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机械自动化方案的工程化设计涉及的面很宽，要考虑的因素也很多。本书以提高工业自动化工程师工程化设计的能力为目标，针对现代机械制造业的实际需求，以机电软一体化为核心，阐述机械自动化方案设计的方法与步骤。对于如何创建高效而且富有竞争力的机械自动化设计方案，将结合工程实践案例，着重介绍四个方面的内容。

 1.基于精准测算的自动化硬件配置方案

  机械自动化方案指由控制系统、人机界面以及运动系统所构成的方案。由于机电一体化硬件配置Zui核心的问题是运动系统与机械本体的融合与协调度，所以本书重点介绍伺服驱动控制、减速器以及电动机的硬件配置方法。

  运动系统参数如何选定一直是困扰自动化工程师的问题。在实践中，人们往往类比同样或类似型号的机器上已经使用的运动系统，根据其额定数据进行模仿设定，却不知其所以然。这其实是很致命的设计习惯，是“差不多”文化的折射。因为运动系统如果选得过小，轻则机械装备达不到设定的性能指标，重则须更换系统，造成浪费运动系统如果选得过大，也就是设计裕量过大，会导致机械造价过高，能耗过大。即使运动系统的大小合适，其中也有一个驱动控制、减速器以及电动机的相互配合问题。如果它们配合不当，就会影响机械的精度或动态性能指标。

  在满足机械设备动态和静态性能指标的前提下，尽量压缩设计裕量，降低材料用量和成本，同时在精准计算仿真手段的支持下，使运动系统zuijia地适配机械本体，从而获得一个优化的配置方案。

  2. 方案模块化与标准化的规范

  以典型的PID(比例、积分、微分)调节器设计为例，如果PD调节器的算法在每一次应用中都要重新由项目工程师编写源代码，将造成工时的浪费和工作效率低下。如果将PID调节器的各种应用状态考虑周全，使其无论是对快速和大滞后的被控对象，还是对机械控制和过程自动化的回路调节都能适用，然后将各种算法及参数作为一个可以重复使用的模块进行封装，这样就可以显著地提高工程效率，避免无谓的人力资源的浪费。

  现实情况常常是一个团队中有众多的youxiu自动化工程师，他们有各自的风格和优势，但他们所创造的软件方案各有千秋，虽然在应用中没有问题，但不能相互兼容和借鉴。更有甚之，如果一个工程师离开公司，那么没有人能读得懂他的软件，这样，前期的投入将变得一文不值。

  针对团队和个人，设计并执行自动化方案的标准化规范是非常重要的。从软件的架构，到模块的接口定义，甚至到变量名称的定义都应该有一套详细的执行标准，使得一个团队的youxiu工程师们都遵循这些规范进行工作，那么，这个团队所产出的自动化方案将不仅具有长久的生命力，而且团队的工程效率将给企业带来强大的竞争力。

  3.基于数字化模型仿真的工程化设计手段

  汽车制造业之所以能够不断地提高汽车的性能价格比，其主要原因之一在于设计手段的改革。如果对设计每做一项改动或实验都要新制作一个样车，不仅会造成研发成本的高企，而且研发周期也将成为不可承受之重。HiL可以完美解决这个瓶颈。机械自动化方案的工程化设计也是如此。将机电系统的部分作为数字化的模型直接与自动化系统连接，可以直接测试和优化控制算法、验证设计改动是否合理，并无须为此生产样机，这种设计方法使得Zui终的样机一次性完成并能够达到满意的设计效果。这种设计手段的采用就是工程化设计的一次革命。

  作为自动化工程师，应该学会充分利用成熟的资源和先进的技术手段，以Zui短的时间、Zui低的成本设计出性能价格比zuijia的产品，这不仅是企业的需求，也是时代的要求。基于数字化模型的仿真手段，就是这样的一个设计捷径。

4. 工程化项目管理计书书

  工程化项目管理的目的就是使得一个项目能够利用有限的人力资源，在Zui短的时间内，高质量地得以完成，并使其具有传承性和借鉴性，同时Zui大限度地规避未来可能的风险，使企业获得Zui大的收益。

  项目管理对一个项目来说，要解决“做什么，谁来做，怎样做，什么时间完成，完成标准完成后的文档总结”等问题。项目管理的步骤是①需求分析②项目规划③项目团队的组建④角色分配以及沟通⑤监控机制的制定⑥项目的验收标准与验收⑦项目的文档总结。

  工程化项目管理的核心是解决如何提高工程化效率，如何培养自动化工程师的行为规范与素质。

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