柔性制造系统的改进措施

■甄彩霞，侯宇彬，林 兰，黄跃娟

■1.齐齐哈尔工程学院机电工程系，黑龙江 齐齐哈尔 161005;2.特变电工山东鲁能泰山电缆有限公司，山东 济南 271219

柔性制造系统(也称FMS)，是具有高柔性和自动化程度较高的制造系统。一般来说，它是指在计算机控制下，由一个自动化的物料输送系统将若干台数控机床和相关的其他操作设备连接在一起的有机整体，它能够以小批量和随机定货方式生产一定范围内的系列产品，有效地解决了机械制造高自动化与高柔性间的矛盾。随着市场竞争的日益激烈，为了适应市场需求，制造手段就成了制约企业发展的瓶颈。在传统制造系统不断改进的情况下，柔性制造系统具有缩短产品周期、提高市场竞争力等优点受到了各大企业的欢迎。

1 柔性制造系统功能与组成

“柔性”是指生产组织形式与自动化制造设备对加工任务(工件)的适应性。FMS的基本组成部分包括:自动化加工设备、工件储运系统、刀具储运系统、多层计算机控制系统等。

自动化加工设备是计算机控制的，具有很高的柔性，是自动化制造系统最基本、最重要的设备。

工件储运系统由刀具库、工件运输设备和工件更换装置等组成。它将工件毛坯或半成品及时准确地送到指定加工位置，并将加工好的成品送进仓库或装卸站。

刀具储运系统由刀具库、刀具输送装置和刀具交换装置等组成。它为各加工设备及时提供所需的刀具，从而实现刀具供给自动化。

FMS的控制系统采用计算机多层控制，通常是三层控制，即单元层、工作站层和设备层。其基本思想是将一个复杂的系统划分为若干层次，各层次分别独立完成各自的控制任务，层与层之间进行信息交换，上层向下层发送命令，下层为上层服务并会送执行结果，通过计算机网络将各层控制的计算机、CNC、PLC等设备控制器互联起来，构成完整的控制与通信系统。

2 我国FMS发展现状

自从1967年英国Molins公司研制“系统24”开始，FMS经过几十年的发展，世界上许多工业发达国家已将这项新技术由试验阶段推向了实用阶段。我国自1983～1985年间，在国家支持下由一些单位率先进口了国内第一批FMS系统，到我国自行研制成功FMS也有十几年的历史。但是成功应用的FMS的企业却很少，主要原因是FMS投资大，大多数企业难以承受。FMS的实施为企业的发展和增强竞争力提供了硬件支持。但是，任何企业都是组织、管理和生产设备的集成，都离不开软件的支持，尤其是在管理和人的作用越来越重要的今天，要实现柔性的目标，必须使整个企业协调一致，同时做出有效反应，任何一个因素的缺陷都会影响系统产出的最终效果。我们更应看到我国目前企业的实际情况，传统的管理模式，企业人员整体素质还不高，缺乏对市场变化做出快速反应，投资太大，一般企业难以承受。应结合中国国情，研究地区行情，结合企业实际情况，研究低成本、高效率的生产组织模式，为国有大中型企业尽快走出困境提供相应的技术支持。

3 柔性制造系统的应用和改进措施

基于以上分析，对柔性制造系统的设计要根据工艺流程合理进行设计，同时从管理、理念角度出发，改善企业的经营状况。

(1)研究人机一体化柔性制造系统。在感知和信息交互层面、控制层面和执行层面实现人机一体联合作用，互相协助，取长补短，共同决策。强调人在系统中的重要作用，人机功能的最优匹配，实现经济高效和安全可靠地运行。例如在WERNER-KOLB的FMS换刀系统中由于采用了新型的刀具快换系统(QTC)，使由于刀具替换而产生的闲置与非生产时间减少95%，并借助与便携式输入和储存终端，直接从刀具预调仪和备用刀库把数据传输到机床的控制系统，使得时间的消耗以及刀具数据采集中产生的输入错误大大降低。

(2)提高FMS自身的软件能力。加强软件能力，提高远程控制管理，强化程序控制，以使系统可靠、安全运行。

(3)加强FMS与企业管理系统的融合，使企业柔性环境随环境变化而不断提高。比如将FMS和EPR系统结合，创造一个良好的企业管理和生产运作系统，提高企业的反应能力，实现企业的更好的经营战略。

(4)充分发挥人在FMS中的主导作用，提高人的积极主动性。整个FMS的运行处在人的监控状态下，对系统进行监控管理、意外事故处理、维修、工件及刀具进出站装卸、预调及安全巡视等工作。尽管采用了计算机来控制和管理整个系统的生产，但是系统运行的最终决策者是人。人处在这种复杂的系统中，难免会出现这样或那样的错误，所以人的积极主动性显得至关重要。只要采取相应的技术措施，提高人的积极主动性，操作错误是能够避免或大大减少的。这对FMS来说非常重要。

(5)加强企业文化的管理。建立、健全与FMS相适应的企业文化结构，进行企业管理模式改革，建立柔性化的管理模式，与FMS相呼应，为FMS的运行提供有利的实施环境。

4 结语

FMS作为一种已被世界工业界接受并发展的工厂自动化的先进模式，它的发展对企业的生存和发展、市场经济的需求提出了新的挑战和机遇。FMS是在自动化技术、信息技术和制造技术的基础上，将工厂中的设计研发、生产制造和企业的经营管理等过程利用计算机及其软件系统结合为一个有机的整体，以实现最优匹配、经济高效和最佳的社会效益。FMS的发展为未来机械制造厂的发展提供了一份更广阔的蓝图，对加速机械装备的更新换代具有重要意义。

[1]张根保.自动化制造系统[M].北京:机械工业出版社，2013.