非标自动化装配,非标自动化设备采购禁忌

前言：很多人将机械设计想象成“搭乐高积木”、当成“游戏里面的建筑”，似乎学会了3D绘图软件就可以完成所谓的设计了。这个想法当危险！这种想法会带着采购以及很多自动化设备的同行“乘着豪华轿车却过着腐朽的木板桥”，随时有翻车的危险。

采购们正向思考提出要求好比“导数”那么容易，但是实际的机械系统设计堪比“积分”那么复杂。

一个好的机械方案必须克服诸多风险和难点，进行诸多的科学实验验证和严谨的数学计算考核，并且在此基础上进行合理而不繁琐的设计，过关斩将，才能算完成了第一步------设计。

作为一个没有风险、稳稳掌控进程的采购者，您必须独具慧眼----和找对象一样，了解后才能找到你真正想要：

一、非标自动化设备对于机械设计的要求：

1.   变形。所有的材料都不是刚性的，微观上只能称谓“橡胶”弹性体。受了力以后都在变形、压缩、拉长、弯曲、扭曲、晃动、偏移、受冲击震荡。

2.   零件偏差。所有制造出来的零件精度都不是完美的，与理想相比都有偏差的。所以一个好的设计，设计师必须熟悉零件加工工艺。每一种加工工艺的精度都是有限的，每一种零件加工工艺精度都必须“尽可能充分利用”，否则机器精度就是一句“空话”。

3.   晃动间隙。所有的间隙、过渡配合都是有间隙的，在很多环境下，间隙都在放大。在间隙问题上，再好的标准件都无法避免，只能说是偏小。不过偏小的代价就是成本高。

4.   组装误差。

a)   所有的组装都会存在和理想位置的偏移误差。

b)   现在许多人将组装看作“拧螺丝”，多么低级！

c)   为什么“日本三菱慢走丝”等精密设备在组装的时候要“绑定”很多个仪表去测量、去校准呢？他们不一样用了很好的日本的丝杆、滑轨等高精度标准件吗？

d)   精确组装好比“校准一把狙击枪到1环”，由于受到测量仪器、许可空间、调节幅度、组装者技术水平的影响，要校准到一定的精确目标是很难的，有时甚至都无法调出来。有时即使调出来了，由于受到不正常的撞击以后，位置又偏了。像这种情况必须增加措施保护。在电子行业也会碰到类似的问题，主功能电路不多，但是为了维持主功能电路的性能，往往会增加很多外围配套、保护、隔离电路，使得整个系统相当复杂，但是往往必须要配备。

5.   连接松动。仅仅锁螺丝型的机械连接，在运动中受到来回的作用力以后，必定会出现螺丝松动，也就是导致位置偏移。

6.   传动的选择。所有机械传动都受到原理、制作条件、使用条件的限制，传动精度都只能达到一定范围，需要谨慎选择，一旦选择错误就等于设计失败。

a)   力在变化、扭矩在变化、移动速度在变化、转速在变化……

b)   力太大或者太小、扭矩太大或者太小、移动速度太大或者太小、转速太大或者太小、电机动力太大或者太小、需要调节的但是调节范围不匹配。。。。

c)   空间的冲突撞击、干涉，调节与修理部方便，换零件不方便。。。

d)   输出的力、速度、扭矩的浮动精度是否达到计划要求。。。。。。

e)   机构的承受能力与寿命。受到了计划中的力、速度、摩擦，与计划外但必须承受的弯矩、摩擦、冲击以后的有效精度与寿命。

f)   产生了讨厌的弯矩、卡死、变形、振动、晃动、噪音、温度、润滑剂挥发、人工伤事故的风险、其他必须附加的条件。。。。。。

7.  模块标准件的选择与布局：

a)   有的工程师和积木一样搭机械模块，这是机械设计的“大忌”。搭得越多，精度越差，刚性也越差，间隙越大，越容易抖动！甚至你根本无法控制。

b)   由于受到当今材料和制造工艺的局限性，为了满足比较高的要求，必须设计复合功能的机构，才能得以获得很好的要求。在一些德国等发达国家的机械设计上往往存在这种“经典”的设计，能够在有限的材料和制造工艺的约束条件下，发挥最大的优势。这也是一台设备能不能成功的关键原因，很可惜只有极少工程师有这个水平，特别在中国！

c)   感言：也很可惜，很多采购人员不懂，只知道讲“配置了多少模块”。不是以技术来判定机器的价值，只是以多少东西为判定机器的价值。或许只是告诉“领导”我买了很多东西?好用吗？不知道呢！是不是“领导”也只是懂得品酒品咖啡品雪茄呢？

8.   故障率。

a)   很多人一直认为:“配置高，性能就好”,但是非标自动化不是组装电脑！电脑有公共通讯协议，即插即用！而机械就不是！设计不合理，等于将“昂贵的坦克引擎”装在“二轮板车”上，您说性能如何？

b)   越是复杂的机构与设计不合理，故障概率越高，好的机械结构必须精简。

c)   非标设备的故障率是一个没有参数的“指标”，只能结构相比较更好，故障肯定相对比较少，没有绝对值！即使给得出来，也是一个“估值”，或者说是一个计划目标值。在设计师水平不同的条件下，此“估值”有太多的水分和不确定性。

d)   在样机没有出来之前，一切“指标参数都是空谈”！非标机器有别于于“多代化汽车类的标准机器”，标准机器设备才能够取得各种“指标参数”。

9.   既要机械性能，还兼顾与“产品的制作工艺”的匹配程度：

a)   机械性能：在受力、长期受磨损、冲击振动下，还能保持计划应该有的刚性、轨迹精度、小的间隙晃动量、位置没有松动飘移；

b)   与产品的制作工艺相匹配的程度：利用机械动作，达到“产品工艺制程”的目的，但是任何机械结构都不是完全与您要的“产品制程”完全匹配的，机械设备在产品的制作中起到“工具”的效果。

i.   事实上每一种工具都有他本身匹配的缺陷：比如一把好（锋利）的木器雕刻刀，在使用的时候，必定会造成不小心割伤人皮肤的缺陷。

ii. 由于“产品制程工艺”非常广泛，又有几个机械设计师知道？又有几个设计师能够“深深地理解和参透”这些工艺？如果不“理解更不能参透”怎么能设计出与产品的制作工艺相匹配的机器呢？

10. 对于一些物理量的分析和实现：

a)   物理的分析与实现需要具有机械知识和电气软件知识综合都能的人才能做到。可惜这两个“职业”没有人都会。

b)   很多人认为机械运动是个简单的过程。曾经接触的一个高管，快50岁了，有些“丰富的机械经验”。开口引进了德国某某品牌的机器，两三百万。。。。。他其中的一个小小的要求：“你只要给它一个恒定的力，锤子一样敲一下就可以了，把锤子敲的力显示出来看得见”！听听多么“简单”?但是各位知道吗？锤子冲击力不是恒定的，是条变化的曲线！这么快的瞬间，显示得出来给你眼睛看见？来得及显示？您看哪一个点呢？

c)   每个人手里都有一个高科技：Iphone 手机!使用者能够代表设计者一样高水平吗？

d)   我也举个简单例子：你们知道手运动有几种最基本的模式吗？趋向恒力，趋向终点位置，趋向轨迹，趋向恒速；那既然有恒的，那必然还有变的，还有复合的。还有误差和振动指标，简单吗？这个就是我们身体上跟了我们那么多年的双手，居然我们自己还没有了解他？这个就是中国机器人一直造不好的原因。

11. 非标自动化的集成难度。

a)   集成的非标自动化生产设备（把各种不同“产品制造工艺”的单工位设备集成为一台大的综合功能设备）上，其难度好比把世界各地的植物种到同一块田中那么难！因为每一个单工位生产设备的作业条件都不是一样的，就好比每一棵植物的成活条件都不是一样的。

b)   集成的难点：产品的初始空间状态、作业空间状态、完成空间状态、作业功能顺序、换位炼胶、换位连接时候的状态精度保持；机构之间的空间占用冲突，工作条件冲突。

c)   工艺工作条件冲突：有的需要加温，有的需要冷却，有的需要喷雾、有的需要干燥，由于靠得太近，影响无法彻底隔断；有的影响传感器的性能和排布；由于加热等存在，影响电线、气管的经过，电机散热不好导致烧毁；由于液体的存在，影响电线、电机的短路、传感器信号采集错误；由于力的存在，机械变形影响其他工位。由于需要特殊性能，材料有时候满足了主要条件，但是满足不了辅助条件，还有寿命。

12. 三维模型纠错（修改进化），根据计算或实际状况，修改15次以上才能成功。如果三维模型不能反复修改、不测试也不会理论计算，那失败早注定了！

二、非标自动化设备对于机械设计师的要求：

a)   有很多设计师都会拿着某些电子图档和你讲这是他以前设计的项目，好像很高大上。且不说私自“复制原单位知识产权财产”这样的行为人品怎么样，真的是他设计的吗？这个项目真的能用吗？

b)   有很多设计师也会拿着在“某某大公司”上班的经历说自己很厉害，真的很厉害吗？因为大型企业里面的工程师在专机对应是能力是可以的，因为他几乎天天在面对和调节这些设备；但在非标设备开发上面怎么可能积累很多的技术？大型非标设备设计根本不可能，因为哪个生产型的企业里面有很多的测试设备供非标测试使用？即使有，他们也不会去做测试。一般他们都很“注重生活品质”，怎么可能那么拼？一台好的设备，不是靠坐空调底下舒服的办公室内看着手机搜着网络完成的！

c)   不管头上顶着多大的光环，中国不缺能说会道的耍嘴皮子的，只缺默默埋头做事情的。

d)   非标自动化设备对于机械设计师的一般要求是兢兢业业14年，满足要求的寥寥无几，现状是“自行车都不会修的人在设计非标设备”：

①　2年的零件制作经验：知道零件是怎么做出来的，才能把每一种零件加工工艺精度得到“尽可能充分利用”，这叫有限的条件，做最大的事情。否则机器精度就是一句“空话”！

②　1年维修各种机械设备的经验，越丰富越好。

③　2年的三维软件“驾驭”能力；必须对三维设计软件非常熟练，能够快速地完成三维模型反向设计、反复地快速修改、出具工程图、选择合理公差、选择合理材料以及相关热处理和表面处理。

④　3年对于机械结构与“产品的制程工艺”的匹配程度的测试，这个项目需要工程师对于各种“产品的制程工艺”“深深理解并且参透”？由于“产品制程工艺”非常广泛，又有几个机械设计师知道？又有几个设计师能够“深深地理解和参透”这些工艺？如果不“理解更不能参透”怎么能设计出与产品的制作工艺相匹配的机器呢？

⑤　2年机械风险环节进行校验：也就是理论力学、材料力学、机械传动的校验。一般来说，现在目前市场上，即使干了机械设计30年的工程师都未必会去“校验计算”！因为太麻烦、或者根本不会、都“还给老师了”！即使会的，校验一个小小的“弹性计算”，就花了一天，那么一台设备那么多项目，光研发不就需要“一年”？市场要求根本不允许！

⑥　1年的对于电机的性能，传感器的性能、加热性能、制冷性能、测量传感器性能。。。。。。等等的充分的了解，只能知道能不能完成计划的要求。这些光靠电气工程师是无法完成的。这些需要花大量的时间和精力去查阅资料。

⑦　2年组装与调试机器的能力。组装机器不是简单地“拧螺丝”！很多精度除了零件的设计与加工精度，还是需要靠组装“调”出来的！“日本三菱慢走丝”等精密设备在组装的时候要“绑定”很多个仪表去测量、去校准呢？他们不一样用了很好的日本的丝杆、滑轨等高精度标准件吗？如果他们没有这些经验，将导致任何高级“组装师”都无法调试出来，因为他没有给后面的调试提供“必要许可条件”！

⑧　1年对于不同“产品工艺制程参量”分析与调节经验：有的时候影响“产品品质”的，有多大5个以上的参量在影响，好像一样“多元函数”，那么调节的时候哪个是主要的呢？哪个是次要的？哪个是第一阶层的？哪个是第二、第三阶层的？有没有调节的范围？到底多少合适呢？这些都要设计师去“考虑的”。有的时候没有样机的存在，都无法获取这些参量的主次、先后、多少？还有合适的调节范围和精度。譬如：实际需要5N的压力，那么你提供的调节范围是0~10N比较合适，0~100N就不合适，因为0~100N的范围就会和“收音机的频道”一样，很难调出来。但是您不实机测试，您怎么知道是5N呢？不是15N呢？所以这种环境需要能够同时匹配0~10N和0~100N两种调节方式以供切换选择。

三、非标自动化设备对于电气工程师的要求：

a.   必须对于传感器和各种控制模块的性能“理解透彻”！

b.   对于布线要求要非常透彻。很多人只对“整齐”关注，其实布线里面有太多学问。有很多电气工程师都只会“简单布线”，最后导致伺服电机信号、传感器器的数据采集严重失真，那么最后的机械性能当然大幅下降。而且要会查找问题，和解决问题。不能彻底解决的问题，也要把影响压缩到可以接受范围。

c.   必须和机械设计师一样，对于“产品的制程工艺”非常理解深刻，知道哪些是封闭循环，哪些是链接循环？哪个是先，哪个是后？采集哪些信号不会出现BOG？哪些参量需要设置为可变调节参量？哪个是主要的呢？哪个是次要的？哪个是第一阶层的？哪个是第二、第三阶层的？有没有调节的范围？到底多少合适呢？这些都要电气工程师配合机械设计师去“考虑的”。

d.   由于电气配线和软件，每个电气工程师的习惯都不同，这就造成了这个设备的调试与维护只能由这个工程师去做，如果第二个电气工程师接手，理同之前电气工程师的配线与软件，其难度超过重新写程序。鉴于人才流动实际频繁状况，将给企业带来“灾难”，设备的供应方和采购方将“同时受灾”！

e.   工程师不但要会数据采集、技术、PID输出等，还有会解决干扰失真。解决干扰失真是很需要经验和各种知识的，比正常做难多了。

f.   对于一些有“智能工厂”要求，需要数据“共享”。这样电气工程师还必须熟练“串口通信”并且构建串口网；大一点的设置CC-LINGK网络；再大一点的构建“ENET以太网”，这三种网络的设置和编程规划都不是一样的。这是一般市场上电气工程师做不到的。因为学会这些不但要把光一种品牌就需要把高80厘米的书本叠“啃烂”，而且要有实际的设备去验证。这些都是要自学的，因为（680/天的学费+上海的住宿费）想必没有人能够承担得起的。一般人没有这种耐心、恒心，而且还需要实物条件的去验证，这些东西都要花不少钱才能够建立。能够做到的电气工程师一般都是高薪。如果遇到不同品牌的模块，更是难上加难。谁愿意花大量的时间去学习和验证呢？

g.   特别提示：需要对已经存在的自动化设备联网改造是很难的！因为每个品牌的模块规范都不是一样的，通过其他工程师编辑以后，每一个“寄存器”里面的数