淺析柔性制造系統構建與關鍵技術

張森

【摘要】以柔性制造系統為研究對象，闡述了柔性制造系統的概念、構成、特點以及分類，提出構建大規模定制柔性制造系統的三大關鍵技術：標準化產品設計與工藝規范、模塊化柔性生產、信息化動態管控，并對關鍵過程進行解讀，為我國實施柔性制造的企業提供參考。

【關鍵詞】柔性制造系統;構建;關鍵技術

引言

隨著我國市場經濟的不斷發展，買方市場的興起對企業傳統的制造模式提出了苛刻的要求，顧客對產品個性化的需求日益增長，對產品的交貨期限和產品價格的要求也逐步提高，按需定制的生產模式替代傳統的大規模生產已經勢在必行。另外，隨著新技術和新產品的不斷涌現，市場環境瞬息萬變，對企業的應對能力提出了更高的要求。因此，企業就必須對傳統的生產模式進行調整，以降低生產成本、提高生產能力，增強自身的市場競爭力。

一、柔性制造的基本原理和相關概念

（一）柔性制造的基本原理

柔性制造的運行，必須依靠成組技術（Group Technology，CT）原理，即根據零部件的生產工藝特性進行零部件規劃，規劃后的零部件毛坯再由數控機床、普通設備和各類軟件構成的加工系統中進行優化運算，并依據中央計算機發出的指令，完成各工序加工。柔性制造運行的核心功能是，在不停機的情況下，實現多品種工件的加工。從生產能力的角度看，運行過程具備柔性反應能力，即機器設備的小批量生產能力，其關鍵是生產線的反應速度，從信息化管理的角度看，運行過程必須能夠快速適應產品變化，即供應鏈的敏捷和精確的反應能力。

（二）柔性制造系統的概念

柔性制造系統的簡稱為FMS（英文名稱FlexibleManufacture System），由一組數控機床及其他自動化工藝設備構成，是一個由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統共同組成的整體。柔性制造系統一般由加工、物料運輸、計算機信息三個子系統組成，以加工自動化為基礎，實現物料運輸和計算機信息的自動化。

二、柔性制造系統的特點

（一）生產靈活性高

柔性制造系統的靈活性非常高，能夠及時應對市場需求的變化或工程設計的變更所造成的生產計劃變動，能夠開展多品種生產工作。

（二）設備利用率高，占地面積少

FMS系統的設備利用率可達到70%甚至更高，整個系統設備的布局緊湊，相對于傳統的生產設備，FMS系統設備占地面積可減少20%-50%。

（三）產品質量高而且質量穩定

柔性制造系統所用的為全自動化生產加工模式，減少了人為因素對產品質量的影響，在保證產品的質量的基礎上實現了穩定生產。

（四）FMS系統減少了制品的數量、縮短了生產工作的準備時間

在柔性制造系統中，各種設備一般集中在一個較小的場地內，各種工序一般集中于加工中心，減少了零件運輸的次數和經過的設備數目。

（五）13MS系統的生產維持能力強

當系統中的一臺或幾臺設備發生故障時，不影響正常設備運轉。

三、柔性制造系統的關鍵技術

FMS系統關鍵技術架構主要包括：標準化產品設計與工藝規范技術、模塊化柔性生產技術和信息化動態管控技術。總體思路是從產品設計過程的標準化入手，從不同設備的加工基礎人手，形成多個產品組，并結合工藝規范技術和管控過程標準化流程s形成FMS的標準化技術以零部件加工過程為中心、以產品族的形式建立相應的模塊，采用靈活多變的加工模式，實現模塊化的柔性化生產技術;依據信息技術和數字化技術對各類信息進行集成，實現FMS的動態管控技術。

（一）標準化產品設計

產品設計時，盡量使用通用零部件的規格，并通過新產品開發來繼承和兼容標準零部件，體現產品設計柔性;制定標準的工藝過程規范，由面向單一產品和零件轉為面向產品族，通過工藝過程快速變化體現工藝柔性;管控過程規范化技術，保證產品的質量、性能和技術要求。

（二）管控過程標準化流程技術

標準化管控過程是實施FMS的手段，其關鍵是依據信息化管理，將相同零件組的典型工藝、某工序的典型工藝、標準件和通用件典型工藝等，通過數字化處理，從而形成標準的數字化工藝過程;并將生產過程中的各環節及相關因素形成統一的標準，實時收集生產過程中數據并做出相應的分析和處理，為企業提供快速反應、有彈性、精細化的生產環境。

（三）生產過程重組技術

實際生產過程中，應通過生產過程重組技術在減少輔助加工時間的同時，盡可能地將從訂單式生產向揉單式生產轉變過程中尺寸和形狀相同的零件進行集中備料，將功能和工藝相似的零件集中生產，在加工方式上盡量采用通過式加工和工序分化的形式來實現。

（四）FMs信息集成與共享技術

實際應用過程中，FMS系統與功能軟件的集成主要是使用數據庫技術，實現生產信息在ERP、MES、SCM等系統中共享。ERP為FMS提供物料、采購、銷售等基礎數據;MES為FMS提供物料需求計劃、產成品產出計劃、成本計劃等。FMS生產過程中為ERP和ME提供的關鍵數據，對設備、質量等多模塊具有很大的改進作用。同時，FMS與自動倉儲系統間的集成，可實時統計生產訂單的配套表、生產領料單和生產退料單的物料凈出庫量信息。

結語

經過了幾十年的探索和發展，FMS的制造理念在當前遭遇了一些困難和其他一些制造模式的挑戰。但在對FMS進行充分理解的基礎上，可以發現FMS中無論是系統內部的傳統柔性，還是生產、組織、協調、管理的整體柔性，都是現在市場經濟條件對企業的必然要求。