随着我国社会经济的不断进步，制造业也得到了长足的发展。作为世界工厂的我国，在生产技术与设备的方面上也逐渐的从效率低下的人工生产线转变为集约程度高的自动化生产线。这样一来，生产效率与质量又促使自动化生产线不断的发展进步，而自动化生产线的安装以及调试的功能也在连续不断的开展着优化和完善的工作。
近些年随着我国公民生活水平的不断提高，人们的消费水平也在不断提高，这也增长了人们对汽车、家电等工业制成品的需求。而同样经济危机也同样在影响着人们的消费行为，促使现代工业改变传统的粗放型生产模式，而取代的则是自动化高效率的精益生产方式。现代的自动化生产方式不但提高了生产效率，也节约了人力成本，改善了劳动条件。现代精益生产、工业机器人以及电子控制技术的高端结合也促使了自动化控制技术更好的工业生产中展开。本文则通过实例简要介绍自动化生产线的设计过程，并对设计过程中可能产生的问题进行举例，分析，解决。
自动化生产线的整体是由十三个部分组成的。具体分为工料站、加工站以及装配站，另外还有搬运站、成品分拣站、变频器模块、电源模块、PLC模块，以及按钮模块和电机驱动器模块，还配备各种传感器等、最后还分配有电磁阀以及进出口的接口等等。通过这些部分，自动化生产线既可以进行生产的上料和加工过程，还能够完成分拣、装配以及运输的过程。
（1）根据产品的结构形式来确定生产线的传送方式及零部件的上下料方式。常用的主要有倍速链输送，皮带输送，转盘输送，滚轮输送，振动盘供料，机械手供料等；其次需要确定产品的分隔与换向，通常在工位上需要安装或检测零件时，对产品进行分隔且脱离传送并进行精确定位，以实现在没有其他外力干扰的情况下对产品进行装配、加工、检测。而产品的换向分为X、Y、Z三个自由度方向的变换，可通过转向气缸、分度盘、凸轮分度器及特定机械工装来实现旋转功能。分隔过程中由于各工位节拍不一致，会有等待现象，如果等待过长需要设计暂时存料的料垛。
（3）绘制气动原理图，确定各工位的举升、夹紧、直线运动、转动等方案后，需要依工作站的运行方式绘制气动原理图，对于举升等受重力因素影响或在紧急停电停气的情况下禁止工装运动的场合需要在气动元件进出气口增加气控单向阀，同样阀片需要选择三位五通中泄阀，这样可以避免在停电停气的情况下气动元件误操作造成危险。
（4）绘制现场工艺布局图，依照产品的生产工艺，确定产品装配的各工位后，需要依照现场情况合理布局各工位位置，绘制现场工艺布局，将各个工位有序的串联或并联到一起。同时需要依据客户需要布局现场气源气路、电控线槽等的走线方式，大致分为地面线槽布线和桥架上布线，需要计算气管、电线、线槽等的有效长度，在采购时通常需预留10%，以避免在实际生产过程中不能有效利用出现短缺。
工业生产中采用自动化生产线所生产的产品应当由足够大的生产数量，产品在设计以及生产工艺的方面，要保持前瞻性和稳定的特质，并且需要在一段期间中保持其特质。采用自动化生产线的技术就可以在大批量的工业产品的生产中减少工作人员的工作压力，降低工厂占用面积，稳定提高产品质量并且减少生产的必要成本。采用自动化生产可以有效的缩短生产周期，并且能够保证生产的均衡性，这样就比较有效的带来可观的经济效益。
美国着名的教育心理学家和杰出的教学设计理论家加涅提出“为学习设计教学”,意指是运用系统方法分析教学问题和确定教学目标,建立解决教学问题的策略方案、试行解决方案、评价试行结果和对方案进行修改的过程,是在教学之前对教学过程中的一切预先筹划、安排教学情境,以期达到教学目标的系统设计。现代教学设计突出以学生学习活动为中心,重视对学生学习心理的分析和研究,依据学生学习的规律设计教学活动,从而最大幅度地提高学生学习效率,促进学生科学素养的全面发展。
基于工作过程的课程设计以行动体系为基础,将学习领域转化为行动领域,让受训者经历完整的工作过程,在完成典型的具有综合性的工作任务过程中获取工作过程知识,解决“在工作中学习”和“在学习中工作”的问题。基于此理论确立课程设计的基本思想为:以实际岗位为参照,按照“校企合作、工学结合、专业教育与职业教育融通,工学交替、实境育人”的思路,根据专业职业岗位能力要求,以仿真工业现场——实训平台为载体,采用项目化教学,强调以工作任务为依托组织教学内容,以学生为主体开展教学活动,确立学生的中心角色和教师的主导作用,以服务专业能力的培养为中心。
通过开展电气自动化专业毕业生就业岗位的调研,并结合行业、企业和本地区对人才需求的状况,归纳出柳州铁道职业技术学院电气自动化技术专业首次就业岗位是自动化生产线的维修电工、调试员、机电设备维修员等,未来发展岗位是车间电气技术员、PLC程序设计员及系统维护技术骨干和班组长等基层管理者。以上职业岗位要求具有运行分析、故障检测、维修保养及编写整理技术文档、设备技术改造等专业技能。针对首次就业岗位和发展岗位工作任务分析,依据在实际工作中出现的频率、重要性,所能承载的知识、技能程度,确定本课程的典型工作任务是:机械设备的安装与调试、电气设备的规划与安装、传感器的安装与使用、气动回路的安装与调试、PLC程序的编制与调试、HMI(人机界面)的设计、设备故障的判断与排除等。
亚龙YL-335B自动生产线柔性生产线训练装置归纳、总结了现代生产线的技术特点,与实际生产情况十分接近,因此我们选用这两个装置作为教学载体,在课程教学中使学生具有安装如送料、加工、装配、输送、分拣等工作单元的技能,具备构成一个典型的自动生产线的机械平台并联机调试的技能;理解并掌握在系统中的气动控制技术、机械技术(机械传动、机械连接等)、传感器应用技术、PLC控制和组网、步进电机位置控制和变频器技术等实际应用,具备熟练运用这些技术的能力。
如图1所示,该课程设置了参观企业整体生产线工作过程、拆装调试亚龙335B自动线各工作站、联机调试亚龙221柔性生产线三大部分渐进学习。每一部分的教学学习目标和学习情境明确,课程教学载体由易到难,从简单拆装到气路连接,从硬件设计到软件实现,从机械控制到人机界面,激发学生的兴趣,让学生掌握技术的同时也对今后的就业岗位有所了解,增强学生学习的自觉性和责任感,实现技能提高与素质教育双赢。
实施过程中依照“任务、分析、制定、优化、实施、评价”六步工作方法组织教学,以行动导向法为主要教学方法,对不同的知识点综合运用引导文法、团队学习法、头脑风暴法、成果展示法、案例分析法、岗位体验法等各种恰当、有效的教学方法,引导学生独立思考,积极实践,促进学生自主学习,提高教与学的效果。项目以小组形式完成,每组4人为宜,在构成组员时,应把握学生的层次、不同个体的差异,即针对不同学生的个体特征与心理倾向,不同的知识基础与接受能力,将基础好、动手能力强、活跃的学生与相反的学生组合在一起。这样,既能保证项目活动按时完成,又有利于学生间互相交流,有助于专业较差学生的水平得到提高。
实施过程中,要做到“师生角色转换”,教师起发动、组织、协调、伴随作用,教师不能包办代替,而是应注重发挥学生的学习潜能及集体智慧,充分发挥学生的学习主动性,着重培养学生的能力,让学生有机会应用他们所学的知识解决实际问题;将真实的工作场所模拟到学习环境中,使学生感受到企业员工的身份,得以在其中进行自由探索、强调“协作学习”,学生在教师的组织和引导下共同讨论和交流,进行协商和辩论,先内部协商,然后再相互协商,强调信息资源的利用。为了使学生主动探索,教师必须为学生提供各种信息资源,包括各种类型的教学媒体和教学资 料,强调教学过程的最终目的是让学生获取工作知识、工作技能,而非完成教学任务。
课程成绩评定基于发展的教学评价观,包含过程性的考核和结果性的考核。过程性考核包含工作态度的评价、工作过程步骤与方法评价、知识的应用评价等。结果性考核包含项目所涵盖的应知部分的评价、应会部分的评价、项目工作中的问题记录和解决问题的方法、成果展示等。在过程性考核中,对每个学习任务中通过学生自我评价、团队评价、教师评价的方式进行,全面客观地评价学生在实施过程中的表现情况,注重学生答辩及讲演,提高学生语言表达与交流的社会能力;注重学生动手能力和实践中分析问题、解决问题能力的考核,对在学习和应用上有创新的学生应予特别鼓励。
计算机控制技术是基于计算机编程而实现的电子控制技术，其采用电子控制元件与计算机后台控制模块相对接，电子元器件就可按照计算机内置编程来完成相应的工作任务。与此同时，工厂中必须安装相应的自动化生产线，自动化生产线上集成了生产某种类产品所必需的各类机器设备，这些机器设备中都安装了电子控制元部件，自动化生产线上的流程实现了对接，在第一个流程开始工作之后，后面的流程就会形成相应的自动运转。这种自动化生产设备的设计比较复杂，需要安装很多电子元器件，这些元件有的是感应运作，有的是按照编好的程序运作，最终实现个流程的相互配合。而在智能自动化生产线中，其不仅可以按照既定的流程完成生产任务，还可以根有很多功能上的拓展，比如智能化的识别、调整、修复、挑拣、标注等功能，甚至是智能化的设计、改造功能。
(一)自动化生产线中的计算机控制设备结构及优化计算机控制技术实际上也是依托计算机硬件设备而实现的，所以在自动化生产线中需要相应的计算机总控后台及相应设备。在计算机控制设备的结构设计中需要计算机硬件设备、电路连接器、电子控制元件以及各类扩展单元。一般小型的自动化生产线的控制元件不会太多，相应的计算机控制设备也比较简单，但是大型的自动化生产线都有计算机总控后台，计算机总控后台也是专业设计生产的，并不是一台普通计算机就能够直接进行应用的。而在自动化生产线的不断优化发展中，计算机控制设备的结构以及所使用的配件也是在不断优化的。仅仅是从计算机控制设备的CPU来看，其就在不断更新换代，以提高计算机控制的效率。在智能化生产线的发展中，计算机控制设备也必须是智能化的构成，其可以进行更为强大的内部信息和程序处理，并能够对出现的问题作出自动化的分析和处理。
(二)自动化生产线中计算机程序设计及优化在由计算机控制的自动化生产线中可以按照既定的功能编程来完成每一步的生产任务，同时完成各类检测要求，现如今的自动化生产线执行效率高，出错率低。之所以能够实现自动化的生产，除了在机械设备上做出了相应的协调配合设计之外，最主要依赖的还是计算机总控设备，也就是计算机，其所具备的程序设计功能是支持和保障机械设备自动化运作的关键。在自动化生产线中所应用的计算机是可以进行编程的，其一般在出厂时就内置了各种生产程序，但是在实际应用过程中，其所具备的程序设计扩展功能可以实现自动化生产线功能的进一步拓展。而且现如今所使用的机械编程比计算机编程要简单一些，其有一些已经合成的编程控制模块，可以拿来直接应用，不需要再从头进行原始编程操作。对计算机程序进行优化可以从企业自动化生产线的工艺和功能要求方面来进行分析，从而提高生产效率。
(三)自动化生产线中控制总线的应用及优化计算机控制下的自动化生产线中需要由控制总线来进行连接，因为在计算机信息技术中的数据信息无法直接传输给机械设备来进行识别，必须要通过控制总线来实现数据信息和模拟信息之间的转换，从而让机械设备可以根据接收到的指令来完成相应的工作。一般在自动化生产线中总线从计算机控制系统中接出之后，连接到智能化远程的处理器以及变频器中，相应的机械设备上的就可以完成相应的操作。具体在总线应用中需要采用节约总线并提高数据传输效率的方案，从而提高总线控制的运行效率，中间配置上相应的转换设备以及测量，实现对各类机械设备的控制。
(四)自动化生产线中智能调试及自我修复技术的应用计算机控制的自动化生产线在发展过程中可以进一步实现生产过程中的智能调试以及自我修。