汽车制造行业发展要求设备的自动化、产品的批量化、人机结合的合理化、生产效率的最大化以及劳动强度的消减化，因此工业机器人应运而生。焊接机器人的应用在实践中提高了生产规模和产品品质，并使生产节拍大大提高。为了优化投资，我们就需要掌握机器人自动化生产线工艺设计方法。

一、工艺设计需要的输入条件

工艺设计需要输入条件，包括年生产纲领、年有效 工作日、生产班制、班有效工作时间、设备可动率以及装配的产品结构。
1、年生产纲领，指每年生产的产量，是有效的工作日生产的产量之和，以万辆为单位。需要注意的是每个有效的工作日的产量是一样的。年生产纲领是工艺设计的首要条件。年生产纲领来源于企业对车型产品的市场定位、市场预期。如果定位准确、预期准确，车型投 放市场后，生产产量就能满足市场需求。如果市场预期过于乐观，而市场实际反应平淡，就会供大于求，造成产能过剩和浪费，造成初期设备投资浪费；如果市场预期过于悲观，而市场实际反应热烈，就会供不应求，造成产能不足。所以深入的市场调研和准确的市场预期非常关键。当然根据市场实际情况，年生产纲领是需要及时调整的。需要注意的是，年生产纲领不同于年生产产量，前者是一个设计输入的数据，后者是一年的实际生产量，不作为设计输入。
2、年有效工作日，指除去国家法定节假日剩余的时间。
3、生产班制，指1个工作日是24小时内，安排几个班进行生产，通常有两班制、三班制。
4、班有效工作时间，指在一个班次计划用于生产 的时间，以分钟为单位。
5、日有效工作时间，一日24个小时中，计划用于生产的时间，以分钟为单位。这个与班次和班有效工作时间有关。因为每个班次的员工都需要休息、吃饭等，一般日有效工作时间达不到1440min (24h x 60min/h) 我们按照下表计算日有效工作时间。
6、设备可动率，设备开动的实际时间与计划时间的比率，反映的是设备停机情况，有效工作时间利用的效率。指生产线各类设备的综合可动率，不是指某台设备自身的可动率。一般手工线设备数量少，设备可动率按照90%计 算，而自动线由于自动化设备数量多，生产线出现停机的概率大，所以设备可动率按照80%计算。设备可动率是一个管理项，随着设备管理水平提升而提升。
7、装配的产品结构，需要提出装配的产品零件数量、焊点数量，零件数量决定搬运机器人数量，焊点数量则决定焊接机器人数量。

生产线焊接机器人数量确认

1、确定生产线设计节拍
生产线设计节拍，指生产线完成一个完整的工作循环所需要的时间，一般以min/辆为单位(有时在实际工作中，为了方便，通常都简称为min，由生产线移动时间和机器人焊接时间组成。生产线是由各工位组成的， 即各工位的工作都要在生产线设计节拍内完成。生产线 设计节拍是一个考虑设备可动率的节拍。
根据纲领，生产线设计节拍计算公式如下：
生产线节拍(min/辆)=年有效工时(min)x设备开动率(%)+最大纲领(辆)
年有效工时(min)=年有效工作日(天)X日有效工作时间(min/天)
日有效工作时间(min/天)=班次X每班次有效工作时间(min/班)
例如某车型年生产纲领20万辆，一年250天，两班生产，每班480min，设备可动率设定为80% ,则生产线设计节拍=250(天)x2(班)x480(min/班)x80% 4-20万辆=0.96(min/辆)也就是说，该车型的每个工位的工作都应该在 0.96min之内完成，这样才能保证20万辆纲领的实现。当生产节拍在lmin左右时，为了更准确地体现时间的 概念，我们通常把节拍的单位由min/辆换算成s/辆，例如0.96min/辆是57.6s/辆，一般设计时取整为57s(只有取小才可能实现年生产纲领)生产线设计节拍57s,如果一小时(60min)内设备连续运转，没有任何停机，则每小时生产量为63辆。
也有一种生产制造系统习惯使用的生产节拍，是指在班有效工作时间内的平均节拍。例如上例提到的20万辆车型，日生产节拍1-2min/辆，已包含每班的允许 停台时间96min。这个生产节拍不能用于指导工艺人员进行生产线设计。
生产线设计节拍用于指导工艺人员进行详细的工艺设计，所有工位的节拍都要小于等于这个时间。从计算公式也可以看出，设备可动率作为管理项，是生产线设 计时的一个预留量，通过提高设备可动率，提高用于生产的时间，从而提高产量。对于全焊接机器人生产线来 说，要注意机器人正常工作以外的辅助时间，例如机器人点焊钳电极修磨，如果工作时间+修磨时间〉生产线设计节拍，就需要在设计时减少工作内容以降低工作时间。
2、确定生产线机器人数量
1)、机器人焊接时间如上文提到的，生产线设计节拍=生产线移动时间+机器人焊接时间。所以机器人焊接时间=生产线设计节拍-生产线 移动时间。
生产线移动时间是一个搬运过程，机器人是不能焊接的。显然生产线移动时间越小，用于焊接的时间越多，能够点焊的焊点数就越多。对于往复杆式输送 线，生产线移动时间一般为10s: 对于幅床输送线，生产线移动时间一般为16s。
2)、机器人焊接时间基数机器人焊接时间基数，指机器人带点焊钳焊接单个焊点所需要的时间，包括机器人移动时间和焊接时间，不包含等待时间。例如机器人仅带一把点焊钳时，如果姿态变换简单，基本使用一个平缓变化的姿态、不需要频繁变换开口行程就能够完 成工作内容，气动焊钳的机器人焊接时间基数会比伺服焊钳的更快，前者一般2.0-2.5s,后者一般2.5-3.Os。如果姿态变换复杂，需要频繁变化姿态、频繁变换开口行程才能够完成工作内容，气动焊钳的机器人焊接 时间基数就比伺服焊钳的慢，前者一般5s，后者一般4s。在理论计算时，取焊点工时基数为3s。理论计算时，伺服焊钳和气动焊钳的机器人焊接时间 基数按照3.5s计算。对于单台机器人带多把焊钳的情况，机器人时间基数就要考虑加入抓焊钳、放焊钳的时间了。
3)、确定机器人数量焊接机器人数量=焊点总数 x机器人焊接时间基数+机器人焊接时间。其中机器人焊接时间=生产线设计节拍-生产线 移动时间。当遇到机器人数量不是整数时，将取与之最 近的大整数。例如需要设计一条20万辆的车身焊接生产线， 生产线设计节拍57s,生产线移动时间10s,在生产线焊 接的车身焊点总数为800点，机器人焊接时间基数取3.5s，则焊接机器人数量=800x3.5+(57-10)=59.6(台)，取整数为60台。
我们来验证一下60台机器人是否能够满足生产线设计节拍：
每台焊接机器人所焊焊点数量=800+60=13.3, 取整为13个焊点。
每台焊接机器人焊接时间=13x3.5=45.5(s)<47(s)
但是60台机器人焊接的总焊点数为60X13=780 个，比800个焊点少20个焊点。这时可以通过详细 的工艺设计来分配这20个焊点给节拍富余的机器人。
综上我们初步确定机器人数量为60台，作为继续生产线设计过程中详细布置的基础。

机器人数量及优化方法

由于焊接机器人数量是理论计算出来的，还需要进行详细的布局和设备选型来优化机器人数量，降低设备投资。