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非标自动化设备开发流程是从需求分析到最终交付的系统性工程，核心是 “需求驱动设计、验证贯穿全程”，通常分为需求分析、方案设计、详细设计、加工装配、调试验收、交付售后6 个核心阶段，各阶段环环相扣且需多次迭代优化。

一、需求分析阶段（明确目标，避免方向偏差）

这是开发的起点，需把客户模糊需求转化为清晰、可量化的技术指标，是后续所有工作的依据。

1. 需求收集：

• 明确设备功能（如 “自动组装螺丝”“检测产品尺寸”“分拣不合格品”）；

• 确定核心参数（如生产效率≥50 件 / 分钟、合格率≥99.5%、适用产品规格范围）；

• 收集约束条件（如设备占地面积≤2㎡、供电 220V AC、环境温度 0-40℃、防尘等级 IP54）。

2. 需求确认：

• 输出《需求规格说明书》，明确功能、参数、验收标准、交付周期、成本预算；

• 与客户签字确认，避免后续需求变更导致返工。

二、方案设计阶段（整体框架，验证可行性）

基于需求设计设备的整体架构，重点解决 “能不能做、怎么做” 的问题，需兼顾技术可行性和成本可控性。

1. 方案构思：

• 确定设备核心工作原理（如 “视觉定位 + 机器人抓取”“凸轮机构 + 气缸驱动”）；

• 规划设备布局（如流水线式、转盘式、单工位式），明确各模块功能（如送料模块、加工模块、检测模块、分拣模块）。

2. 方案验证：

• 对关键技术点做可行性测试（如 “用视觉相机测试产品定位精度是否达标”“用小样机验证核心动作可靠性”）；

• 评估成本（初步估算机械件、电气件、软件开发的成本，是否在预算内）。

3. 输出文件：

• 《方案设计报告》（含设备布局图、核心原理说明、成本估算、周期规划）；

• 简单的 3D 总装示意图（示意各模块位置关系，无需细节）。

4. 方案评审：

• 组织客户、机械工程师、电气工程师、软件工程师评审方案，确认后进入下一阶段。

三、详细设计阶段（拆分细节，出可执行图纸 / 代码）

将方案设计的 “框架” 拆分为具体的机械、电气、软件细节，输出可直接用于加工、采购的文件，是开发的核心环节。

1. 机械详细设计

• 3D 建模：用 SolidWorks、UG 等软件设计所有机械零件（如支架、导轨、夹具、传动机构），并完成总装图（标注零件配合关系、安装尺寸）；

• 2D 工程图：将 3D 零件图转化为 2D 图纸，标注尺寸、公差、材料（如 45 钢、铝合金 6061）、表面处理（如镀锌、阳极氧化），用于零件加工；

• 选型清单：确定外购件型号（如气缸选 SMC/CKD、导轨选 THK/HIWIN、电机选台达 / 松下），输出《BOM 表（物料清单）》。

2. 电气详细设计

• 电气原理图：用 AutoCAD Electrical、EPLAN 绘制电路图，包括动力回路（电机、电源）、控制回路（PLC、传感器、驱动器）、信号回路（通讯接口），标注元件型号（如 PLC 选西门子 S7-1200、传感器选基恩士）；

• 电气布局：设计电柜尺寸、内部元件布局（如 PLC、开关电源、驱动器的安装位置），绘制电柜布置图；

• 接线表：输出《I/O 分配表》（明确 PLC 输入输出对应传感器 / 执行器）、《接线端子表》（方便后续接线）。

3. 软件设计

• 控制逻辑编写：根据设备动作流程，用 PLC 编程软件（如 STEP 7、GX Works3）编写程序（如送料→定位→加工→检测→分拣的时序控制）；

• 人机界面（HMI）设计：用 WinCC、昆仑通态等软件设计操作界面，包含 “手动 / 自动模式切换”“参数设置”“故障报警显示”“生产计数” 等功能；

• 通讯配置：若涉及多设备联动（如 PLC 与伺服驱动器、视觉系统通讯），配置 Modbus、Profinet 等通讯协议。

4. 输出文件

• 机械：3D 总装图 / 零件图、2D 工程图、BOM 表；

• 电气：电气原理图、电柜布局图、I/O 分配表、接线表；

• 软件：PLC 程序、HMI 项目文件、通讯配置文档。

四、加工装配阶段（将图纸转化为实体设备）

按详细设计文件采购、加工零件，再完成机械装配和电气接线，是 “图纸落地” 的关键。

1. 采购与加工：

• 外购件：按 BOM 表采购标准件（如导轨、气缸、电机）、电气件（如 PLC、传感器）；

• 自制件：将 2D 工程图交给机加工厂家，完成车、铣、磨、焊接等加工（需抽检零件尺寸是否符合公差要求）。

2. 机械装配：

• 按 3D 总装图顺序装配：先装底座 / 支架，再装传动机构（如丝杆、同步带），最后装执行元件（如夹具、气缸）；

• 精度校准：用水平仪、百分表校准导轨平行度、丝杆同轴度，确保运动精度（如定位误差≤0.05mm）。

3. 电气装配：

• 电柜布线：按电气原理图和接线表，在电柜内安装元件（固定 PLC、开关电源），并完成接线（动力线用粗线、信号线用细线，避免干扰）；

• 外部接线：连接设备上的传感器、电机、按钮等，确保接线牢固且与 I/O 分配表一致。

五、调试验收阶段（验证功能，满足客户需求）

通过分模块调试和整体调试，解决设计、装配中的问题，最终按《需求规格说明书》验收，是 “验证成果” 的核心。

1. 分模块调试：

• 机械调试：手动推动各运动部件，检查是否卡顿、异响，确认行程、限位是否正常；

• 电气调试：单独测试各传感器（如光电开关是否能检测到产品）、执行器（如气缸伸缩是否顺畅、电机转动方向是否正确）；

• 软件调试：先测试手动模式（如手动控制气缸伸缩、电机启停），再测试自动模式（单步运行→连续运行，观察逻辑是否正确）。

2. 整体联调：

• 模拟实际生产场景，用客户提供的产品进行全流程测试（如送料→加工→检测→分拣）；

• 优化性能：若生产效率不达标，调整加减速时间、运动速度；若合格率低，校准定位精度、优化检测算法。

3. 客户验收：

• 按《需求规格说明书》逐项验证（如生产效率、合格率、尺寸精度）；

• 客户现场试用设备（通常试运行 1-2 周），解决试用中出现的问题；

• 双方签字确认《验收报告》，设备正式通过验收。

六、交付售后阶段（保障设备长期稳定运行）

验收后需完成交付，并提供后续支持，是客户满意度的关键。

1. 交付资料：

• 技术资料：设备操作手册（含操作步骤、参数设置）、维护手册（含定期保养项目、易损件清单）、图纸（机械图纸、电气原理图）、软件备份（PLC 程序、HMI 项目）；

• 备件：提供易损件（如传感器、密封圈、皮带），方便客户后续更换。

2. 人员培训：

• 对客户操作人员培训：讲解设备开机、关机、日常操作、故障排查（如报警代码含义及处理方法）；

• 对客户维护人员培训：讲解机械保养（如导轨润滑、丝杆清洁）、电气检查（如接线紧固、元件更换）。

3. 售后支持：

• 提供保修期服务（通常 1-2 年，免费维修更换故障件）；

• 保修期后提供有偿维护（如上门维修、备件供应）；

• 收集客户反馈，若后续有功能升级需求，启动新一轮开发迭代。

总结

非标自动化设备开发是 “定制化 + 迭代式” 的过程，核心是前期把需求摸透、中期把细节做细、后期把调试做足。每个阶段需输出明确的文档，既方便团队协作，也能避免后期需求变更导致的成本增加。