——制造自動化的概念和意義

1.制造自動化的概念

顧名思義，“制造自動化”首先與“制造”、“自動化”有關(guān)。人們一般傳統(tǒng)地將“制造”理解為產(chǎn)品的機(jī)械加工過程或機(jī)械工藝過程。例如Longman詞典對“制造”（manufacture）的解釋為“通過機(jī)器進(jìn)行（產(chǎn)品）制作或生產(chǎn)，特別是適用于大批量生產(chǎn)”。隨著人類科學(xué)技術(shù)及生產(chǎn)力的發(fā)展，“制造”的概念和意義已經(jīng)在“范圍”和“過程”兩個方面大大拓展。范圍方面，制造所涉及的工業(yè)領(lǐng)域遠(yuǎn)非局限于機(jī)械制造，而是包括了機(jī)械、電子、電器、五金、化工、輕工、食品、醫(yī)藥、軍工等國民經(jīng)濟(jì)的大量行業(yè)。

過去，人們將制造自動化理解為以機(jī)械的動作代替人力操作，自動地完成特定的作業(yè)，這實(shí)質(zhì)上是指用自動化代替人的體力勞動。隨著電子和信息技術(shù)的發(fā)展，特別是隨著計算機(jī)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，制造自動化的概念已擴(kuò)展為用機(jī)器（包括計算機(jī)）不僅代替人的體力勞動而且還代替或輔助腦力勞動，以自動地完成特定的作業(yè)。今天，制造自動化具有更加寬廣和深刻的含義,包括以下幾方面：

1）在形式方面，制造自動化包括3個方面的含義：

代替人的體力勞動；

代替或輔助人的腦力勞動；

制造系統(tǒng)中人、機(jī)器及整個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、管理、控制和優(yōu)化。

2)在功能方面，制造自動化代替人的體力勞動或腦力勞動僅僅是制造自動化系統(tǒng)功能的一部分。制造自動化的功能是多方面的，已形成一個有機(jī)體系，可以用一個簡稱為TQCSE的模型來表示，其中T表示時間（time），Q表示質(zhì)量（quality），C表示成本（cost），S表示服務(wù)（service），E表示環(huán)境友善性（environment）。

3)在范圍方面，制造自動化不僅涉及具體生產(chǎn)制造過程，而且涉及產(chǎn)品生命周期的所有過程（包括服務(wù)）。正因?yàn)橹圃斓姆秶浅V，各種產(chǎn)品的制造過程按工藝性質(zhì)的區(qū)別又可以分為機(jī)械加工、裝配、檢測、包裝等各種工序，因此制造自動化又包括機(jī)械加工自動化、裝配自動化、包裝自動化等各種門類。

2.制造自動化的意義

1）大幅提高勞動生產(chǎn)率

機(jī)器自動化生產(chǎn)能夠大幅提高生產(chǎn)效率及勞動生產(chǎn)率，也就是單位時間內(nèi)能夠制造更多的產(chǎn)品，每個勞動力的投入能夠創(chuàng)造更高的產(chǎn)值；而且可以將勞動者從常規(guī)的手工勞動中解脫出來，轉(zhuǎn)而從事更有創(chuàng)造性的工作。

2）產(chǎn)品質(zhì)量具有高度重復(fù)性、一致性

由于機(jī)器自動化生產(chǎn)中，裝配或加工過程的每一個動作都是機(jī)械式的固定動作，各種機(jī)構(gòu)的位置、工作狀態(tài)等都具有相當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性，不受外部條件的影響，因而能保證裝配或加工過程的高度重復(fù)性、一致性。同時，機(jī)器自動化生產(chǎn)能夠大幅降低不合格品率。

3）產(chǎn)品精度高

由于在機(jī)器設(shè)備上采用了各種高精度的導(dǎo)向、定位、進(jìn)給、調(diào)整、檢測、視覺系統(tǒng)或部件，因而可以保證產(chǎn)品裝配生產(chǎn)的高精度。

4）大幅降低制造成本

機(jī)器自動化裝配生產(chǎn)的節(jié)拍很短，可以達(dá)到較高的生產(chǎn)率，同時機(jī)器可以連續(xù)運(yùn)行，因而在大批量生產(chǎn)的條件下能大幅降低制造成本。但自動化生產(chǎn)的初期投入較大，如果批量不大，使用自動機(jī)械的生產(chǎn)成本則較高，因此，自動機(jī)械一般都是使用在大批量生產(chǎn)的場合。

5）縮短制造周期，減少在制品數(shù)量

機(jī)器自動化生產(chǎn)使產(chǎn)品的制造周期縮短，能夠使企業(yè)實(shí)現(xiàn)快速交貨，提高企業(yè)在市場上的競爭力，同時還可以降低原材料及在制品的數(shù)量，降低流動資金成本。

6）在對人體有害、危險的環(huán)境下替代人工操作

在各種工業(yè)環(huán)境中，有一部分環(huán)境是有害的，如粉塵、有害有毒氣體、放射性等，也有部分環(huán)境是人類無法適應(yīng)的，如高潔凈的環(huán)境、嚴(yán)格的溫度、濕度、高強(qiáng)度、高溫、水下、真空等，上述環(huán)境下的工作更適合由機(jī)器來完成。

7）部分情況下只能依靠機(jī)器自動化生產(chǎn)

目前，市場上的產(chǎn)品越來越小型化、微型化，零件的尺寸大幅減小，各種微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）迅速發(fā)展，這些微型機(jī)構(gòu)、微型傳感器、微型執(zhí)行器等產(chǎn)品的制造與裝配只能依靠機(jī)器來實(shí)現(xiàn)。雖然制造自動化是制造業(yè)目前和今后的必然發(fā)展趨勢，但人工生產(chǎn)的不足與機(jī)器自動化生產(chǎn)的優(yōu)勢是相對的，這并不是說人工生產(chǎn)一概不好或機(jī)器自動化生產(chǎn)一定都好。機(jī)器雖然具有高效率、高精度等一系列優(yōu)勢，但只具備有限的柔性和一定的邏輯推理能力，而人具有很高的柔性和卓越的思維預(yù)測能力，因此在追求制造高度自動化的同時，仍然離不開人類的獨(dú)特作用，機(jī)器的使用過程需要與人類的智力相結(jié)合，人與機(jī)器相輔相成。工程經(jīng)驗(yàn)也表明，在很多情況下，人工操作與機(jī)器自動化生產(chǎn)并存的混合模式恰恰是一種最經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)模式。在部分情況下，例如在自動化裝配中，某些零件的形狀不適合采用自動化裝置自動送料，或者說，即使要實(shí)現(xiàn)自動化送料，相關(guān)的裝置在結(jié)構(gòu)上會非常復(fù)雜、成本特別高，在此情況下就可考慮采用人工送料，如果一味要實(shí)現(xiàn)制造自動化，可能設(shè)計制造自動機(jī)械的成本會非常高，而采用人工來完成部分或全部工作，既不會存在質(zhì)量方面的困難，成本又非常低廉。