企業(yè)柔性制造系統(tǒng)運行方式研究
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一、FMS的定義
柔性是相對于“剛性”而言的，傳統(tǒng)的“剛性”自動化生產線旨在實現(xiàn)單一品種的大批量生產，其優(yōu)點是生產率高，由于設備是固定的。所以設備利用率也很高，單件產品的成本低，但價格相當昂貴，且只能加工一個或幾個相類似的零件。如果想要獲得其他品種的產品，則必須對其結構進行大調整，鶯新配置系統(tǒng)內各要素，其工作量和經費投柔性制造及相關理論人與構造一個新的生產線往往不相上下。剛性的大批量制造自動化生產線只適合生產少數(shù)幾個品種的產品，難以應付多品種中小批量的生產。
柔性制造系統(tǒng)是指能適應加工對象變換的自動化機械制造系統(tǒng)。柔性制造系統(tǒng)(FlPxible Manufacting system簡稱FMS)最初在20世紀60年代由英國Molins公司雇員Theo William-son提出構思設想，并于1965年Molins公司取得該項發(fā)明的專利，而FMS的首創(chuàng)者則是美國MAALROSE公司。它于1963年制造了世界上第一條加工多種柴油機工件的數(shù)控自動線。1967年英國Molins公司公布“系統(tǒng)24”(Molim system-24)，用計算機分散控制加工設備，每天工作24h，使FMS的思想正式形成。FMS是由若干CNC設備，物料運儲裝置和計算機控制系統(tǒng)組成的并能根據(jù)制造任務和生產品種的變化而迅速進行調整的自動化制造系統(tǒng)。
二、FMS面臨的問韙
FMS雖然是一種較新的有很大發(fā)展前景的生產系統(tǒng)，它的優(yōu)越性是以多品種、中小批量生產和快速市場響應為前提的，但它也不是萬能的。如果用FMS加工大批量單一品種，則其效率比不上剛性自動生產線。FMS在20世紀80年代有過輝煌的歷史，并在部分企業(yè)中取得成功，但總的來說，更多的企業(yè)未能取得預期的效果，甚至有些原來應用很成功的企業(yè)在進入20世紀90年代后也遇到困難，究其原因，主要有：
1、盲目的前期投資，忽視市場容量
部分企業(yè)對于FMS的應用強調規(guī)模，因此產生了成本高、技術難度大、系統(tǒng)復雜、可靠性不好、投資難于收回的現(xiàn)象。以FMS中加工中心配備的刀具投資為例，每臺加工中心配備60把刀具，每把力具平均有3把姊妹刀計算，每臺加工中心就可能有180把刀具和相應數(shù)量的刀柄，加上刀具準備和交換費用，刀具系統(tǒng)方面的投資接近加工中心的費用。其它諸如立體倉庫、自動導引小車、機器人、控制系統(tǒng)(軟、硬件)等的投入都很大，這些投資遠遠超過傳統(tǒng)的自動化流水線。而某些工廠求大求全，盲目的進行投資建沒，而忽視了市場容量。這就造成了生產能力過剩，部分設備處于空閑狀態(tài)，不但沒有充分發(fā)揮FMS的自身優(yōu)勢，而且造成前期的大量投資不能收回，形成虧損。
2、過分依賴設備的先進性。追求高、新技術，忽視人在系統(tǒng)中的主觀能動性和組織管理的跟進
FMS的核心是它的柔性，先進的設備只能是FMS的硬件保證，只有人的智能和主觀能動性才能保證系統(tǒng)內先進設備的正常運行和對外部環(huán)境化的快速反應。FMS不同于傳統(tǒng)的自動化流水線，后者專為某一產品的生產量身定做，具有專一性，人只需在固定的崗位上掌握單一的技能，它只適用于品種單一、批量大、工藝穩(wěn)定的產品生產，追求的是規(guī)模經濟效益，而FMS強調信息集成和制造過程優(yōu)化，強調整體的柔性，包括整體企業(yè)的生產、組織和管理等，其中人的智能因素是任何先進設備無法替代的，只有人力因素的積極參與，才能保證整個系統(tǒng)的順利運行和對外部環(huán)境變化的快速反應。那種片面追求“無人化”的運作模式是對FMS的曲解。
三、解決FMS的問題的對策
雖然FMS的先進制造理念在經過40多年的探索、實踐，并輝煌一時后，遇到一定的困難和其它先進制造模式的挑戰(zhàn)，但在充分理解FMS的哲理后，發(fā)現(xiàn)“柔性”無論是先進系統(tǒng)內部的傳統(tǒng)柔性，還是包括生產、組織、管理、協(xié)調的整體柔性，部是現(xiàn)代化制造業(yè)對中、小批量，多品種產品的高效率加工和對內、外部環(huán)境變化快速反應的需要，不具備相應柔性的制造系統(tǒng)在當今難以想象。
針對FMS所遇到的困難，應從以下幾個方面加強對FMS哲理的理解，完善FMS的實施，努力使FMS在現(xiàn)代企業(yè)中發(fā)揮越來越大的作用。
1、切合實際進行可行性研究，選擇適合本企業(yè)的生產模式
應用FMS是為了使企業(yè)適應目前的小批量、多品種的市場需求。企業(yè)應該根據(jù)本企業(yè)的實際，合理發(fā)揮FMS的優(yōu)勢，應用FMS是手段而不是目的，只有適合企業(yè)的生產模式才是最佳的。企業(yè)不一定要實現(xiàn)完全的自動化作業(yè)，設備與設備之間可采用人工搬運。這樣不但可以節(jié)約前期的巨額投資，還可以及時發(fā)現(xiàn)問題，進行設備的調整、維修或是更換。只要實現(xiàn)對生產資源的合理安排，盡可能消除不必要的時間耽擱，也可以很好的實現(xiàn)柔性化的生產。
2、改變以往重設備、輕管理的模式
美國英格索爾銑床公司分析在傳統(tǒng)的制造工廠中從原材料進廠到成品出廠的“時間組成”，結果表明：對一個機械零件來說，只有5％的時間是在機床上，95％的時間在不同的地方和不同的機床之間運輸或等待，由此可見，管理對整個系統(tǒng)效率的影響。目前，管理還沒有被提升到應有的重視高度，在現(xiàn)代化制造業(yè)中，它發(fā)揮著甚至比硬件更大的作用，隨著加工技術的提升，硬件上能夠吸納當今前沿的新設備、新工具，但對于與之相適應的管理，特別是柔性管理的應用還存在著一定的欠缺，而現(xiàn)場管理的柔性正是FMS柔性發(fā)揮的基礎。
3、充分發(fā)揮人的主觀能動性
人的智能和主觀能動性永遠是先進制造系統(tǒng)的核心，片面追求設備的先進和完善只能增加FMS的運營成本，缺乏人的參與，先進設備的柔性就不能充分發(fā)揮。人的智能因素足任何先進設備都無法替代的，只有人參與的生產管理才能保證系統(tǒng)的正常運行，適時調度生產及對內、外部環(huán)境變化的快速反應，只有先進設備、人、技術和環(huán)境的協(xié)調統(tǒng)一，F(xiàn)MS才是有生命的柔性，F(xiàn)MS才得以充分發(fā)揮，尤其是生產現(xiàn)場的管理者，他們對現(xiàn)場生產作業(yè)系統(tǒng)的出色管理，可以將設備高效的組織起來，實現(xiàn)不同產品類型的快速轉產，加強企業(yè)的柔性。
4、借鑒其它先進的制造理念，來增強FMS的生命力
計算機集成制造、敏捷制造、精良制造、智能制造、虛擬制造等都是當今先進的制造理念，可通過相互借鑒、優(yōu)勢互補來豐富FMS的思想，發(fā)展FMS。
FMS系統(tǒng)的應用側蕈于生產現(xiàn)場，是生產現(xiàn)場運用先進的技術，提高制造效率和柔性的必要的選擇。面對如今的市場個性化的需求，企業(yè)只有改變自己的生產方式，適應小批量、多品種的生產模式，才能在日益激烈的競爭中脫穎而出，而FMS正是應這種需求產生的。FMS主旨在于改變企業(yè)現(xiàn)場生產的傳統(tǒng)模式，變剛性的、單一品種的生產為適應市場需求的小批量、多品種的生產模式，同時，現(xiàn)場的生產管理需要整個企業(yè)的柔性管理的支持。企業(yè)只有形成全部職能部門對市場的快速反映，才能更好的發(fā)揮車間柔性制造系統(tǒng)的作用。
目前，很多的新型的制造理念，都立足于企業(yè)全局的高度，實現(xiàn)企業(yè)全部資源的整合，比如可借鑒敏捷制造的思想，與其它相關企業(yè)組成“動態(tài)聯(lián)盟”，以便對市場變化作出快速靈活的反應；再如日本的豐田公司，創(chuàng)造出新的管理方法——精益生產，既解決資金層次的改革問題，又解決作業(yè)層次的管理問題。柔性制造系統(tǒng)可以借鑒各種制造理念的精華，完善自己的不足，并在運用中求發(fā)展，求創(chuàng)新，加強實際應用的效果，解決機械制造高自動化和高柔性之間的矛盾，使本企業(yè)在激烈的市場競爭中立于不敗之地。