面向職教的FMS及相關(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目研究

易貴平邴志剛

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)附屬高級(jí)技術(shù)學(xué)校 天津300222；2.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 天津300222）

面向職教的FMS及相關(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目研究

易貴平1邴志剛2

（1.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)附屬高級(jí)技術(shù)學(xué)校 天津300222；2.天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)自動(dòng)化與電氣工程學(xué)院 天津300222）

我國制造業(yè)現(xiàn)狀要求職業(yè)教育的觀念和體系應(yīng)不斷更新以適應(yīng)新需求。探索FM S的現(xiàn)代職業(yè)技能訓(xùn)練模式，使教育內(nèi)容與生產(chǎn)過程緊密相關(guān)，為社會(huì)培養(yǎng)生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型人才，對(duì)我國現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的意義。

職業(yè)教育；柔性制造系統(tǒng)；FM S；技能培訓(xùn)

柔性制造系統(tǒng)（Flexible Manufacturing System，簡(jiǎn)稱FMS）是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算機(jī)把多種自動(dòng)化設(shè)備有機(jī)地集成起來，不拘泥于剛性的固定加工順序和工作節(jié)拍的具有柔性且自動(dòng)化程度較高的制造系統(tǒng)。

由于集高效、高質(zhì)量及高柔性于一體，F(xiàn)MS得到迅猛發(fā)展。在機(jī)械制造行業(yè)，F(xiàn)MS解決了近百年來中小批量和多品種生產(chǎn)自動(dòng)化之技術(shù)難題。20世紀(jì)80年代后，F(xiàn)MS已成為各工業(yè)化國家機(jī)械制造自動(dòng)化發(fā)展的重點(diǎn)。但到目前為止，國內(nèi)的FMS還為數(shù)較少，人們對(duì)FMS的認(rèn)識(shí)還很不到位。因此，我國當(dāng)前迫切要求在職業(yè)教育這種與生產(chǎn)實(shí)踐聯(lián)系最緊、距離最短的教育領(lǐng)域中，根據(jù)經(jīng)濟(jì)建設(shè)對(duì)勞動(dòng)力的要求，將FMS引入高職教育與職業(yè)培訓(xùn)，進(jìn)一步促進(jìn)高技能人才的培養(yǎng)。

FMS發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

從20世紀(jì)60年代至今，F(xiàn)MS的出現(xiàn)、發(fā)展、進(jìn)步和廣泛應(yīng)用，對(duì)制造業(yè)及工廠自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展產(chǎn)生了重大影響；進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，制造業(yè)自動(dòng)化進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)代，F(xiàn)MS技術(shù)在各工業(yè)化國家得到迅猛發(fā)展；20世紀(jì)90年代后，工業(yè)界更加注重信息集成和人在CIMS和FMS中的積極作用，使系統(tǒng)更有成效地運(yùn)行。現(xiàn)在，工業(yè)界已更加注重FMS與集成化的CAD/CAPP/CAM，工廠或車間生產(chǎn)控制與管理系統(tǒng)PCMS相集成，可使企業(yè)運(yùn)用現(xiàn)有數(shù)量和配置方式的資源更有效地去應(yīng)對(duì)不斷變化著的環(huán)境因素，動(dòng)態(tài)適應(yīng)多變型市場(chǎng)的需求。

迄今，F(xiàn)MS已滲透到制造業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域，并對(duì)生產(chǎn)勞動(dòng)方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。從整個(gè)制造業(yè)所生產(chǎn)的產(chǎn)品來看，F(xiàn)MS已不再局限于車床、汽車、飛機(jī)、坦克、火炮、艦船等產(chǎn)品制造領(lǐng)域，還可用于計(jì)算機(jī)、半導(dǎo)體、服裝、食品以及醫(yī)藥品和化工等產(chǎn)品生產(chǎn)。在國內(nèi)制造業(yè)中，中小企業(yè)的多品種中小批量生產(chǎn)的特性很突出，生產(chǎn)靈活，但自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率很低。為了適應(yīng)市場(chǎng)變化，一定要打破這種勞動(dòng)密集型和剛性自動(dòng)化混雜的生產(chǎn)模式，必須采用柔性自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)等先進(jìn)制造技術(shù)以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)型。

目前，從生產(chǎn)批量來看，F(xiàn)MS已從中小批量應(yīng)用向單件和大批量生產(chǎn)兩個(gè)方向發(fā)展。相關(guān)研究表明，只要是能應(yīng)用數(shù)控和計(jì)算機(jī)控制的加工工序均可由FMS完成。今后，F(xiàn)MS將朝著以下幾個(gè)方向發(fā)展：（1）系統(tǒng)配置向小規(guī)模的柔性制造單元（FMC）發(fā)展；（2）朝多功能方向發(fā)展；（3）將從計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）的高度考慮FMS規(guī)劃設(shè)計(jì)。

柔性制造系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)

圖1所示為一個(gè)典型FMS的組成。其中涉及的典型關(guān)鍵技術(shù)分述如下。

圖1 典型的FMS組成示意圖

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)：CAD技術(shù)結(jié)合領(lǐng)域知識(shí)庫、專家系統(tǒng)，使之智能化，可處理相對(duì)復(fù)雜的問題，從而有助于加快新產(chǎn)品開發(fā)和新結(jié)構(gòu)研制的速度。

集成化技術(shù)：引入“多集成”的理念，即信息集成、智能集成、串并行工作機(jī)制集成及人員集成，增強(qiáng)應(yīng)對(duì)未來制造系統(tǒng)需求的適應(yīng)力。

模糊控制技術(shù)：高性能模糊控制器具有自動(dòng)適應(yīng)環(huán)境和參數(shù)變化的功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動(dòng)對(duì)控制量作調(diào)整，使系統(tǒng)性能大為改善。

人工智能技術(shù)及專家系統(tǒng)：專家系統(tǒng)利用專業(yè)知識(shí)和推理規(guī)則進(jìn)行推理，求解各類問題（如解釋、預(yù)測(cè)、診斷、查找故障、設(shè)計(jì)、計(jì)劃、監(jiān)視、修復(fù)、命令及控制等）。在制造過程中，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)測(cè)其運(yùn)行狀態(tài)，在受到外界或內(nèi)部激勵(lì)時(shí)能自動(dòng)調(diào)節(jié)其參數(shù)，以達(dá)到最佳工作狀態(tài)，具備自適應(yīng)和自組織能力。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)：人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANN）是模擬智能生物的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)信息進(jìn)行處理的一種方法，在自動(dòng)控制領(lǐng)域，并列于專家系統(tǒng)和模糊控制系統(tǒng)。

面向職教的FMS及相關(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)及特征

（一）開發(fā)步驟

目前，國內(nèi)專門面向職業(yè)教育，同時(shí)又能夠充分反映制造業(yè)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)的FMS寥寥無幾。因此，面向職教的FMS及相關(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目的開發(fā)應(yīng)從基礎(chǔ)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(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目開發(fā)流程圖

其中，最核心的任務(wù)之一是通過對(duì)控制方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化系統(tǒng)的生產(chǎn)調(diào)度等一系列問題，以真正實(shí)現(xiàn)柔性制造系統(tǒng)的高效率、高柔性、高可靠性的特點(diǎn)。

（二）項(xiàng)目特征

為使面向職教的FMS及相關(guān)現(xiàn)代技能培訓(xùn)項(xiàng)目培訓(xùn)對(duì)象學(xué)習(xí)的內(nèi)容與實(shí)際生產(chǎn)作業(yè)過程緊密相關(guān)，項(xiàng)目所要建立的柔性制造系統(tǒng)必須具備下述主要特征（如圖3和表1所示）。

圖3 面向職業(yè)教育的FMS應(yīng)具備的特征圖

FMS的產(chǎn)生及發(fā)展確實(shí)是制造業(yè)生產(chǎn)及管理上的歷史性變革，代表著未來工廠的發(fā)展趨勢(shì)，在決定制造企業(yè)未來發(fā)展前途上具有戰(zhàn)略意義。發(fā)達(dá)國家柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，也較為普及，而我國對(duì)FMS的研究起步較晚且進(jìn)展較慢。要想加快FMS的發(fā)展速度，必須將其推廣和普及，使人們對(duì)這一高新技術(shù)加深認(rèn)識(shí)，逐步掌握與之相關(guān)的知識(shí)和技術(shù)，并應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)際中。職業(yè)教育作為教育的重要組成部分，應(yīng)提供多層次的專業(yè)知識(shí)教育和專門技能訓(xùn)練。通過探索FMS的現(xiàn)代職業(yè)技能訓(xùn)練模式，將為社會(huì)培養(yǎng)出生產(chǎn)第一線的應(yīng)用型人才，必將進(jìn)一步促進(jìn)我國機(jī)械行業(yè)勞動(dòng)力總體素質(zhì)的提升，進(jìn)而加快我國綜合國力的提升。

表1 面向職業(yè)教育的FMS項(xiàng)目特性描述表

[1]高青.柔性制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)研究[J].決策參考，2008，（7）.

[2]杜昕.柔性制造系統(tǒng)（FMS）之發(fā)展[J].工程技術(shù)與產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)，2010，（5下）.

[3]連海生.柔性制造系統(tǒng)是制造業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)[J].科學(xué)時(shí)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(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-5727（2011）11-0136-02

易貴平（1975—），男，湖北孝感人，天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)附屬高級(jí)技術(shù)學(xué)校副校長(zhǎng)，高級(jí)實(shí)習(xí)指導(dǎo)教師，高級(jí)技師，研究方向?yàn)槁殬I(yè)教育管理。