（1.湖北工業(yè)大學(xué)，湖北 武漢 430068；2.江蘇省鹽城機(jī)電高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校，江蘇 鹽城 224005）

[摘 要] 以機(jī)器人一拖二數(shù)控車組建柔性制造系統(tǒng)舉例，跟隨企業(yè)的發(fā)展，在高職校實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中積極培養(yǎng)柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用型技術(shù)人才，為“中國制造2025”奉獻(xiàn)職教人的力量，探索在高職校教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中引入柔性制造系統(tǒng)的可行性實(shí)踐方案。

[關(guān) 鍵 詞] 柔性制造系統(tǒng)；高職校；機(jī)器人；數(shù)控車床；師資培訓(xùn)

[中圖分類號] G712 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2017）06-0166-02

制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的主體，是立國之本、興國之器、強(qiáng)國之基。新中國成立后，尤其是改革開放以來，我國制造業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，然而，與世界先進(jìn)水平相比，我國制造業(yè)仍然大而不強(qiáng)。當(dāng)前，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革與我國加快轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式形成歷史性交匯，國際產(chǎn)業(yè)分工格局正在重塑?！爸袊圃?025”是我國實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略第一個(gè)十年的行動綱領(lǐng)。加快發(fā)展現(xiàn)代職業(yè)教育，助力實(shí)現(xiàn)偉大中國夢，是我們這一代職教人的歷史使命，培養(yǎng)應(yīng)用學(xué)科高新技術(shù)人才，是實(shí)施制造強(qiáng)國戰(zhàn)略的重要基礎(chǔ)工作之一。

一、實(shí)施柔性制造系統(tǒng)的必要性和可行性

目前我國的柔性制造系統(tǒng)在外企應(yīng)用較廣，這方面的應(yīng)用技術(shù)人才大量缺乏，大部分高職校還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，技工學(xué)校、職業(yè)學(xué)校大多數(shù)還沒有將此技術(shù)安排進(jìn)實(shí)訓(xùn)課程中。在江蘇、浙江等許多企業(yè)已經(jīng)開始使用柔性制造系統(tǒng)，市場急需這樣的應(yīng)用型技術(shù)人才。

經(jīng)過十多年的發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)已經(jīng)有了長足的發(fā)展，但是隨著人力資源成本的提高，特別是在提高產(chǎn)品質(zhì)量方面，采用柔性制造系統(tǒng)，用機(jī)器人代替人工是今后企業(yè)發(fā)展的必然趨勢。企業(yè)的技術(shù)永遠(yuǎn)走在時(shí)代的前沿，在不久的將來，企業(yè)需要越來越多這方面的操作技術(shù)人才。

柔性制造系統(tǒng)涉及的學(xué)科很廣，學(xué)生在校有五年時(shí)間，可以進(jìn)行系統(tǒng)深入的學(xué)習(xí)。為了滿足專業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)的需要，針對現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)集成化柔性化發(fā)展的需要，現(xiàn)將我們在這方面的思考與嘗試總結(jié)出來，與各位同仁共勉。

二、組建柔性制造系統(tǒng)

柔性制造系統(tǒng)（FlexibleManufacturingSystem，F(xiàn)MS）是近年快速發(fā)展的先進(jìn)的機(jī)械加工系統(tǒng)，由加工系統(tǒng)、傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)構(gòu)成，能夠根據(jù)制造任務(wù)或生產(chǎn)環(huán)境的變化迅速進(jìn)行生產(chǎn)，適用于大批量生產(chǎn)，是自動化程度和柔性最高的一種制造系統(tǒng)。結(jié)合高職校的特點(diǎn)，我們采用的是機(jī)器人與數(shù)控車組成的一拖二柔性制造系統(tǒng)。

（一）機(jī)器人選擇

市場機(jī)器人廠商很多，作為學(xué)校購買什么樣的機(jī)器人很重要。在成功的教學(xué)實(shí)踐中得出，學(xué)校應(yīng)該在條件允許的情況下引進(jìn)先進(jìn)的產(chǎn)品設(shè)備，跟隨主流企業(yè)的發(fā)展而教學(xué)，這樣學(xué)生未來工作的空間廣，發(fā)展前途大。目前國際做工業(yè)機(jī)器人的有ABB，F(xiàn)ANUC，KUKA，OTC，安川，松下，那智不二越等；國內(nèi)做工業(yè)機(jī)器人的有寧波新松，廣州數(shù)控，奇瑞等。我校在比較了眾多品牌的機(jī)器人后，選擇了廣東產(chǎn)的ABB機(jī)器人。

（二）組建柔性系統(tǒng)

機(jī)器人購買回來以后，開始組建柔性系統(tǒng)。如圖1所示，采用一臺機(jī)器人，兩臺CK6150數(shù)控車床，一個(gè)上下料裝置，組建成一個(gè)完整的FMC制造單元。

具體組建步驟：

第1步：完成機(jī)床匹配，機(jī)床要采用液壓三爪卡盤、液壓控制防護(hù)門，將機(jī)床主軸啟停、三爪開合、門開合的3個(gè)信號通過PLC與機(jī)器人I/O接口相連。

第2步：安裝機(jī)床與機(jī)器人，調(diào)整機(jī)器人到合適的運(yùn)行范圍，再固定機(jī)器人基點(diǎn)。

第3步：安裝上下料小車，上下料小車的動作由氣動閥控制，與機(jī)器人I/O接口相連。

第4步：調(diào)試動作，調(diào)試機(jī)床、機(jī)器人、小車單獨(dú)運(yùn)動狀態(tài)與電信號控制通道。

第5步：編程，數(shù)控車編程加工，機(jī)器人編程模擬。

第6步：試運(yùn)行，完整實(shí)施整個(gè)上下料動作，上料—抓料—裝料—加工—換料—裝料—放料的動作流程。

工業(yè)機(jī)器人要求精確度高、剛度大，非常適合用于鋁鑄件的清理及預(yù)加工等場合，有可靠性強(qiáng)、安全性佳、速度快、精度高、堅(jiān)固耐用等特點(diǎn)。

為了防止學(xué)生訓(xùn)練中出現(xiàn)安全事故，需采用多種安全措施，如在機(jī)器人與機(jī)床周圍裝防護(hù)欄；在實(shí)際操作前，需用配套機(jī)器人仿真軟件訓(xùn)練，如圖2。

（三）機(jī)器人的使用

機(jī)器人并不神秘，同數(shù)控機(jī)床的控制差不多，首先建立坐標(biāo)系，編制程序，按照程序路徑運(yùn)行。它的坐標(biāo)系有4種：關(guān)節(jié)坐標(biāo)系、直角坐標(biāo)系、工具坐標(biāo)系、用戶坐標(biāo)系。編程指令有：運(yùn)動、信號處理、流程控制、運(yùn)算、邏輯、平移指令等。程序編制好以后進(jìn)行模擬，以防止出錯(cuò)。

機(jī)器人與數(shù)控機(jī)床的連接需要進(jìn)行信號連接，當(dāng)柔性制造系統(tǒng)進(jìn)行自動加工時(shí)，可以利用控制軟件進(jìn)行在線監(jiān)控，此時(shí)軟件界面上的仿真動畫和實(shí)際加工動作是同步的。該軟件除了可以在線監(jiān)控外，還可以進(jìn)行離線模擬加工過程，通過仿真軟件模擬各工作單元協(xié)同工作的過程，從而能夠使技術(shù)人員事先了解和分析加工工藝的合理性，以便及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。在模擬時(shí)，也可對在真實(shí)硬件環(huán)境運(yùn)行時(shí)會產(chǎn)生干擾的過程情況進(jìn)行評價(jià)。

三、實(shí)施柔性制造系統(tǒng)的培訓(xùn)措施

（一）師資培訓(xùn)

柔性制造系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)中心的引入首先要做好師資培訓(xùn)工作，我校派遣多名教師到無錫學(xué)習(xí)了柔性制造系統(tǒng)的相關(guān)知識，此次系統(tǒng)的學(xué)習(xí)幫助教師及時(shí)地掌握先進(jìn)的制造技術(shù)及其應(yīng)用開發(fā)，也促進(jìn)了相關(guān)教師的知識更新，同時(shí)讓教師也學(xué)習(xí)了案例教學(xué)的課堂組織形式。

（二）教材編寫

采用行動導(dǎo)向法編寫教材，與機(jī)器人生產(chǎn)廠家、企業(yè)實(shí)踐生產(chǎn)相結(jié)合，制定訓(xùn)練項(xiàng)目。按照訓(xùn)練項(xiàng)目組織考工，組織比賽，以考促學(xué)，以賽促教。

（三）培訓(xùn)難點(diǎn)

柔性制造系統(tǒng)是高精度系統(tǒng)，涉及行業(yè)較多，我們從機(jī)器人數(shù)控車一拖二實(shí)現(xiàn)上下料功能訓(xùn)練入手。培訓(xùn)難點(diǎn)有兩個(gè)方面，一是定位夾具的設(shè)計(jì)，二是機(jī)器人的維修。需要在今后的工作中不斷提高技術(shù)水平。

四、實(shí)施柔性制造系統(tǒng)的培養(yǎng)效果

（一）柔性制造系統(tǒng)設(shè)備符合機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)的特點(diǎn)

機(jī)電一體化專業(yè)作為一種新興的、復(fù)合型專業(yè)，具有以下的特點(diǎn)：機(jī)電一體化技術(shù)是以數(shù)字信息處理為基礎(chǔ)，集機(jī)械制造、微電子、計(jì)算機(jī)、現(xiàn)代控制、傳感檢測、信息處理、網(wǎng)絡(luò)通信、液壓氣動等技術(shù)于一體的復(fù)合技術(shù)。機(jī)電一體化專業(yè)是根據(jù)產(chǎn)品的高效、柔性、低成本生產(chǎn)要求而不是根據(jù)自然學(xué)科分工而設(shè)置的，即以生產(chǎn)和技術(shù)領(lǐng)域的分工為依據(jù)而設(shè)置的。所以，機(jī)電一體化專業(yè)的課程內(nèi)容具有綜合性、先進(jìn)性、應(yīng)用性等特征。機(jī)電一體化專業(yè)的教學(xué)涉及原來多學(xué)科知識的復(fù)合及大量的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)，柔性制造系統(tǒng)在教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中的引入是多學(xué)科知識的復(fù)合及大量的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)集中體現(xiàn)。

（二）充分培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力

通過柔性制造實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)學(xué)習(xí)的學(xué)生：（1）已培養(yǎng)和開發(fā)多學(xué)科知識綜合應(yīng)用能力；（2）能夠?qū)Ρ緦W(xué)科所涉及的多領(lǐng)域知識有直觀的認(rèn)知；（3）能培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力；（4）能激發(fā)學(xué)生探究本專業(yè)相關(guān)問題的興趣；（5）更加了解機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢；（6）是對整個(gè)機(jī)電一體化課程體系核心課程的一次綜合應(yīng)用。

學(xué)生在實(shí)施項(xiàng)目的過程中建構(gòu)廣域的工科知識，對材料、機(jī)械、電子、計(jì)算機(jī)硬件和軟件均有直觀的認(rèn)知，能有效提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分鍛煉學(xué)生的分析能力、創(chuàng)新能力、實(shí)踐能力，學(xué)生對產(chǎn)品開發(fā)、項(xiàng)目管理等能力有了全面的提升。

（三）柔性制造系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)備可以滿足的實(shí)訓(xùn)要求

引入的柔性制造系統(tǒng)中，可以進(jìn)行下列單項(xiàng)或多項(xiàng)內(nèi)容組合式的教學(xué)與培訓(xùn)：數(shù)控機(jī)床操作、編程和加工功能擴(kuò)展重構(gòu)以及數(shù)控機(jī)床精度檢查及調(diào)整；機(jī)器人的操作、調(diào)整、編程和保養(yǎng)；數(shù)控機(jī)床和機(jī)器人的聯(lián)機(jī)；倉儲管理；傳送帶調(diào)整、重構(gòu)和編程；傳送帶與倉庫以及各工位之間的聯(lián)機(jī)；工件檢驗(yàn)和質(zhì)量管理；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；電子、電氣、氣動等的安裝；復(fù)雜系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)、保養(yǎng)和故障查找。這不但可以滿足本學(xué)校的專業(yè)教學(xué)和實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)的要求，也能作為機(jī)電一體化職業(yè)技能鑒定的最佳考核平臺。把先進(jìn)制造技術(shù)的培訓(xùn)引進(jìn)到我國的高等職業(yè)教育領(lǐng)域，對培養(yǎng)高素質(zhì)、高技能的人才，普及先進(jìn)制造技術(shù)，加速我國制造業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

五、結(jié)論

柔性自動化技術(shù)是世界機(jī)械制造業(yè)發(fā)展的重要趨勢，針對目前企業(yè)發(fā)展而言具有很大的必要性，在高職校實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)引入柔性制造系統(tǒng)也是切實(shí)可行的。這能使學(xué)生更好地掌握機(jī)械、電子、電氣、液壓、自動控制、數(shù)控等專業(yè)知識。具有機(jī)電一體化設(shè)備調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)和技術(shù)管理的能力，具有機(jī)械制造工藝編制及工裝設(shè)計(jì)的能力，以及具有工業(yè)產(chǎn)品技術(shù)檢驗(yàn)和工藝質(zhì)量控制的能力。

高職校是應(yīng)用學(xué)科高新技術(shù)人才的主要培訓(xùn)培養(yǎng)基地，柔性制造系統(tǒng)在教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中的引入是對整個(gè)機(jī)電一體化課程體系核心課程的一次最好的綜合應(yīng)用，對培養(yǎng)高新技術(shù)應(yīng)用型人才工作起到重要的推動作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]馬志誠，陳敏，李光輝.在教學(xué)實(shí)訓(xùn)環(huán)節(jié)中引入柔性制造系統(tǒng)[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2008（S1）.

[2]劉玉霞，王勇.柔性制造系統(tǒng)及其應(yīng)用[J].制造技術(shù)與機(jī)床，2008（1）.