自动化设备研发设计及制造要点分析

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摘要：随十四五方案的提出，各行各业都在全面塑造发展的新优势，在这样的大背景下，机械化设备日益广泛。本文主要阐述了自动化设备进行研发设计及制造的重要性；自动化设备的类型与功能特点；自动化设备相关的研发重点；自动化设备设计研发和制造时的流程，自动化设备的创新点。

关键词：自动化设备；研发设计；制造要点

随着我国经济迅速发展，人民的需求也逐渐增长，传统的机械设备不足以支撑人民日益增长的美好生活愿望，机械制造业急需得到更新，跟随时代发展潮流，将机械制造业与自动化产业相结合，使之得到更好的发展，自动化设备综合运用了计算机、智能控制、机电一体化等新兴技术。其众多的功能可以轻松将人们从重复繁琐的体力劳动中解放出来，减轻操作的风险，极大地提升生产力。同时，自动化设备通过嵌入式的结构最大程度的满足用户的多样化需求，提升大众对于自动化设备的认可度。

一、对自动化设备进行研发设计及制造的重要性

自动化设备是指能够自主执行任务或操作的机械、电气或电子设备。它们通过使用传感器、控制器和执行器等技术，能够依据预设的程序或指令，进行自动的运行和控制。自动化设备在生活生产的应用范围非常广泛，直接涵盖了工业生产、物流运输、医疗保健、农业和家庭等领域，它们在提高生产效率、降低人力成本、提高产品质量和安全性等方面具有重要作用。以下是自动化设备在各个领域的具体应用：

1.在工业生产中，自动化设备常常被应用于物料搬运、加工以及装配等操作。例如，自动化生产线可以轻松实现零件的自动上料、加工和下料，提高工厂生产力和生产效率，扩大了经济效益。同时，自动化机器人在汽车制造、电子产品组装等领域也得到广泛应用。

2.在物流运输领域，自动化设备如自动堆垛机、自动驾驶车等可以轻而易举实现货物的自动存储、搬运和分拣。不仅提高了物流运输效率，还减少了在人工操作中易出现的错误和较高劳动强度，降低了人力成本，释放了劳动力。

3.在医疗保健领域，自动化设备如医疗机器人和自动化检测设备可以帮助医生进行手术、诊断和治疗。医疗自动化设备能够提高医生在手术进行的精确性和安全性，并减少医疗错误的发生，以减少医疗资源的浪费。

4.在农业生产领域，自动化设备诸如自动喷灌系统和智能化农机可以帮助农民提高种植和养殖的效率，更好地明确农作物的生长状况。自动化设备能够自动控制灌溉和施肥，实现对农作物进行精确管理，减少用水和化肥的浪费，避免农民不必要的经济损失。

5.在家庭领域，自动化设备如智能家居系统和智能家电可以实现对灯光、空调、冰箱等日常生活设备的远程控制和自动化管理。这无疑增加了家居的便利性和舒适性，提升了居住体验，实现智能家居，提升居民的幸福感和满足感。

二、自动化设备的类型及功能

（一）自动化制造单元

自动化制造单元的制成离不开众多技术设备的支持。自动化从业者通过对不同设备进行统筹兼顾，综合使用机器人，数控机床和众多其他生产设备等新设备并结合互联网计算机等新技术，找出建立自动化制造单元的最优解，为智能化制造提供了支持，促进了自动化行业的发展。自动化制造单元是实现自动化的基础和基石，能够在保障产品品质提升的同时，提高产品制造的生产效率，推动传统制造业的自动化。

（二）自动化制造系统

相比较自动化单元来说，自动化制造系统更为完善。可以在付出较少的人工干预下，实现产品的精确快速生产；在原材料的加工、组装等过程中，实现管理的自动化。自动化制造系统可以有效地降低生产者成本，提升产品质量，提高产品的竞争力，实现较高的经济效益。

自动化制造系统主要包括两方面：刚性制造和柔性制造。刚性主要指生产出生产工艺相近的产品，可以快速生产出同一类产品，刚性制造系统主要包括：刚性半自动化单机、刚性自动化单机、刚性自动化生产线等。而柔性则主要指在生产的组织形式方面和生产产品的工艺性的多样性。柔性制造系统主要包括：FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）、FML（柔性制造线）、FAL（柔性装配线）、CIMS（计算机集成制造系统）等。

（三）自动化生产线

自动化生产线是更为先进、更为体系化的生产组织形式。这种生产形式可不经人工的直接干预下由机床等生产设备自动地进行运输，拆卸，组装，加工等一系列生产过程。自动化生产线可大幅度的提升生产制造效率，提高产品质量，并极大的缩小占地面积，减轻生产者成本，保证经济效益。

自动化生产线的组成部分为传送系统和控制系统，传送系统主要包括机床上下料装置、传送装置和储料装置。控制系统主要负责确保传送系统以及相匹配的机床设施按照之前所规定的要求运行，控制系统有着三种工作状态：调整、半自动和自动，分别用于调控工厂设备不同的运作状况。以此来确保生产的效率。

（四）自动化制造工厂

通过对新科学新技术的有效利用，以及计算机、电子等新设备，对工厂的生产过程进行全面自动化的控制和管理，完善包括设计，加工，组装等过程，提高效能，进而实现工厂的信息化，自动化，智能化。能够有效提高产品质量和企业竞争力，并形成品牌效应，极大的提升经济效益，并可以为社会提供大量就业机会。此模式的出现标志着自动化行业进入了全新阶段。

三、自动化设备相关的研发重点

（一）技术性的研发重点

自动化设备主要面向生产端而开发，为了生产而服务。因此，在研发设计和制造自动化设备时，要认真对待设备相关参数是否准确，设备相关性能是否完善，设备状况是否良好。对于自动化设备要严格把握生产的各项工艺以及其内含的各种细节，积极面对研发制造中可能出现的各种问题。同时，在设计制造自动化设备时，应以现代化信息设备对于原本的管理过程进行重构升级，以此实现管理的自动化、智能化。通过计算机等新技术手段，利用社会所提供的多方面的全面的信息，建立起一个综合的信息管理系统，以此来找到设计研发制造自动化设备便捷而准确的道路。生产者在制造自动化设备时可以使用精密的数据处理工具，基于目前的数字模型，不断地进行检验和调整，以此来模拟出自动化设备的在现有条件下的最优性能，并协调好自动化设备的相关系统与机械主体，确保相关系统和机械主体能够协调运转。

（二）标准化的研发重点

生产者在研发设计和制造自动化设备时，积极优化管理过程，以提高工业水平上的控制管理。根据在制造自动化设备时所收获的数据和新技术，以及通过社会等方面所收集到的数据技术，进行技术性的整合总结，构建出一个适用于生产自动化设备的数据库。以PLC（可编程逻辑控制器）为例，生产者在设计PLC时，会不可避免的出现错误，生产者在将问题解决后，可将有关经验所总结，搭构出一个与PLC相关的数据库，之后制造其他自动化设备的原件时，如果仍需PLC或者与PLC的结构和功能相似的元件进行作业时，则不必再浪费人力、物力和财力重新进行编写，可直接在数据库里面调用与PLC相关的算法和模块。生产者可不断的对数据库里的数据进行迭代升级，以此实现自动化研发的标准化。进而减少生产者的压力，调高研发设计自动化设备的效率。

（三）安全性的研发重点

生产者在研发设计和制造自动化设备时，要着手于管理层次，对于自动化设备可能出现的故障问题进行预案设计，并做好相对应的应对策略，以提升自动化设备的安全性，保障自动化设备的使用安全。同时，针对自动化设备出现的故障，进行实时的处理分析，进而提升安全性。同时扩大检测范围，实现智能化的安全控制，减少可能会出现的故障。

生产者应增强忧患意识，提高自动化设备对于故障发生事故的阈值，完善设计方案，增强设计理念，确保自动化设备安全性。

四、自动化设备设计研发和制造时的流程

在自动化设备设计研发和制造时，应注重几个环节的相互配合，避免造成资源浪费，导致企业运行成本上升。各个部门应进行良好的沟通，保证任务按时出色的完成，提升生产段效率。自动化设备设计研发和制造流程可以大致概括为以下几个主要步骤：

（一）分析和设计

生产者在研究设计自动化设备之前，应清楚地明确客户的需求和目标，了解客户所急切需求的自动化设备的功能、性能和规格要求。之后再根据用户的需求进行全面地分析，进行初步的概念设计，包括确定出用户所需自动化设备的整体结构、工作原理以及必备的基本功能模块等。然后在概念设计的基础上进行进一步的详细设计，确定出具体的自动化设备所需的零部件、传感器、执行器、控制系统等，并在此基础上，进行相应的工程计算和仿真分析，确保能够准确地完成用户的需求。同时在研发和设计自动化设备时，应做到环保和成本并重，做到在减轻成本负担的同时节约能源，以此提升企业良好形象，塑造良好的企业品牌。

（二）制造和调试

根据详细设计确定的设备零部件清单，进行零部件制造或采购，确保所使用的材料和部件符合设计要求。将制造或采购到的零部件采用自动化的方式进行组装，使自动化设备的生产工序能够有条不紊的进行，避免出现零件组装时可能会出现的差错。出于安全方面的考虑，生产者应该对自动化设备进行必要的调试和功能测试，确保自动化设备能够安全无误地运行，与业内标准向一致。同时将自动化设备中各个功能模块进行集成式管理，做到最大限度上规避风险。通过运用动态化监视，实时地监测自动化设备的状况，并进行系统级的测试，进一步地验证设备的整体性能和稳定性，确保设备在使用时不会出现故障。

（三）实施和维护

生产企业在将设计和制造完成的自动化设备部署到实际工作环境前，应先对自动化设备是否能与预期相一致，否则不能够进入市场。同时，对用户进行必要的操作培训和技术支持。同时，不断提高维护人员的素质和技术水平，确保能对已部署的自动化设备进行定期维护和保养，及时处理故障和问题，并根据实际使用情况进行优化改进。

五、自动化设备的创新点

（一）智能化和自适应能力

现代自动化设备越来越注重智能化和自适应能力。生产者可以通过传感器、数据采集和分析、人工智能等技术来实现设备的自学习、自调节和自适应功能，提升设备的智能化水平。自动化设备的智能化和自适应能力不仅仅限于简单的程序控制，还更加注重自动化设备的感知、学习以及决策能力。生产者可通过使用先进的传感器技术和数据分析算法，使自动化设备可以更为深入了解工作环境，实时感知和监测周围环境的具体参数，并在此基础上进行自主决策和方案调整，以此提高企业的生产效率，促进其转型和升级。

（二）远程监控和远程控制

随着互联网以及物联网的快速发展，自动化设备应该同时具备远程监控和远程控制的能力，使用户能够做到随时随地对设备进行监测和控制。通过借助智能云平台和移动设备，用户可以通过网络连接到自动化设备，进而实时获取设备运行状态、生产数据和工艺参数等信息。同时，用户也可以通过远程控制功能对设备进行操作和调整，节省大量时间和降低生产成本。

（三）人机协作和安全性

传统的自动化设备通常是在安全围栏内进行操作，与人工操作分开。然而，现代自动化设备注重实现安全的人机协作，以提高工作效率和灵活性。通过使用高级传感器技术和智能控制系统，自动化设备可以实时监测周围环境，自动调整工作速度和力度，以避免与操作人员发生碰撞或造成伤害。例如，自动化机械臂可以根据人体接近来调整自己的运动路径，确保操作人员的安全。同时，企业为员工制定更为完善的培养方案，建立起与企业当前阶段实际状况相吻合的计划，强化人才的培养。这些创新点旨在提升自动化设备的功能、性能、灵活性和可持续性，以适应快速变化和高度竞争的市场需求。

结语：

自动化设备不仅在制造业等产业有着举手投足的重要性，更与居民的日常生活息息相关。自动化设备可以有效提高生产效率、降低成本、提高产品质量。也正因如此自动化设备研发设计及制造可以快速发展工业，是工业发展的总趋势，推动工业全面改革，为满足社会需求打下坚实基础。随着科学技术日新月异的变化，自动化行业应不断开发新思路，进行技术更新，使自动化行业得到更大的进步，迈向更加辉煌的明天。

参考文献

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网址：自动化设备研发设计及制造要点分析 https://www.yuejiaxmz.com/news/view/645843

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