■甄彩霞，侯宇彬，林 蘭，黃躍娟

■1.齊齊哈爾工程學(xué)院機電工程系，黑龍江 齊齊哈爾 161005;2.特變電工山東魯能泰山電纜有限公司，山東 濟南 271219

柔性制造系統(tǒng)(也稱FMS)，是具有高柔性和自動化程度較高的制造系統(tǒng)。一般來說，它是指在計算機控制下，由一個自動化的物料輸送系統(tǒng)將若干臺數(shù)控機床和相關(guān)的其他操作設(shè)備連接在一起的有機整體，它能夠以小批量和隨機定貨方式生產(chǎn)一定范圍內(nèi)的系列產(chǎn)品，有效地解決了機械制造高自動化與高柔性間的矛盾。隨著市場競爭的日益激烈，為了適應(yīng)市場需求，制造手段就成了制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。在傳統(tǒng)制造系統(tǒng)不斷改進的情況下，柔性制造系統(tǒng)具有縮短產(chǎn)品周期、提高市場競爭力等優(yōu)點受到了各大企業(yè)的歡迎。

1 柔性制造系統(tǒng)功能與組成

“柔性”是指生產(chǎn)組織形式與自動化制造設(shè)備對加工任務(wù)(工件)的適應(yīng)性。FMS的基本組成部分包括:自動化加工設(shè)備、工件儲運系統(tǒng)、刀具儲運系統(tǒng)、多層計算機控制系統(tǒng)等。

自動化加工設(shè)備是計算機控制的，具有很高的柔性，是自動化制造系統(tǒng)最基本、最重要的設(shè)備。

工件儲運系統(tǒng)由刀具庫、工件運輸設(shè)備和工件更換裝置等組成。它將工件毛坯或半成品及時準確地送到指定加工位置，并將加工好的成品送進倉庫或裝卸站。

刀具儲運系統(tǒng)由刀具庫、刀具輸送裝置和刀具交換裝置等組成。它為各加工設(shè)備及時提供所需的刀具，從而實現(xiàn)刀具供給自動化。

FMS的控制系統(tǒng)采用計算機多層控制，通常是三層控制，即單元層、工作站層和設(shè)備層。其基本思想是將一個復(fù)雜的系統(tǒng)劃分為若干層次，各層次分別獨立完成各自的控制任務(wù)，層與層之間進行信息交換，上層向下層發(fā)送命令，下層為上層服務(wù)并會送執(zhí)行結(jié)果，通過計算機網(wǎng)絡(luò)將各層控制的計算機、CNC、PLC等設(shè)備控制器互聯(lián)起來，構(gòu)成完整的控制與通信系統(tǒng)。

2 我國FMS發(fā)展現(xiàn)狀

自從1967年英國Molins公司研制“系統(tǒng)24”開始，F(xiàn)MS經(jīng)過幾十年的發(fā)展，世界上許多工業(yè)發(fā)達國家已將這項新技術(shù)由試驗階段推向了實用階段。我國自1983～1985年間，在國家支持下由一些單位率先進口了國內(nèi)第一批FMS系統(tǒng)，到我國自行研制成功FMS也有十幾年的歷史。但是成功應(yīng)用的FMS的企業(yè)卻很少，主要原因是FMS投資大，大多數(shù)企業(yè)難以承受。FMS的實施為企業(yè)的發(fā)展和增強競爭力提供了硬件支持。但是，任何企業(yè)都是組織、管理和生產(chǎn)設(shè)備的集成，都離不開軟件的支持，尤其是在管理和人的作用越來越重要的今天，要實現(xiàn)柔性的目標，必須使整個企業(yè)協(xié)調(diào)一致，同時做出有效反應(yīng)，任何一個因素的缺陷都會影響系統(tǒng)產(chǎn)出的最終效果。我們更應(yīng)看到我國目前企業(yè)的實際情況，傳統(tǒng)的管理模式，企業(yè)人員整體素質(zhì)還不高，缺乏對市場變化做出快速反應(yīng)，投資太大，一般企業(yè)難以承受。應(yīng)結(jié)合中國國情，研究地區(qū)行情，結(jié)合企業(yè)實際情況，研究低成本、高效率的生產(chǎn)組織模式，為國有大中型企業(yè)盡快走出困境提供相應(yīng)的技術(shù)支持。

3 柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用和改進措施

基于以上分析，對柔性制造系統(tǒng)的設(shè)計要根據(jù)工藝流程合理進行設(shè)計，同時從管理、理念角度出發(fā)，改善企業(yè)的經(jīng)營狀況。

(1)研究人機一體化柔性制造系統(tǒng)。在感知和信息交互層面、控制層面和執(zhí)行層面實現(xiàn)人機一體聯(lián)合作用，互相協(xié)助，取長補短，共同決策。強調(diào)人在系統(tǒng)中的重要作用，人機功能的最優(yōu)匹配，實現(xiàn)經(jīng)濟高效和安全可靠地運行。例如在WERNER-KOLB的FMS換刀系統(tǒng)中由于采用了新型的刀具快換系統(tǒng)(QTC)，使由于刀具替換而產(chǎn)生的閑置與非生產(chǎn)時間減少95%，并借助與便攜式輸入和儲存終端，直接從刀具預(yù)調(diào)儀和備用刀庫把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C床的控制系統(tǒng)，使得時間的消耗以及刀具數(shù)據(jù)采集中產(chǎn)生的輸入錯誤大大降低。

(2)提高FMS自身的軟件能力。加強軟件能力，提高遠程控制管理，強化程序控制，以使系統(tǒng)可靠、安全運行。

(3)加強FMS與企業(yè)管理系統(tǒng)的融合，使企業(yè)柔性環(huán)境隨環(huán)境變化而不斷提高。比如將FMS和EPR系統(tǒng)結(jié)合，創(chuàng)造一個良好的企業(yè)管理和生產(chǎn)運作系統(tǒng)，提高企業(yè)的反應(yīng)能力，實現(xiàn)企業(yè)的更好的經(jīng)營戰(zhàn)略。

(4)充分發(fā)揮人在FMS中的主導(dǎo)作用，提高人的積極主動性。整個FMS的運行處在人的監(jiān)控狀態(tài)下，對系統(tǒng)進行監(jiān)控管理、意外事故處理、維修、工件及刀具進出站裝卸、預(yù)調(diào)及安全巡視等工作。盡管采用了計算機來控制和管理整個系統(tǒng)的生產(chǎn)，但是系統(tǒng)運行的最終決策者是人。人處在這種復(fù)雜的系統(tǒng)中，難免會出現(xiàn)這樣或那樣的錯誤，所以人的積極主動性顯得至關(guān)重要。只要采取相應(yīng)的技術(shù)措施，提高人的積極主動性，操作錯誤是能夠避免或大大減少的。這對FMS來說非常重要。

(5)加強企業(yè)文化的管理。建立、健全與FMS相適應(yīng)的企業(yè)文化結(jié)構(gòu)，進行企業(yè)管理模式改革，建立柔性化的管理模式，與FMS相呼應(yīng)，為FMS的運行提供有利的實施環(huán)境。

4 結(jié)語

FMS作為一種已被世界工業(yè)界接受并發(fā)展的工廠自動化的先進模式，它的發(fā)展對企業(yè)的生存和發(fā)展、市場經(jīng)濟的需求提出了新的挑戰(zhàn)和機遇。FMS是在自動化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，將工廠中的設(shè)計研發(fā)、生產(chǎn)制造和企業(yè)的經(jīng)營管理等過程利用計算機及其軟件系統(tǒng)結(jié)合為一個有機的整體，以實現(xiàn)最優(yōu)匹配、經(jīng)濟高效和最佳的社會效益。FMS的發(fā)展為未來機械制造廠的發(fā)展提供了一份更廣闊的藍圖，對加速機械裝備的更新?lián)Q代具有重要意義。

[1]張根保.自動化制造系統(tǒng)[M].北京:機械工業(yè)出版社，2013.