数据处理功能单元和通信功能单元等主要技术专业未涵盖的方面。此外，为了实现系统的自动化，需要根据基本工艺控制要求增加大量现场传感器，甚至需要开发专门的机械装置，这就需要对专门性进行控制，以扭转对主要工艺专门性的设计要求。因此，不同职业之间的责任分工和信息传递方式特别重要。

有必要实现每种专业的特殊性，尽量减少重复劳动，消除责任的盲区，确保提高工作效率，非标准设备的生产和设计公司可以根据自己的具体情况制定标准化的程序和规格。

3.2 优化设计材料

在设计非标准自动化设备时，应首先确定设备应具备的基本应用功能，然后在确保设备具有实际应用资格、优化设备性能、确保设备能够更好地满足其要求后，按步骤进行优化，除了有针对性地选择设备材料之外，还应将设备的性能和成本视为重要标准。

3.3 对非标自动化设备的流程进行完善和改进

在大多数情况下，不符合标准的自动化设备的设计是基于业务的即时需求，这很容易导致设备设计不符合客户的期望。因此，在非标准自动化设备的优化设计中，需要更多地与企业沟通，更好地沟通，然后塑造非标准自动化设备的设计方向，以满足客户的需求。接下来的任务是确定设计计划，然后开始讨论设计计划，最好先确定可以制造的设计方面，然后选择最佳设计计划。在设计过程中，应考虑到设备的最高质量、性能和最低成本标准,然后生产出不符合规定标准的自动化设备。

3.4 根据设备需要确定和定义设备参数

连接tiabo，调用标准库模块，自动生成工程配置任务，包括API 程序和HMI 屏幕，将生成规则设置为tiabo，调用控制程序和HMI 库，自动生成可视化界面，然后根据需要调整自动化界面和HMI 界面通过数字化工作流、精细设计流程管理、标准化库管理以及数字设计和仿真技术实践的改进，改造了非标准自动化设备的设计思路和流程，将非标准设备的要求转换为串行设备，即标准模块和非标准设计灵活结合，实现了多样化管理，自动化设备可以根据客户需求快速设计，设计效率和质量得到提高。

3.5 使设计更加实用

非标准自动化设备的设计不仅是一个工作项目，而且与下一个供应链密切相关。根据不同公司的不同生产需求，设计流程必须确保设计内容符合应用程序要求。提高设备在实际应用中的便利性，确保更方便。在机械设计领域取得的经验可以得到有益的利用，但也需要创新和改进。

4 结束语

非标自动化发展与应用的道路仍然漫长，其广阔前景是不可估量的。然而目前为止，非标自动化产业仍然存在许多限制条件。非标自动化产业发展的目标就是要努力消除这些阻碍，加强技术革新。非标自动化产业有别于标准化生产，其依靠的是高水平生产技术和尖端计算机电子科技和电路设计等新兴产业，这不仅意味着其成为了国家经济的重要一环，也注定了其发展难度以及发展未来的辉煌程度。而对此，仍需非标自动化相关产业能够认清发展现状，了解开发流程，提出更有效的措施提高设计效率，为非标自动化设施的发展创造条件。