柔性制造系統的改進措施

■甄彩霞，侯宇彬，林 蘭，黃躍娟

■1.齊齊哈爾工程學院機電工程系，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(也稱FMS)，是具有高柔性和自動化程度較高的制造系統。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將若干臺數控機床和相關的其他操作設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一定范圍內的系列產品，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，為了適應市場需求，制造手段就成了制約企業發展的瓶頸。在傳統制造系統不斷改進的情況下，柔性制造系統具有縮短產品周期、提高市場競爭力等優點受到了各大企業的歡迎。

1 柔性制造系統功能與組成

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

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

工件儲運系統由刀具庫、工件運輸設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。它為各加工設備及時提供所需的刀具，從而實現刀具供給自動化。

FMS的控制系統采用計算機多層控制，通常是三層控制，即單元層、工作站層和設備層。其基本思想是將一個復雜的系統劃分為若干層次，各層次分別獨立完成各自的控制任務，層與層之間進行信息交換，上層向下層發送命令，下層為上層服務并會送執行結果，通過計算機網絡將各層控制的計算機、CNC、PLC等設備控制器互聯起來，構成完整的控制與通信系統。

2 我國FMS發展現狀

自從1967年英國Molins公司研制“系統24”開始，FMS經過幾十年的發展，世界上許多工業發達國家已將這項新技術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第一批FMS系統，到我國自行研制成功FMS也有十幾年的歷史。但是成功應用的FMS的企業卻很少，主要原因是FMS投資大，大多數企業難以承受。FMS的實施為企業的發展和增強競爭力提供了硬件支持。但是，任何企業都是組織、管理和生產設備的集成，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，要實現柔性的目標，必須使整個企業協調一致，同時做出有效反應，任何一個因素的缺陷都會影響系統產出的最終效果。我們更應看到我國目前企業的實際情況，傳統的管理模式，企業人員整體素質還不高，缺乏對市場變化做出快速反應，投資太大，一般企業難以承受。應結合中國國情，研究地區行情，結合企業實際情況，研究低成本、高效率的生產組織模式，為國有大中型企業盡快走出困境提供相應的技術支持。

3 柔性制造系統的應用和改進措施

基于以上分析，對柔性制造系統的設計要根據工藝流程合理進行設計，同時從管理、理念角度出發，改善企業的經營狀況。

(1)研究人機一體化柔性制造系統。在感知和信息交互層面、控制層面和執行層面實現人機一體聯合作用，互相協助，取長補短，共同決策。強調人在系統中的重要作用，人機功能的最優匹配，實現經濟高效和安全可靠地運行。例如在WERNER-KOLB的FMS換刀系統中由于采用了新型的刀具快換系統(QTC)，使由于刀具替換而產生的閑置與非生產時間減少95%，并借助與便攜式輸入和儲存終端，直接從刀具預調儀和備用刀庫把數據傳輸到機床的控制系統，使得時間的消耗以及刀具數據采集中產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，以使系統可靠、安全運行。

(3)加強FMS與企業管理系統的融合，使企業柔性環境隨環境變化而不斷提高。比如將FMS和EPR系統結合，創造一個良好的企業管理和生產運作系統，提高企業的反應能力，實現企業的更好的經營戰略。

(4)充分發揮人在FMS中的主導作用，提高人的積極主動性。整個FMS的運行處在人的監控狀態下，對系統進行監控管理、意外事故處理、維修、工件及刀具進出站裝卸、預調及安全巡視等工作。盡管采用了計算機來控制和管理整個系統的生產，但是系統運行的最終決策者是人。人處在這種復雜的系統中，難免會出現這樣或那樣的錯誤，所以人的積極主動性顯得至關重要。只要采取相應的技術措施，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)加強企業文化的管理。建立、健全與FMS相適應的企業文化結構，進行企業管理模式改革，建立柔性化的管理模式，與FMS相呼應，為FMS的運行提供有利的實施環境。

4 結語

FMS作為一種已被世界工業界接受并發展的工廠自動化的先進模式，它的發展對企業的生存和發展、市場經濟的需求提出了新的挑戰和機遇。FMS是在自動化技術、信息技術和制造技術的基礎上，將工廠中的設計研發、生產制造和企業的經營管理等過程利用計算機及其軟件系統結合為一個有機的整體，以實現最優匹配、經濟高效和最佳的社會效益。FMS的發展為未來機械制造廠的發展提供了一份更廣闊的藍圖，對加速機械裝備的更新換代具有重要意義。

[1]張根保.自動化制造系統[M].北京:機械工業出版社，2013.