談具備智能制造特征的柔性制造系統建設

任少蒙 趙越凡

摘?要：本文對柔性制造系統基本含義和特點進行介紹，總結智能化柔性制造系統的多方面優勢，提出智能化柔性制造系統建設方案，以期為我國工業制造生產領域的數字化、智能化發展提供有利參考。

關鍵詞：智能制造特征;柔性制造系統;建設

21世紀以來，隨著人類科技的快速發展，智能化逐漸成為各行各業發展的主流趨勢。工業作為滿足人類社會各種需求的主體產業，推動著生產力的發展和社會的進步。

一、柔性制造系統概述

上世界中葉，品種數量稀少、數量規模巨大的剛性生產流水線是當時的主要生產加工方式。隨人類科技水平的不斷提高以及同行業市場競爭日趨白熱化的發展，多元化、個性化的產品需求不斷拓展延伸，以及近年來長尾需求效應的凸顯，導致中、小規模產量的生產形式逐漸取替傳統大規模生產的形式，成為當今主流工業生產模式。柔性制造系統也隨之產生，同時與剛性生產線種種缺陷和不足形成鮮明對比，可以有效幫助企業在不確定因素較多、多元化需求豐富的當今市場環境中實現長期可持續發展，抵御外部市場接踵而來的風險因素。

當今，在柔性制造生產逐漸成為主流生產模式的背景下，其本身也成為了與產品質量、成本同等重要的，用于衡量一個生產制造企業綜合實力的關鍵指標，能夠有效真實客觀的反饋出企業的環境適應能力和面對風險時的抵抗能力。

柔性制造系統，即Flexible Manufacturing Systems。該系統具備自動化水平高、適應能力強等一系列優勢，特別在種類繁多復雜、數量相對較小的商品生產中扮演者至關重要的角色。相對于剛性制造系統而言，柔性系統的優點主要集中體現在對外部環境和內部制造過程改變的適應能力上。首先，能夠大幅適應系統以外市場環境的變化，充分反饋系統加工制造水平，例如，在加工玩具類產品的過程中，忽然市場需求發生改變，此類玩具變得不再流行，需要迅速改變生產方案生產其他類型玩具。在此期間，以柔性制造為主的企業將有能力快速改變生產方案，反之則極有可能面臨重大經濟損失。其次，柔性制造系統可以有能力適應系統內部變化，具有完備的抗干擾功能。

二、具有智能化制造優勢的柔性制造系統

在柔性制造系統傳統理論方面，普遍認為該系統由三個部分構成，即自動化儲運環節、多工位數控加工環節和信息控制環節。同時，針對于柔性制造型的科學研究主要集中在系統硬件組件、硬件開發、傳輸線設計以及運輸調度等領域。

然而，柔性制造系統作為一個一體化的系統，需要具備較高的整體性，以孤島的方式單獨對某一特殊環節進行研究，其結果普遍和實際生產需求有所差異。例如在進行生產和調度的過程中，對不同零件加工影響不夠重視等。此外，柔性制造系統在實際使用的過程中，與剛性制造系統相同，均具有停機之間長的問題，部分企業還存在規劃混亂、缺乏條例的現象，并且還有一些企業難以依照具體計劃執行相關操作，例如，數控機床由于本身故障問題導致停機;再如，由于系統缺陷造成難以快速根據計劃進行實時更改等。

三、智能化柔性制造系統建設

（一）柔性制造系統的基本構成和工作原理

智能化工業生產作為歐洲第四次工業革命，將人工智能與工業生產領域有機結合的全新技術，其優勢性明顯。因此，具有智能化特征的柔性制造生產系統模型如右圖所示。由此可見，可以將柔性制造系統的工藝流程詳細描述為技術準備、生產裝備、生產進行實施和檢測入庫四個環節。

（二）柔性制造系統平臺基本架構

柔性制造系統每一個工位均具有可以連接網絡的計算機設備，去報系統與外界的流暢通信，有利于數據處理部分全部工位的開放性共享，以及工位彼此之間數據信息的交流交互，符合智能化制造知識重用、技術交底特點。全部數控生產加工機械設備均與計算機實現有效連接，有利于操作人員實時查看工藝文件和操作程序等。

（三）柔性制造系統連續性工作原理

柔性制造系統無人看守狀態下的連續性制造功能，主要融括以下兩個方面，第一，怎樣實現全自動上下料;第二，怎樣確保設備零件質量和有效連接。主要涉及核心計入有以下四個方面。第一，設備道具使用壽命控制;第二，設備道具損壞程度檢驗;第三，工件實時測量和控制;第四，機床的保護工作。

（四）柔性制造系統特征解析

智能化柔性制造系統與傳統系統相比，新系統具有更加強悍的數字化特征，其數據信息分析處理部分性能更加優越穩定，同時能夠有效實現運行狀態的自我檢測。數據分析處理部分可以將整個系統當中每一項環節的動態性信息進行精準采集和整理，并完成全系統共享，極大程度的提高了系統信息、知識方面的利用率和適用范圍。同時，利用動態性自我檢測功能，對生產制造過程當中的異常數據進行合理分析，將此類數據快速反饋于中央處理器，繼而中央處理器下達指令完成自我修復或拉響警報，大幅提升生產本身效率和生產管理效率。

四、結語

綜上所述，隨著歐洲第四次工業革命影響程度的不斷深化，將人工智能與工業生產制造充分結合的全新方式成為工業領域未來發展的必然趨勢。現階段，在對柔性制造生產系統大力研發的過程中，已經初步實現了該系統的網絡化、協同化和智能化改進。但是同時也有很多技術問題需要相關人員進一步處理解決，如工藝中心、模擬仿真系統等。

參考文獻：

[1]劉雁.以人工智能系統為基礎的機床箱體類零件精密柔性制造系統研發和示范應用[J].世界制造技術與裝備市場，2016（06）：37-42.

[2]楊斌，王振玉.基于柔性制造系統工程訓練教學的智能制造人才培養[J].實驗室研究與探索，2017，36（01）：192-195+200.

[3]先進制造領域技術預測課題組.金屬加工機械制造業產品與技術發展預測及關鍵技術分析[J].機電新產品導報，2001（Z5）：26-57.

作者簡介：任少蒙（1987-），男，漢族，河北邢臺人，河北機電職碩士，講師，研究方向：機械制造及自動化、智能制造、機械設計方面;趙越凡（1988-），男，漢族，河北邢臺人，碩士，助教，研究方向：機械制造及自動化、智能制造、有限元分析方面。