机械自动化设备优化分析_0

机械自动化设备优化分析

机械自动化生产的本质和目标在于加速产品的加工和生产效率；并减少人力资源和金钱资源的投入，这极大符合了现代化工业生产的需求和趋势。本文首先对机械自动化技术的发展趋势进行论述，说明对机械自动化设备的研究和优化的必要性；以杭州永创公司的自动包装机为对象，进行生产环节和机械系统的优化分析研究，总结出一套完整的优化流程，为机械自动化设备的优化问题提供一定的参考。

标签：机械自动化；优化；自动包装机

1 绪论

随着科学的进步和经济的发展，人们在探索高效、稳定的发展途径的同时，越来越关注对于先进技术和设备的应用，尤其在工业生产方面，无论是关乎国家安全的重工业，还是民众生计的轻工业，机械自动化设备的应用越来越广泛。机械自动化技术的水平优劣直接决定了机械制造业的发展程度，也能够直接促进了国民经济和社会发展。

2 多目标方法配置优化

本文依托杭州永创公司生产自动包装机设备，对其进行多目标的分析和优化。

2.1 算法提出

實际的机械自动化生产过程是由各个部件构成了一个复杂完整的生产系统来完成。在分析过程中，既要在把握细节，同时重视整体。若在某一作业阶段出现“断链”或者配置不合理，则大大影响了生产效率，具体表现为某些环节出现“机械设备拥塞”，而另一些环节出现“机械设备脱节”；而在一个生产环节上，若配合不妥，同样会出现生产连贯性欠佳的缺陷。因此需要在生产设备优化问题中采用以灵敏度为主要参数的优化方法，执行过程中，基于灵敏度分析的生产设备优化配置方案也将转化为关于生产周期、生产成本等多目标的优化问题来解决。

2.2 数学模型

3.3 数值求解

在函数的求解过程中，为减少计算过程，降低计算难度，本文采用线性加权法进行。诸如生产周期、生产成本等多目标的优化，可通过数学方法进行处理，本文将对其做无纲量化处理。这样，基于多目标优化的自动包装机生产配置模型经过加权处理后，求解模型如下所示：

其中：C表示生产成本；N表示种类；T（N）表示生产周期；Y表示目标函数线性加权之和。将求解结果充分结合生产环节中的限制和实际条件，罗列出相关的可能情况，并逐一排除选优。在各个优化方案中进行选择，主要为增加生产投入，不但缩短了生产周期，还使经济效益获得提高。

3.4 可行性分析

对多目标优化法与灵敏度分析法的一致度问题对比分析。从根本上讲，多目标函数的确立是在灵敏度分析法的基础上进行的；从灵敏度角度来考虑：

Y2-Y1=k1（C2-C1）-k2（T2-T1）（6）

经过分析计算，无论2、1取何值，两种方法的结果均一致。这也表明上述的生产线优化方法具有一定的可行性。

3.5 工程实例

3.5.1 设备描述

本文以某公司生产的自动包装机为例。包装机的主要功效是是塑料带紧贴产品表面，保证产品在运输、贮存和使用过程中不会发生散落，并且外形美观。该设备能够将打包带缠绕产品并对其进行包装，在两端通过热效应熔融处理使其收紧，广泛应用与香肠包装、火药包装等。在生产包装过程中，各个环节包括控制器、控制键、机械手、轨道及支架等部件的合理工作，直接影响到其工作效率。

3.5.2 优化结果

在针对某一型号的自动包装机经过上述的分析和优化后，考虑到生产成本、周期和实际的生产限制因素，其部分参数如表1所示。

4 设计优化

上述内容针对自动包装机进行生产环节优化，除此之外，在自动包装机本身的机械结构使用过程中，也需要分析和优化，以增加额定强度，提高工作寿命。

4.1 数学模型分析

包装机的工作装置和机械结构包括轨道和夹紧设备，因此需要进行受压分析和推向力的分析。

4.2 数学模型建立

经过空间解析，可列目标函数如式（7）所示：

边界约束函数可根据三维坐标空间和运动轨迹进行限制：

4.3 性能约束

机械结构的性能约束根据机械手抓紧产品的过程分析，可表述如公式（8）所示：

4.4优化结果

经过求解优化，并根据实际的生产情况，其框架尺寸可确定，同时也不难推算推力的应力范围。

5 结束语

机械自动化生产对于我国的经济发展和国民需求具有重要意义，而通过以某公司所生产的自动包装机为例，在经过上述的论述和分析，执行了生产优化和自身的机构优化，其结果对于机械自动化生产设备的效率提高具有一定的可行性和推动作用。可以说，本文对于生产设备优化问题的进一步研究提供了借鉴。

参考文献

[1]郭飞，王玉梅.机械自动化的发展探索[J].工业技术，2011（31）.

[2]张伟波，张勇.基于多目标优化的施工机械设备优化配置方法研究[J].水力发电，2003（9）.