易貴平邴志剛

（1.天津職業(yè)技術師范大學附屬高級技術學校 天津300222；2.天津職業(yè)技術師范大學自動化與電氣工程學院 天津300222）

面向職教的FMS及相關現(xiàn)代技能培訓項目研究

易貴平1邴志剛2

（1.天津職業(yè)技術師范大學附屬高級技術學校 天津300222；2.天津職業(yè)技術師范大學自動化與電氣工程學院 天津300222）

我國制造業(yè)現(xiàn)狀要求職業(yè)教育的觀念和體系應不斷更新以適應新需求。探索FM S的現(xiàn)代職業(yè)技能訓練模式，使教育內容與生產(chǎn)過程緊密相關，為社會培養(yǎng)生產(chǎn)第一線的應用型人才，對我國現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠的意義。

職業(yè)教育；柔性制造系統(tǒng)；FM S；技能培訓

柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，簡稱FMS）是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，通過計算機把多種自動化設備有機地集成起來，不拘泥于剛性的固定加工順序和工作節(jié)拍的具有柔性且自動化程度較高的制造系統(tǒng)。

由于集高效、高質量及高柔性于一體，F(xiàn)MS得到迅猛發(fā)展。在機械制造行業(yè)，F(xiàn)MS解決了近百年來中小批量和多品種生產(chǎn)自動化之技術難題。20世紀80年代后，F(xiàn)MS已成為各工業(yè)化國家機械制造自動化發(fā)展的重點。但到目前為止，國內的FMS還為數(shù)較少，人們對FMS的認識還很不到位。因此，我國當前迫切要求在職業(yè)教育這種與生產(chǎn)實踐聯(lián)系最緊、距離最短的教育領域中，根據(jù)經(jīng)濟建設對勞動力的要求，將FMS引入高職教育與職業(yè)培訓，進一步促進高技能人才的培養(yǎng)。

FMS發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢

從20世紀60年代至今，F(xiàn)MS的出現(xiàn)、發(fā)展、進步和廣泛應用，對制造業(yè)及工廠自動化技術發(fā)展產(chǎn)生了重大影響；進入20世紀80年代后，制造業(yè)自動化進入一個嶄新時代，F(xiàn)MS技術在各工業(yè)化國家得到迅猛發(fā)展；20世紀90年代后，工業(yè)界更加注重信息集成和人在CIMS和FMS中的積極作用，使系統(tǒng)更有成效地運行。現(xiàn)在，工業(yè)界已更加注重FMS與集成化的CAD/CAPP/CAM，工廠或車間生產(chǎn)控制與管理系統(tǒng)PCMS相集成，可使企業(yè)運用現(xiàn)有數(shù)量和配置方式的資源更有效地去應對不斷變化著的環(huán)境因素，動態(tài)適應多變型市場的需求。

迄今，F(xiàn)MS已滲透到制造業(yè)的各個領域，并對生產(chǎn)勞動方式產(chǎn)生深遠的影響。從整個制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品來看，F(xiàn)MS已不再局限于車床、汽車、飛機、坦克、火炮、艦船等產(chǎn)品制造領域，還可用于計算機、半導體、服裝、食品以及醫(yī)藥品和化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。在國內制造業(yè)中，中小企業(yè)的多品種中小批量生產(chǎn)的特性很突出，生產(chǎn)靈活，但自動化程度和生產(chǎn)效率很低。為了適應市場變化，一定要打破這種勞動密集型和剛性自動化混雜的生產(chǎn)模式，必須采用柔性自動化生產(chǎn)系統(tǒng)等先進制造技術以實現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉型。

目前，從生產(chǎn)批量來看，F(xiàn)MS已從中小批量應用向單件和大批量生產(chǎn)兩個方向發(fā)展。相關研究表明，只要是能應用數(shù)控和計算機控制的加工工序均可由FMS完成。今后，F(xiàn)MS將朝著以下幾個方向發(fā)展：（1）系統(tǒng)配置向小規(guī)模的柔性制造單元（FMC）發(fā)展；（2）朝多功能方向發(fā)展；（3）將從計算機集成制造系統(tǒng)（CIMS）的高度考慮FMS規(guī)劃設計。

柔性制造系統(tǒng)的關鍵技術

圖1所示為一個典型FMS的組成。其中涉及的典型關鍵技術分述如下。

圖1 典型的FMS組成示意圖

計算機輔助設計：CAD技術結合領域知識庫、專家系統(tǒng)，使之智能化，可處理相對復雜的問題，從而有助于加快新產(chǎn)品開發(fā)和新結構研制的速度。

集成化技術：引入“多集成”的理念，即信息集成、智能集成、串并行工作機制集成及人員集成，增強應對未來制造系統(tǒng)需求的適應力。

模糊控制技術：高性能模糊控制器具有自動適應環(huán)境和參數(shù)變化的功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動對控制量作調整，使系統(tǒng)性能大為改善。

人工智能技術及專家系統(tǒng)：專家系統(tǒng)利用專業(yè)知識和推理規(guī)則進行推理，求解各類問題（如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監(jiān)視、修復、命令及控制等）。在制造過程中，系統(tǒng)能自動監(jiān)測其運行狀態(tài)，在受到外界或內部激勵時能自動調節(jié)其參數(shù)，以達到最佳工作狀態(tài)，具備自適應和自組織能力。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡技術：人工神經(jīng)網(wǎng)絡（ANN）是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡對信息進行處理的一種方法，在自動控制領域，并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)。

面向職教的FMS及相關現(xiàn)代技能培訓項目的開發(fā)及特征

（一）開發(fā)步驟

目前，國內專門面向職業(yè)教育，同時又能夠充分反映制造業(yè)現(xiàn)場特點的FMS寥寥無幾。因此，面向職教的FMS及相關現(xiàn)代技能培訓項目的開發(fā)應從基礎做起，具體可以采用如圖2所示的基本流程。

圖2 面向職教的FMS相關現(xiàn)代技能培訓項目開發(fā)流程圖

其中，最核心的任務之一是通過對控制方案的設計優(yōu)化系統(tǒng)的生產(chǎn)調度等一系列問題，以真正實現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)的高效率、高柔性、高可靠性的特點。

（二）項目特征

為使面向職教的FMS及相關現(xiàn)代技能培訓項目培訓對象學習的內容與實際生產(chǎn)作業(yè)過程緊密相關，項目所要建立的柔性制造系統(tǒng)必須具備下述主要特征（如圖3和表1所示）。

圖3 面向職業(yè)教育的FMS應具備的特征圖

FMS的產(chǎn)生及發(fā)展確實是制造業(yè)生產(chǎn)及管理上的歷史性變革，代表著未來工廠的發(fā)展趨勢，在決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途上具有戰(zhàn)略意義。發(fā)達國家柔性制造系統(tǒng)的應用已經(jīng)比較成熟，也較為普及，而我國對FMS的研究起步較晚且進展較慢。要想加快FMS的發(fā)展速度，必須將其推廣和普及，使人們對這一高新技術加深認識，逐步掌握與之相關的知識和技術，并應用于生產(chǎn)實際中。職業(yè)教育作為教育的重要組成部分，應提供多層次的專業(yè)知識教育和專門技能訓練。通過探索FMS的現(xiàn)代職業(yè)技能訓練模式，將為社會培養(yǎng)出生產(chǎn)第一線的應用型人才，必將進一步促進我國機械行業(yè)勞動力總體素質的提升，進而加快我國綜合國力的提升。

表1 面向職業(yè)教育的FMS項目特性描述表

[1]高青.柔性制造技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢研究[J].決策參考，2008，（7）.

[2]杜昕.柔性制造系統(tǒng)（FMS）之發(fā)展[J].工程技術與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟，2010，（5下）.

[3]連海生.柔性制造系統(tǒng)是制造業(yè)發(fā)展的趨勢[J].科學時代，2007，（1）.

[4]Chen F F，Adam E E.The impact of flexible manufacturing system on productivity and quality.[J]IEEE Transaction on Engineering Management，1991，38（1）:33－35.

G712文獻標識碼：A文章編號：1672-5727（2011）11-0136-02

易貴平（1975—），男，湖北孝感人，天津職業(yè)技術師范大學附屬高級技術學校副校長，高級實習指導教師，高級技師，研究方向為職業(yè)教育管理。