3. 任务编排需求分析

任务编排的起点不是机器人程序，而是三份彼此约束的输入：装配工艺文件、节拍要求、质量约束。工艺文件回答“装什么、怎么装、按什么顺序装”，节拍要求回答“每道工序允许多少时间、整线多久出一件”，质量约束回答“哪些动作必须被检测、哪些参数必须落在窗口内、失败后如何处置”。需求分析的本质，是把这三类信息翻译成机器人可执行、可调度、可验证的任务清单。

一、从工艺文件提取“动作级”任务

装配工艺文件通常以工序卡、BOM、装配图和作业指导书形式存在，描述的是“人的操作”，而任务编排需要的是“机器人可执行的动作”。因此第一步是拆解粒度：把“安装轴承座”这类工序，拆成取料、定位、插入、压装、锁付、检测等动作单元。拆解时抓住四个要素：对象（抓取哪个零件、装配到哪个基准）、动作（移动、插入、旋转、压紧、拧紧）、参数（位置、力、扭矩、速度、角度）、完成判据（到位信号、力值曲线、扭矩达标、视觉确认）。

以某减速器装配为例，工艺文件给出“将输入轴压入箱体轴承孔，压装力 3～5 kN，压入深度 12±0.2 mm”。拆解后得到可执行任务：Pick(input_shaft) → MoveTo(预对中位) → Insert(孔轴对中, 速度 20 mm/s) → Press(力控 4 kN, 深度 12 mm) → Check(深度公差 ±0.2 mm)。注意，这里的“压装”不是单一动作，而是“插入—接触—力控压入—保压—回退”的连续过程，任务清单中应保留力/位混合控制的阶段划分，否则后续无法做参数化调度。

二、用节拍要求反推任务时间预算

节拍要求给出的是整线产出速率，例如“30 秒/件”。它不能直接分配给单个任务，必须先扣除上下料、输送、检测、换手等非装配时间，再按工序并行度分摊。假设工作站单件总节拍 30 s，其中上下料与输送占 8 s，检测与数据上传占 4 s，则留给装配动作的时间预算为 18 s。若该工位有 6 个装配任务，平均每个任务 3 s，但实际任务耗时差异很大，必须逐项估算。

估算方法建议采用“动作分解 + 经验系数”：移动类任务按路径长度除以速度，再加加减速时间；插入类任务按对中时间加插入行程时间；压装类任务按空行程、接触、压入、保压四段分别估算；拧紧类任务按快进、贴合、拧紧、保持四段估算。下表给出一个示例时间预算（示例数据，仅用于说明方法）：

合计 16.7 s，小于 18 s 预算，说明该工位节拍可行；若合计超过预算，则需通过并行任务、缩短路径、提高速度或拆分到相邻工位来平衡。这里的关键是：节拍要求不是事后检查，而是任务清单生成时的硬约束，每个任务在进入清单前都应带有时间预算字段。

三、把质量约束转成任务属性

质量约束通常来自图纸公差、工艺规范、客户特殊要求和历史失效模式。它们不应只写在检验卡上，而应直接绑定到任务清单的“检测点”和“失败策略”字段。例如：压装深度 12±0.2 mm，对应任务属性为 CheckType=位移传感器、Limit=[11.8,12.2]、FailAction=报警并停止；拧紧扭矩 25±2 N·m，对应 CheckType=扭矩传感器、Limit=[23,27]、FailAction=重试一次后报警。这样，任务清单不仅是动作序列，还是质量数据的采集与判定入口。

质量约束还会反向影响任务顺序。例如“压装前必须确认轴承已到位”，则“到位检测”必须排在“压装”之前，且其失败分支要回到“重新取料”而不是继续压装。这类约束在任务清单中表现为前置条件（Precondition）和分支跳转（Branch），是后续编排引擎做逻辑校验的依据。

四、任务清单的字段与冲突消解

经过上述三步，任务清单应至少包含以下字段：任务编号、任务名称、动作类型、对象、目标位置、关键参数、时间预算、前置条件、检测方式、合格窗口、失败策略。这些字段不是形式，而是后续编排引擎做排序、并行、分支和异常处理的输入。例如，当两个任务都要求使用同一夹爪时，清单中的“资源占用”字段会触发互斥检查；当某任务的时间预算被压缩到低于物理极限时，清单应标记为“不可调度”，提示工艺或节拍需要调整。

冲突消解通常发生在三类情况：顺序冲突（如检测必须在压装后，但检测设备被另一任务占用）、资源冲突（同一工具或同一工位被两个任务同时请求）、时间冲突（并行任务总时间超过节拍预算）。处理原则是：先满足质量约束，再满足工艺顺序，最后优化节拍。若三者无法同时满足，应回到工艺文件确认是否可放宽公差或调整工序，而不是在编排层强行压缩动作时间。

五、一个可复用的提取检查表

为避免遗漏，可用以下检查表逐项核对任务清单的完整性（示例字段，可按项目调整）：

• 对象明确：每个任务是否指定了抓取/装配的具体零件与基准？
• 动作可执行：动作类型是否对应机器人可编程的指令（移动、力控、拧紧、视觉）？
• 参数可设定：速度、力、扭矩、深度、角度是否给出数值或范围？
• 时间有预算：每个任务是否分配了时间，且合计不超过节拍预算？
• 检测有绑定：质量约束是否转化为检测方式、合格窗口和失败策略？
• 顺序有依据：前置条件是否来自工艺文件或质量约束，而非随意排列？
• 异常有出口：失败后是重试、报警、停线还是回流，是否明确？

完成这张检查表后，任务清单就从“工艺描述”变成了“可编排对象”。下一阶段的排序、并行与调度，都将以这份清单为唯一输入，因此需求分析的精度直接决定后续编排的可行性。