面向職教的FMS及相關現代技能培訓項目研究

易貴平邴志剛

（1.天津職業技術師范大學附屬高級技術學校 天津300222；2.天津職業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及相關現代技能培訓項目研究

易貴平1邴志剛2

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

我國制造業現狀要求職業教育的觀念和體系應不斷更新以適應新需求。探索FM S的現代職業技能訓練模式，使教育內容與生產過程緊密相關，為社會培養生產第一線的應用型人才，對我國現代制造業的可持續發展具有深遠的意義。

職業教育；柔性制造系統；FM S；技能培訓

柔性制造系統（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拍的具有柔性且自動化程度較高的制造系統。

由于集高效、高質量及高柔性于一體，FMS得到迅猛發展。在機械制造行業，FMS解決了近百年來中小批量和多品種生產自動化之技術難題。20世紀80年代后，FMS已成為各工業化國家機械制造自動化發展的重點。但到目前為止，國內的FMS還為數較少，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教育這種與生產實踐聯系最緊、距離最短的教育領域中，根據經濟建設對勞動力的要求，將FMS引入高職教育與職業培訓，進一步促進高技能人才的培養。

FMS發展現狀和發展趨勢

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

迄今，FMS已滲透到制造業的各個領域，并對生產勞動方式產生深遠的影響。從整個制造業所生產的產品來看，FMS已不再局限于車床、汽車、飛機、坦克、火炮、艦船等產品制造領域，還可用于計算機、半導體、服裝、食品以及醫藥品和化工等產品生產。在國內制造業中，中小企業的多品種中小批量生產的特性很突出，生產靈活，但自動化程度和生產效率很低。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模式，必須采用柔性自動化生產系統等先進制造技術以實現生產方式的轉型。

目前，從生產批量來看，FMS已從中小批量應用向單件和大批量生產兩個方向發展。相關研究表明，只要是能應用數控和計算機控制的加工工序均可由FMS完成。今后，FMS將朝著以下幾個方向發展：（1）系統配置向小規模的柔性制造單元（FMC）發展；（2）朝多功能方向發展；（3）將從計算機集成制造系統（CIMS）的高度考慮FMS規劃設計。

柔性制造系統的關鍵技術

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，使之智能化，可處理相對復雜的問題，從而有助于加快新產品開發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境和參數變化的功能，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，使系統性能大為改善。

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

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

面向職教的FMS及相關現代技能培訓項目的開發及特征

（一）開發步驟

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

圖2 面向職教的FMS相關現代技能培訓項目開發流程圖

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

（二）項目特征

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

圖3 面向職業教育的FMS應具備的特征圖

FMS的產生及發展確實是制造業生產及管理上的歷史性變革，代表著未來工廠的發展趨勢，在決定制造企業未來發展前途上具有戰略意義。發達國家柔性制造系統的應用已經比較成熟，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，并應用于生產實際中。職業教育作為教育的重要組成部分，應提供多層次的專業知識教育和專門技能訓練。通過探索FMS的現代職業技能訓練模式，將為社會培養出生產第一線的應用型人才，必將進一步促進我國機械行業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 面向職業教育的FMS項目特性描述表

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

[2]杜昕.柔性制造系統（FMS）之發展[J].工程技術與產業經濟，2010，（5下）.

[3]連海生.柔性制造系統是制造業發展的趨勢[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，研究方向為職業教育管理。