非標(biāo)自動(dòng)化裝配,非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備采購(gòu)禁忌

前言：很多人將機(jī)械設(shè)計(jì)想象成“搭樂高積木”、當(dāng)成“游戲里面的建筑”，似乎學(xué)會(huì)了3D繪圖軟件就可以完成所謂的設(shè)計(jì)了。這個(gè)想法當(dāng)危險(xiǎn)！這種想法會(huì)帶著采購(gòu)以及很多自動(dòng)化設(shè)備的同行“乘著豪華轎車卻過著腐朽的木板橋”，隨時(shí)有翻車的危險(xiǎn)。

采購(gòu)們正向思考提出要求好比“導(dǎo)數(shù)”那么容易，但是實(shí)際的機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)堪比“積分”那么復(fù)雜。

一個(gè)好的機(jī)械方案必須克服諸多風(fēng)險(xiǎn)和難點(diǎn)，進(jìn)行諸多的科學(xué)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)計(jì)算考核，并且在此基礎(chǔ)上進(jìn)行合理而不繁瑣的設(shè)計(jì)，過關(guān)斬將，才能算完成了第一步------設(shè)計(jì)。

作為一個(gè)沒有風(fēng)險(xiǎn)、穩(wěn)穩(wěn)掌控進(jìn)程的采購(gòu)者，您必須獨(dú)具慧眼----和找對(duì)象一樣，了解后才能找到你真正想要：

一、非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)的要求：

1.   變形。所有的材料都不是剛性的，微觀上只能稱謂“橡膠”彈性體。受了力以后都在變形、壓縮、拉長(zhǎng)、彎曲、扭曲、晃動(dòng)、偏移、受沖擊震蕩。

2.   零件偏差。所有制造出來的零件精度都不是完美的，與理想相比都有偏差的。所以一個(gè)好的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)師必須熟悉零件加工工藝。每一種加工工藝的精度都是有限的，每一種零件加工工藝精度都必須“盡可能充分利用”，否則機(jī)器精度就是一句“空話”。

3.   晃動(dòng)間隙。所有的間隙、過渡配合都是有間隙的，在很多環(huán)境下，間隙都在放大。在間隙問題上，再好的標(biāo)準(zhǔn)件都無法避免，只能說是偏小。不過偏小的代價(jià)就是成本高。

4.   組裝誤差。

a)   所有的組裝都會(huì)存在和理想位置的偏移誤差。

b)   現(xiàn)在許多人將組裝看作“擰螺絲”，多么低級(jí)！

c)   為什么“日本三菱慢走絲”等精密設(shè)備在組裝的時(shí)候要“綁定”很多個(gè)儀表去測(cè)量、去校準(zhǔn)呢？他們不一樣用了很好的日本的絲桿、滑軌等高精度標(biāo)準(zhǔn)件嗎？

d)   精確組裝好比“校準(zhǔn)一把狙擊槍到1環(huán)”，由于受到測(cè)量?jī)x器、許可空間、調(diào)節(jié)幅度、組裝者技術(shù)水平的影響，要校準(zhǔn)到一定的精確目標(biāo)是很難的，有時(shí)甚至都無法調(diào)出來。有時(shí)即使調(diào)出來了，由于受到不正常的撞擊以后，位置又偏了。像這種情況必須增加措施保護(hù)。在電子行業(yè)也會(huì)碰到類似的問題，主功能電路不多，但是為了維持主功能電路的性能，往往會(huì)增加很多外圍配套、保護(hù)、隔離電路，使得整個(gè)系統(tǒng)相當(dāng)復(fù)雜，但是往往必須要配備。

5.   連接松動(dòng)。僅僅鎖螺絲型的機(jī)械連接，在運(yùn)動(dòng)中受到來回的作用力以后，必定會(huì)出現(xiàn)螺絲松動(dòng)，也就是導(dǎo)致位置偏移。

6.   傳動(dòng)的選擇。所有機(jī)械傳動(dòng)都受到原理、制作條件、使用條件的限制，傳動(dòng)精度都只能達(dá)到一定范圍，需要謹(jǐn)慎選擇，一旦選擇錯(cuò)誤就等于設(shè)計(jì)失敗。

a)   力在變化、扭矩在變化、移動(dòng)速度在變化、轉(zhuǎn)速在變化……

b)   力太大或者太小、扭矩太大或者太小、移動(dòng)速度太大或者太小、轉(zhuǎn)速太大或者太小、電機(jī)動(dòng)力太大或者太小、需要調(diào)節(jié)的但是調(diào)節(jié)范圍不匹配。。。。

c)   空間的沖突撞擊、干涉，調(diào)節(jié)與修理部方便，換零件不方便。。。

d)   輸出的力、速度、扭矩的浮動(dòng)精度是否達(dá)到計(jì)劃要求。。。。。。

e)   機(jī)構(gòu)的承受能力與壽命。受到了計(jì)劃中的力、速度、摩擦，與計(jì)劃外但必須承受的彎矩、摩擦、沖擊以后的有效精度與壽命。

f)   產(chǎn)生了討厭的彎矩、卡死、變形、振動(dòng)、晃動(dòng)、噪音、溫度、潤(rùn)滑劑揮發(fā)、人工傷事故的風(fēng)險(xiǎn)、其他必須附加的條件。。。。。。

7.  模塊標(biāo)準(zhǔn)件的選擇與布局：

a)   有的工程師和積木一樣搭機(jī)械模塊，這是機(jī)械設(shè)計(jì)的“大忌”。搭得越多，精度越差，剛性也越差，間隙越大，越容易抖動(dòng)！甚至你根本無法控制。

b)   由于受到當(dāng)今材料和制造工藝的局限性，為了滿足比較高的要求，必須設(shè)計(jì)復(fù)合功能的機(jī)構(gòu)，才能得以獲得很好的要求。在一些德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的機(jī)械設(shè)計(jì)上往往存在這種“經(jīng)典”的設(shè)計(jì)，能夠在有限的材料和制造工藝的約束條件下，發(fā)揮最大的優(yōu)勢(shì)。這也是一臺(tái)設(shè)備能不能成功的關(guān)鍵原因，很可惜只有極少工程師有這個(gè)水平，特別在中國(guó)！

c)   感言：也很可惜，很多采購(gòu)人員不懂，只知道講“配置了多少模塊”。不是以技術(shù)來判定機(jī)器的價(jià)值，只是以多少東西為判定機(jī)器的價(jià)值。或許只是告訴“領(lǐng)導(dǎo)”我買了很多東西?好用嗎？不知道呢！是不是“領(lǐng)導(dǎo)”也只是懂得品酒品咖啡品雪茄呢？

8.   故障率。

a)   很多人一直認(rèn)為:“配置高，性能就好”,但是非標(biāo)自動(dòng)化不是組裝電腦！電腦有公共通訊協(xié)議，即插即用！而機(jī)械就不是！設(shè)計(jì)不合理，等于將“昂貴的坦克引擎”裝在“二輪板車”上，您說性能如何？

b)   越是復(fù)雜的機(jī)構(gòu)與設(shè)計(jì)不合理，故障概率越高，好的機(jī)械結(jié)構(gòu)必須精簡(jiǎn)。

c)   非標(biāo)設(shè)備的故障率是一個(gè)沒有參數(shù)的“指標(biāo)”，只能結(jié)構(gòu)相比較更好，故障肯定相對(duì)比較少，沒有絕對(duì)值！即使給得出來，也是一個(gè)“估值”，或者說是一個(gè)計(jì)劃目標(biāo)值。在設(shè)計(jì)師水平不同的條件下，此“估值”有太多的水分和不確定性。

d)   在樣機(jī)沒有出來之前，一切“指標(biāo)參數(shù)都是空談”！非標(biāo)機(jī)器有別于于“多代化汽車類的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器”，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器設(shè)備才能夠取得各種“指標(biāo)參數(shù)”。

9.   既要機(jī)械性能，還兼顧與“產(chǎn)品的制作工藝”的匹配程度：

a)   機(jī)械性能：在受力、長(zhǎng)期受磨損、沖擊振動(dòng)下，還能保持計(jì)劃應(yīng)該有的剛性、軌跡精度、小的間隙晃動(dòng)量、位置沒有松動(dòng)飄移；

b)   與產(chǎn)品的制作工藝相匹配的程度：利用機(jī)械動(dòng)作，達(dá)到“產(chǎn)品工藝制程”的目的，但是任何機(jī)械結(jié)構(gòu)都不是完全與您要的“產(chǎn)品制程”完全匹配的，機(jī)械設(shè)備在產(chǎn)品的制作中起到“工具”的效果。

i.   事實(shí)上每一種工具都有他本身匹配的缺陷：比如一把好（鋒利）的木器雕刻刀，在使用的時(shí)候，必定會(huì)造成不小心割傷人皮膚的缺陷。

ii. 由于“產(chǎn)品制程工藝”非常廣泛，又有幾個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)師知道？又有幾個(gè)設(shè)計(jì)師能夠“深深地理解和參透”這些工藝？如果不“理解更不能參透”怎么能設(shè)計(jì)出與產(chǎn)品的制作工藝相匹配的機(jī)器呢？

10. 對(duì)于一些物理量的分析和實(shí)現(xiàn)：

a)   物理的分析與實(shí)現(xiàn)需要具有機(jī)械知識(shí)和電氣軟件知識(shí)綜合都能的人才能做到?？上н@兩個(gè)“職業(yè)”沒有人都會(huì)。

b)   很多人認(rèn)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)是個(gè)簡(jiǎn)單的過程。曾經(jīng)接觸的一個(gè)高管，快50歲了，有些“豐富的機(jī)械經(jīng)驗(yàn)”。開口引進(jìn)了德國(guó)某某品牌的機(jī)器，兩三百萬。。。。。他其中的一個(gè)小小的要求：“你只要給它一個(gè)恒定的力，錘子一樣敲一下就可以了，把錘子敲的力顯示出來看得見”！聽聽多么“簡(jiǎn)單”?但是各位知道嗎？錘子沖擊力不是恒定的，是條變化的曲線！這么快的瞬間，顯示得出來給你眼睛看見？來得及顯示？您看哪一個(gè)點(diǎn)呢？

c)   每個(gè)人手里都有一個(gè)高科技：Iphone 手機(jī)!使用者能夠代表設(shè)計(jì)者一樣高水平嗎？

d)   我也舉個(gè)簡(jiǎn)單例子：你們知道手運(yùn)動(dòng)有幾種最基本的模式嗎？趨向恒力，趨向終點(diǎn)位置，趨向軌跡，趨向恒速；那既然有恒的，那必然還有變的，還有復(fù)合的。還有誤差和振動(dòng)指標(biāo)，簡(jiǎn)單嗎？這個(gè)就是我們身體上跟了我們那么多年的雙手，居然我們自己還沒有了解他？這個(gè)就是中國(guó)機(jī)器人一直造不好的原因。

11. 非標(biāo)自動(dòng)化的集成難度。

a)   集成的非標(biāo)自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備（把各種不同“產(chǎn)品制造工藝”的單工位設(shè)備集成為一臺(tái)大的綜合功能設(shè)備）上，其難度好比把世界各地的植物種到同一塊田中那么難！因?yàn)槊恳粋€(gè)單工位生產(chǎn)設(shè)備的作業(yè)條件都不是一樣的，就好比每一棵植物的成活條件都不是一樣的。

b)   集成的難點(diǎn)：產(chǎn)品的初始空間狀態(tài)、作業(yè)空間狀態(tài)、完成空間狀態(tài)、作業(yè)功能順序、換位煉膠、換位連接時(shí)候的狀態(tài)精度保持；機(jī)構(gòu)之間的空間占用沖突，工作條件沖突。

c)   工藝工作條件沖突：有的需要加溫，有的需要冷卻，有的需要噴霧、有的需要干燥，由于靠得太近，影響無法徹底隔斷；有的影響傳感器的性能和排布；由于加熱等存在，影響電線、氣管的經(jīng)過，電機(jī)散熱不好導(dǎo)致燒毀；由于液體的存在，影響電線、電機(jī)的短路、傳感器信號(hào)采集錯(cuò)誤；由于力的存在，機(jī)械變形影響其他工位。由于需要特殊性能，材料有時(shí)候滿足了主要條件，但是滿足不了輔助條件，還有壽命。

12. 三維模型糾錯(cuò)（修改進(jìn)化），根據(jù)計(jì)算或?qū)嶋H狀況，修改15次以上才能成功。如果三維模型不能反復(fù)修改、不測(cè)試也不會(huì)理論計(jì)算，那失敗早注定了！

二、非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)師的要求：

a)   有很多設(shè)計(jì)師都會(huì)拿著某些電子圖檔和你講這是他以前設(shè)計(jì)的項(xiàng)目，好像很高大上。且不說私自“復(fù)制原單位知識(shí)產(chǎn)權(quán)財(cái)產(chǎn)”這樣的行為人品怎么樣，真的是他設(shè)計(jì)的嗎？這個(gè)項(xiàng)目真的能用嗎？

b)   有很多設(shè)計(jì)師也會(huì)拿著在“某某大公司”上班的經(jīng)歷說自己很厲害，真的很厲害嗎？因?yàn)榇笮推髽I(yè)里面的工程師在專機(jī)對(duì)應(yīng)是能力是可以的，因?yàn)樗麕缀跆焯煸诿鎸?duì)和調(diào)節(jié)這些設(shè)備；但在非標(biāo)設(shè)備開發(fā)上面怎么可能積累很多的技術(shù)？大型非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)根本不可能，因?yàn)槟膫€(gè)生產(chǎn)型的企業(yè)里面有很多的測(cè)試設(shè)備供非標(biāo)測(cè)試使用？即使有，他們也不會(huì)去做測(cè)試。一般他們都很“注重生活品質(zhì)”，怎么可能那么拼？一臺(tái)好的設(shè)備，不是靠坐空調(diào)底下舒服的辦公室內(nèi)看著手機(jī)搜著網(wǎng)絡(luò)完成的！

c)   不管頭上頂著多大的光環(huán)，中國(guó)不缺能說會(huì)道的耍嘴皮子的，只缺默默埋頭做事情的。

d)   非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于機(jī)械設(shè)計(jì)師的一般要求是兢兢業(yè)業(yè)14年，滿足要求的寥寥無幾，現(xiàn)狀是“自行車都不會(huì)修的人在設(shè)計(jì)非標(biāo)設(shè)備”：

①　2年的零件制作經(jīng)驗(yàn)：知道零件是怎么做出來的，才能把每一種零件加工工藝精度得到“盡可能充分利用”，這叫有限的條件，做最大的事情。否則機(jī)器精度就是一句“空話”！

②　1年維修各種機(jī)械設(shè)備的經(jīng)驗(yàn)，越豐富越好。

③　2年的三維軟件“駕馭”能力；必須對(duì)三維設(shè)計(jì)軟件非常熟練，能夠快速地完成三維模型反向設(shè)計(jì)、反復(fù)地快速修改、出具工程圖、選擇合理公差、選擇合理材料以及相關(guān)熱處理和表面處理。

④　3年對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)與“產(chǎn)品的制程工藝”的匹配程度的測(cè)試，這個(gè)項(xiàng)目需要工程師對(duì)于各種“產(chǎn)品的制程工藝”“深深理解并且參透”？由于“產(chǎn)品制程工藝”非常廣泛，又有幾個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)師知道？又有幾個(gè)設(shè)計(jì)師能夠“深深地理解和參透”這些工藝？如果不“理解更不能參透”怎么能設(shè)計(jì)出與產(chǎn)品的制作工藝相匹配的機(jī)器呢？

⑤　2年機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行校驗(yàn)：也就是理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械傳動(dòng)的校驗(yàn)。一般來說，現(xiàn)在目前市場(chǎng)上，即使干了機(jī)械設(shè)計(jì)30年的工程師都未必會(huì)去“校驗(yàn)計(jì)算”！因?yàn)樘闊?、或者根本不?huì)、都“還給老師了”！即使會(huì)的，校驗(yàn)一個(gè)小小的“彈性計(jì)算”，就花了一天，那么一臺(tái)設(shè)備那么多項(xiàng)目，光研發(fā)不就需要“一年”？市場(chǎng)要求根本不允許！

⑥　1年的對(duì)于電機(jī)的性能，傳感器的性能、加熱性能、制冷性能、測(cè)量傳感器性能。。。。。。等等的充分的了解，只能知道能不能完成計(jì)劃的要求。這些光靠電氣工程師是無法完成的。這些需要花大量的時(shí)間和精力去查閱資料。

⑦　2年組裝與調(diào)試機(jī)器的能力。組裝機(jī)器不是簡(jiǎn)單地“擰螺絲”！很多精度除了零件的設(shè)計(jì)與加工精度，還是需要靠組裝“調(diào)”出來的！“日本三菱慢走絲”等精密設(shè)備在組裝的時(shí)候要“綁定”很多個(gè)儀表去測(cè)量、去校準(zhǔn)呢？他們不一樣用了很好的日本的絲桿、滑軌等高精度標(biāo)準(zhǔn)件嗎？如果他們沒有這些經(jīng)驗(yàn)，將導(dǎo)致任何高級(jí)“組裝師”都無法調(diào)試出來，因?yàn)樗麤]有給后面的調(diào)試提供“必要許可條件”！

⑧　1年對(duì)于不同“產(chǎn)品工藝制程參量”分析與調(diào)節(jié)經(jīng)驗(yàn)：有的時(shí)候影響“產(chǎn)品品質(zhì)”的，有多大5個(gè)以上的參量在影響，好像一樣“多元函數(shù)”，那么調(diào)節(jié)的時(shí)候哪個(gè)是主要的呢？哪個(gè)是次要的？哪個(gè)是第一階層的？哪個(gè)是第二、第三階層的？有沒有調(diào)節(jié)的范圍？到底多少合適呢？這些都要設(shè)計(jì)師去“考慮的”。有的時(shí)候沒有樣機(jī)的存在，都無法獲取這些參量的主次、先后、多少？還有合適的調(diào)節(jié)范圍和精度。譬如：實(shí)際需要5N的壓力，那么你提供的調(diào)節(jié)范圍是0~10N比較合適，0~100N就不合適，因?yàn)?span style="margin: 0px; padding: 0px;">0~100N的范圍就會(huì)和“收音機(jī)的頻道”一樣，很難調(diào)出來。但是您不實(shí)機(jī)測(cè)試，您怎么知道是5N呢？不是15N呢？所以這種環(huán)境需要能夠同時(shí)匹配0~10N和0~100N兩種調(diào)節(jié)方式以供切換選擇。

三、非標(biāo)自動(dòng)化設(shè)備對(duì)于電氣工程師的要求：

a.   必須對(duì)于傳感器和各種控制模塊的性能“理解透徹”！

b.   對(duì)于布線要求要非常透徹。很多人只對(duì)“整齊”關(guān)注，其實(shí)布線里面有太多學(xué)問。有很多電氣工程師都只會(huì)“簡(jiǎn)單布線”，最后導(dǎo)致伺服電機(jī)信號(hào)、傳感器器的數(shù)據(jù)采集嚴(yán)重失真，那么最后的機(jī)械性能當(dāng)然大幅下降。而且要會(huì)查找問題，和解決問題。不能徹底解決的問題，也要把影響壓縮到可以接受范圍。

c.   必須和機(jī)械設(shè)計(jì)師一樣，對(duì)于“產(chǎn)品的制程工藝”非常理解深刻，知道哪些是封閉循環(huán)，哪些是鏈接循環(huán)？哪個(gè)是先，哪個(gè)是后？采集哪些信號(hào)不會(huì)出現(xiàn)BOG？哪些參量需要設(shè)置為可變調(diào)節(jié)參量？哪個(gè)是主要的呢？哪個(gè)是次要的？哪個(gè)是第一階層的？哪個(gè)是第二、第三階層的？有沒有調(diào)節(jié)的范圍？到底多少合適呢？這些都要電氣工程師配合機(jī)械設(shè)計(jì)師去“考慮的”。

d.   由于電氣配線和軟件，每個(gè)電氣工程師的習(xí)慣都不同，這就造成了這個(gè)設(shè)備的調(diào)試與維護(hù)只能由這個(gè)工程師去做，如果第二個(gè)電氣工程師接手，理同之前電氣工程師的配線與軟件，其難度超過重新寫程序。鑒于人才流動(dòng)實(shí)際頻繁狀況，將給企業(yè)帶來“災(zāi)難”，設(shè)備的供應(yīng)方和采購(gòu)方將“同時(shí)受災(zāi)”！

e.   工程師不但要會(huì)數(shù)據(jù)采集、技術(shù)、PID輸出等，還有會(huì)解決干擾失真。解決干擾失真是很需要經(jīng)驗(yàn)和各種知識(shí)的，比正常做難多了。

f.   對(duì)于一些有“智能工廠”要求，需要數(shù)據(jù)“共享”。這樣電氣工程師還必須熟練“串口通信”并且構(gòu)建串口網(wǎng)；大一點(diǎn)的設(shè)置CC-LINGK網(wǎng)絡(luò)；再大一點(diǎn)的構(gòu)建“ENET以太網(wǎng)”，這三種網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置和編程規(guī)劃都不是一樣的。這是一般市場(chǎng)上電氣工程師做不到的。因?yàn)閷W(xué)會(huì)這些不但要把光一種品牌就需要把高80厘米的書本疊“啃爛”，而且要有實(shí)際的設(shè)備去驗(yàn)證。這些都是要自學(xué)的，因?yàn)椋?span style="margin: 0px; padding: 0px;">680/天的學(xué)費(fèi)+上海的住宿費(fèi)）想必沒有人能夠承擔(dān)得起的。一般人沒有這種耐心、恒心，而且還需要實(shí)物條件的去驗(yàn)證，這些東西都要花不少錢才能夠建立。能夠做到的電氣工程師一般都是高薪。如果遇到不同品牌的模塊，更是難上加難。誰愿意花大量的時(shí)間去學(xué)習(xí)和驗(yàn)證呢？

g.   特別提示：需要對(duì)已經(jīng)存在的自動(dòng)化設(shè)備聯(lián)網(wǎng)改造是很難的！因?yàn)槊總€(gè)品牌的模塊規(guī)范都不是一樣的，通過其他工程師編輯以后，每一個(gè)“寄存器”里面的數(shù)