前言：很多人將機械設計想象成“搭樂高積木”、當成“游戲里面的建筑”，似乎學會了3D繪圖軟件就可以完成所謂的設計了。這個想法當危險！這種想法會帶著采購以及很多自動化設備的同行“乘著豪華轎車卻過著腐朽的木板橋”，隨時有翻車的危險。

采購們正向思考提出要求好比“導數”那么容易，但是實際的機械系統設計堪比“積分”那么復雜。

一個好的機械方案必須克服諸多風險和難點，進行諸多的科學實驗驗證和嚴謹的數學計算考核，并且在此基礎上進行合理而不繁瑣的設計，過關斬將，才能算完成了第一步------設計。

作為一個沒有風險、穩穩掌控進程的采購者，您必須獨具慧眼----和找對象一樣，了解后才能找到你真正想要：

一、非標自動化設備對于機械設計的要求：

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、彎曲、扭曲、晃動、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。所以一個好的設計，設計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”，否則機器精度就是一句“空話”。

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

4.   組裝誤差。

a)   所有的組裝都會存在和理想位置的偏移誤差。

b)   現在許多人將組裝看作“擰螺絲”，多么低級！

c)   為什么“日本三菱慢走絲”等精密設備在組裝的時候要“綁定”很多個儀表去測量、去校準呢？他們不一樣用了很好的日本的絲桿、滑軌等高精度標準件嗎？

d)   精確組裝好比“校準一把狙擊槍到1環”，由于受到測量儀器、許可空間、調節幅度、組裝者技術水平的影響，要校準到一定的精確目標是很難的，有時甚至都無法調出來。有時即使調出來了，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。在電子行業也會碰到類似的問題，主功能電路不多，但是為了維持主功能電路的性能，往往會增加很多外圍配套、保護、隔離電路，使得整個系統相當復雜，但是往往必須要配備。

5.   連接松動。僅僅鎖螺絲型的機械連接，在運動中受到來回的作用力以后，必定會出現螺絲松動，也就是導致位置偏移。

6.   傳動的選擇。所有機械傳動都受到原理、制作條件、使用條件的限制，傳動精度都只能達到一定范圍，需要謹慎選擇，一旦選擇錯誤就等于設計失敗。

a)   力在變化、扭矩在變化、移動速度在變化、轉速在變化……

b)   力太大或者太小、扭矩太大或者太小、移動速度太大或者太小、轉速太大或者太小、電機動力太大或者太小、需要調節的但是調節范圍不匹配。。。。

c)   空間的沖突撞擊、干涉，調節與修理部方便，換零件不方便。。。

d)   輸出的力、速度、扭矩的浮動精度是否達到計劃要求。。。。。。

e)   機構的承受能力與壽命。受到了計劃中的力、速度、摩擦，與計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)   產生了討厭的彎矩、卡死、變形、振動、晃動、噪音、溫度、潤滑劑揮發、人工傷事故的風險、其他必須附加的條件。。。。。。

7.  模塊標準件的選擇與布局：

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

b)   由于受到當今材料和制造工藝的局限性，為了滿足比較高的要求，必須設計復合功能的機構，才能得以獲得很好的要求。在一些德國等發達國家的機械設計上往往存在這種“經典”的設計，能夠在有限的材料和制造工藝的約束條件下，發揮最大的優勢。這也是一臺設備能不能成功的關鍵原因，很可惜只有極少工程師有這個水平，特別在中國！

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

8.   故障率。

a)   很多人一直認為:“配置高，性能就好”,但是非標自動化不是組裝電腦！電腦有公共通訊協議，即插即用！而機械就不是！設計不合理，等于將“昂貴的坦克引擎”裝在“二輪板車”上，您說性能如何？

b)   越是復雜的機構與設計不合理，故障概率越高，好的機械結構必須精簡。

c)   非標設備的故障率是一個沒有參數的“指標”，只能結構相比較更好，故障肯定相對比較少，沒有絕對值！即使給得出來，也是一個“估值”，或者說是一個計劃目標值。在設計師水平不同的條件下，此“估值”有太多的水分和不確定性。

d)   在樣機沒有出來之前，一切“指標參數都是空談”！非標機器有別于于“多代化汽車類的標準機器”，標準機器設備才能夠取得各種“指標參數”。

9.   既要機械性能，還兼顧與“產品的制作工藝”的匹配程度：

a)   機械性能：在受力、長期受磨損、沖擊振動下，還能保持計劃應該有的剛性、軌跡精度、小的間隙晃動量、位置沒有松動飄移；

b)   與產品的制作工藝相匹配的程度：利用機械動作，達到“產品工藝制程”的目的，但是任何機械結構都不是完全與您要的“產品制程”完全匹配的，機械設備在產品的制作中起到“工具”的效果。

i.   事實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，在使用的時候，必定會造成不小心割傷人皮膚的缺陷。

ii. 由于“產品制程工藝”非常廣泛，又有幾個機械設計師知道？又有幾個設計師能夠“深深地理解和參透”這些工藝？如果不“理解更不能參透”怎么能設計出與產品的制作工藝相匹配的機器呢？

10. 對于一些物理量的分析和實現：

a)   物理的分析與實現需要具有機械知識和電氣軟件知識綜合都能的人才能做到。可惜這兩個“職業”沒有人都會。

b)   很多人認為機械運動是個簡單的過程。曾經接觸的一個高管，快50歲了，有些“豐富的機械經驗”。開口引進了德國某某品牌的機器，兩三百萬。。。。。他其中的一個小小的要求：“你只要給它一個恒定的力，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？您看哪一個點呢？

c)   每個人手里都有一個高科技：Iphone 手機!使用者能夠代表設計者一樣高水平嗎？

d)   我也舉個簡單例子：你們知道手運動有幾種最基本的模式嗎？趨向恒力，趨向終點位置，趨向軌跡，趨向恒速；那既然有恒的，那必然還有變的，還有復合的。還有誤差和振動指標，簡單嗎？這個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？這個就是中國機器人一直造不好的原因。

11. 非標自動化的集成難度。

a)   集成的非標自動化生產設備（把各種不同“產品制造工藝”的單工位設備集成為一臺大的綜合功能設備）上，其難度好比把世界各地的植物種到同一塊田中那么難！因為每一個單工位生產設備的作業條件都不是一樣的，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：產品的初始空間狀態、作業空間狀態、完成空間狀態、作業功能順序、換位煉膠、換位連接時候的狀態精度保持；機構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、氣管的經過，電機散熱不好導致燒毀；由于液體的存在，影響電線、電機的短路、傳感器信號采集錯誤；由于力的存在，機械變形影響其他工位。由于需要特殊性能，材料有時候滿足了主要條件，但是滿足不了輔助條件，還有壽命。

12. 三維模型糾錯（修改進化），根據計算或實際狀況，修改15次以上才能成功。如果三維模型不能反復修改、不測試也不會理論計算，那失敗早注定了！

二、非標自動化設備對于機械設計師的要求：

a)   有很多設計師都會拿著某些電子圖檔和你講這是他以前設計的項目，好像很高大上。且不說私自“復制原單位知識產權財產”這樣的行為人品怎么樣，真的是他設計的嗎？這個項目真的能用嗎？

b)   有很多設計師也會拿著在“某某大公司”上班的經歷說自己很厲害，真的很厲害嗎？因為大型企業里面的工程師在專機對應是能力是可以的，因為他幾乎天天在面對和調節這些設備；但在非標設備開發上面怎么可能積累很多的技術？大型非標設備設計根本不可能，因為哪個生產型的企業里面有很多的測試設備供非標測試使用？即使有，他們也不會去做測試。一般他們都很“注重生活品質”，怎么可能那么拼？一臺好的設備，不是靠坐空調底下舒服的辦公室內看著手機搜著網絡完成的！

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

d)   非標自動化設備對于機械設計師的一般要求是兢兢業業14年，滿足要求的寥寥無幾，現狀是“自行車都不會修的人在設計非標設備”：

①　2年的零件制作經驗：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。否則機器精度就是一句“空話”！

②　1年維修各種機械設備的經驗，越豐富越好。

③　2年的三維軟件“駕馭”能力；必須對三維設計軟件非常熟練，能夠快速地完成三維模型反向設計、反復地快速修改、出具工程圖、選擇合理公差、選擇合理材料以及相關熱處理和表面處理。

④　3年對于機械結構與“產品的制程工藝”的匹配程度的測試，這個項目需要工程師對于各種“產品的制程工藝”“深深理解并且參透”？由于“產品制程工藝”非常廣泛，又有幾個機械設計師知道？又有幾個設計師能夠“深深地理解和參透”這些工藝？如果不“理解更不能參透”怎么能設計出與產品的制作工藝相匹配的機器呢？

⑤　2年機械風險環節進行校驗：也就是理論力學、材料力學、機械傳動的校驗。一般來說，現在目前市場上，即使干了機械設計30年的工程師都未必會去“校驗計算”！因為太麻煩、或者根本不會、都“還給老師了”！即使會的，校驗一個小小的“彈性計算”，就花了一天，那么一臺設備那么多項目，光研發不就需要“一年”？市場要求根本不允許！

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

⑦　2年組裝與調試機器的能力。組裝機器不是簡單地“擰螺絲”！很多精度除了零件的設計與加工精度，還是需要靠組裝“調”出來的！“日本三菱慢走絲”等精密設備在組裝的時候要“綁定”很多個儀表去測量、去校準呢？他們不一樣用了很好的日本的絲桿、滑軌等高精度標準件嗎？如果他們沒有這些經驗，將導致任何高級“組裝師”都無法調試出來，因為他沒有給后面的調試提供“必要許可條件”！

⑧　1年對于不同“產品工藝制程參量”分析與調節經驗：有的時候影響“產品品質”的，有多大5個以上的參量在影響，好像一樣“多元函數”，那么調節的時候哪個是主要的呢？哪個是次要的？哪個是第一階層的？哪個是第二、第三階層的？有沒有調節的范圍？到底多少合適呢？這些都要設計師去“考慮的”。有的時候沒有樣機的存在，都無法獲取這些參量的主次、先后、多少？還有合適的調節范圍和精度。譬如：實際需要5N的壓力，那么你提供的調節范圍是0~10N比較合適，0~100N就不合適，因為0~100N的范圍就會和“收音機的頻道”一樣，很難調出來。但是您不實機測試，您怎么知道是5N呢？不是15N呢？所以這種環境需要能夠同時匹配0~10N和0~100N兩種調節方式以供切換選擇。

三、非標自動化設備對于電氣工程師的要求：

a.   必須對于傳感器和各種控制模塊的性能“理解透徹”！

b.   對于布線要求要非常透徹。很多人只對“整齊”關注，其實布線里面有太多學問。有很多電氣工程師都只會“簡單布線”，最后導致伺服電機信號、傳感器器的數據采集嚴重失真，那么最后的機械性能當然大幅下降。而且要會查找問題，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.   必須和機械設計師一樣，對于“產品的制程工藝”非常理解深刻，知道哪些是封閉循環，哪些是鏈接循環？哪個是先，哪個是后？采集哪些信號不會出現BOG？哪些參量需要設置為可變調節參量？哪個是主要的呢？哪個是次要的？哪個是第一階層的？哪個是第二、第三階層的？有沒有調節的范圍？到底多少合適呢？這些都要電氣工程師配合機械設計師去“考慮的”。

d.   由于電氣配線和軟件，每個電氣工程師的習慣都不同，這就造成了這個設備的調試與維護只能由這個工程師去做，如果第二個電氣工程師接手，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。鑒于人才流動實際頻繁狀況，將給企業帶來“災難”，設備的供應方和采購方將“同時受災”！

e.   工程師不但要會數據采集、技術、PID輸出等，還有會解決干擾失真。解決干擾失真是很需要經驗和各種知識的，比正常做難多了。

f.   對于一些有“智能工廠”要求，需要數據“共享”。這樣電氣工程師還必須熟練“串口通信”并且構建串口網；大一點的設置CC-LINGK網絡；再大一點的構建“ENET以太網”，這三種網絡的設置和編程規劃都不是一樣的。這是一般市場上電氣工程師做不到的。因為學會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”，而且要有實際的設備去驗證。這些都是要自學的，因為（680/天的學費+上海的住宿費）想必沒有人能夠承擔得起的。一般人沒有這種耐心、恒心，而且還需要實物條件的去驗證，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。誰愿意花大量的時間去學習和驗證呢？

g.   特別提示：需要對已經存在的自動化設備聯網改造是很難的！因為每個品牌的模塊規范都不是一樣的，通過其他工程師編輯以后，每一個“寄存器”里面的數