多品種小批量生產(chǎn)是大勢(shì)所趨谍售，裝配生產(chǎn)企業(yè)往往以單元線模式應(yīng)對(duì)取得了很好的效果辙芍，但是對(duì)于離散制造加工企業(yè)瞻想，按照成組工藝組建的單元線多數(shù)并不能正常運(yùn)行胞枕，主要原因是工序多杆煞、工序節(jié)拍平衡性差、生產(chǎn)異常沖擊影響大等等腐泻，如何解決這個(gè)問題呢决乎？柔性化制造單元模式避開了工序間工時(shí)差異大的矛盾，是多品種小批量離散制造提高效率的※佳實(shí)踐。

一构诚、提高離散加工生產(chǎn)效率的有效途徑分析

從離散加工生產(chǎn)過程的時(shí)間組成來看蚌斩，D、G是增值時(shí)間范嘱，其余都是非增值時(shí)間送膳。提高生產(chǎn)效率的主要途徑是有效降低甚至取消換刀、換工裝斤间、裝卸等不增值時(shí)間穆烹，如下圖：

常用的方法以及效果有：

1. OEE通過減少停機(jī)時(shí)間、提高質(zhì)量來增加設(shè)備綜合效率稿棚，可以降低A败何、B、C采缎、F诺骏、H的時(shí)間，但一般不能消除哈滥。

2.SMED通過刀具糊扑、工裝切換的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)可以降低A添毒、B的時(shí)間喷总，通過內(nèi)外部作業(yè)轉(zhuǎn)換可以降低E的時(shí)間。

3.TPM通過減少故障停機(jī)植西，提高設(shè)備性能可靠性柳卒，可以減少H、E宫屠、G的時(shí)間列疗。

4. 工藝改進(jìn)、程序優(yōu)化可以降低D浪蹂、G的時(shí)間抵栈。

5.6S管理可以降低H時(shí)間。

上述方法都只能是逐步降低不增值時(shí)間坤次，不能“消除”時(shí)間古劲，而柔性制造技術(shù)則可以將不增值時(shí)間A、B缰猴、C产艾、E、F全部“消除”滑绒，即轉(zhuǎn)入外部作業(yè)模式闷堡，從而大大提高設(shè)備時(shí)間利用率，提高生產(chǎn)效率疑故。

二杠览、柔性化制造系統(tǒng)的構(gòu)成

柔性制造系統(tǒng)是上世紀(jì)60年代起源于英國(guó)弯菊，之后日本將之發(fā)揚(yáng)光大，對(duì)日本制造業(yè)30年輝煌功不可沒牺缰。我國(guó)于上世紀(jì)80年代引入问乌，發(fā)展30多年一直少有成功案例，隨著企業(yè)數(shù)字化邦叶、智能化轉(zhuǎn)型升級(jí)的逐步深入寂齐，近幾年來國(guó)內(nèi)柔性制造技術(shù)應(yīng)用風(fēng)起云涌，格力G-FMS線尺笼、三一重工FMS線成效顯著肃逐。

離散機(jī)械加工的柔性制造系統(tǒng)一般由以下子系統(tǒng)構(gòu)成：

1、通用托盤或多功能抓手系統(tǒng)：這是柔性制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)核心林下，快速高精度重復(fù)定位技術(shù)袄肩、聯(lián)動(dòng)鎖緊技術(shù)的成熟應(yīng)用為柔性制造系統(tǒng)的普及帶來了發(fā)展機(jī)遇。

2腋芜、加工設(shè)備組合：目前國(guó)際上柔性制造系統(tǒng)通常采用自律分散式單元模式再副，加工設(shè)備數(shù)量少，但是可組合性強(qiáng)花炭。常用的柔性加工設(shè)備有臥式加工中心躬拢、立式加工中心、數(shù)控車床见间、數(shù)控磨床聊闯、三坐標(biāo)測(cè)量等，有的企業(yè)將鉗工工序米诉、裝配作業(yè)整合進(jìn)柔性制造單元中菱蔬，也取得了不錯(cuò)的效果。

3史侣、刀庫(kù)系統(tǒng)：一般的數(shù)控加工設(shè)備自帶刀庫(kù)容量小拴泌，換型時(shí)換刀時(shí)間占比大，影響了效率的提升惊橱。而柔性制造系統(tǒng)往往采用共用大型刀庫(kù)蚪腐，由機(jī)器人為每臺(tái)加工設(shè)備配送刀具，可以將換刀時(shí)間幾乎全部轉(zhuǎn)入外部作業(yè)李皇。

4削茁、物料系統(tǒng)：物料系統(tǒng)包括工件的存儲(chǔ)、托盤的存儲(chǔ)掉房、工裝的存儲(chǔ)茧跋、工件的裝卸、工件托盤的運(yùn)輸?shù)鹊龋菍?shí)現(xiàn)柔性制造的關(guān)鍵技術(shù)捉肄。物料存儲(chǔ)一般采用貨架模式乃屈，工件、空托盤常苍、工裝以及作業(yè)托盤（安裝了工裝和工件）分別占用不同的貨位區(qū)域兼英，通常設(shè)置工件/工裝裝卸的獨(dú)立的工作站，而運(yùn)輸?shù)郊庸ぴO(shè)備的形式比較多樣鸵丸，比如有基于堆垛機(jī)的喳牌，有基于導(dǎo)軌機(jī)器人的，有基于AGV/RGV 的贪焊。比較簡(jiǎn)單的物流系統(tǒng)是采用桁架機(jī)械手+兩工位工件裝卸工作站模式玲院，比較適用于數(shù)控加工為主的柔性制造系統(tǒng)。

5惦肴、控制工作臺(tái)：?jiǎn)螜C(jī)或雙機(jī)柔性制造單元可以應(yīng)用設(shè)備原有的控制系統(tǒng)淡早，但較復(fù)雜的FMS系統(tǒng)往往需要設(shè)置獨(dú)立的控制工作臺(tái)，與各設(shè)備原有的控制系統(tǒng)一起耳标，構(gòu)成控制網(wǎng)絡(luò)醇坝，以運(yùn)行統(tǒng)一計(jì)劃、調(diào)度職能次坡。立體貨倉(cāng)呼猪、機(jī)器人/堆垛機(jī)/AGV/RGV、加工程序數(shù)據(jù)庫(kù)的管理都需要集成到控制工作臺(tái)集中進(jìn)行管理贸毕。

6郑叠、其他系統(tǒng)：包括切屑自動(dòng)收集/輸送系統(tǒng)、切削液補(bǔ)給系統(tǒng)明棍、刀具重定位系統(tǒng)、刀具自補(bǔ)償系統(tǒng)寇僧、CCD視覺識(shí)別系統(tǒng)等等摊腋，依據(jù)柔性制造的復(fù)雜需求程度而有不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)方案。

三嘁傀、柔性制造系統(tǒng)的規(guī)劃要素

柔性制造單元兴蒸，要結(jié)合企業(yè)自身產(chǎn)品的特點(diǎn)和加工屬性進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，同時(shí)也要考慮現(xiàn)有設(shè)備狀況和可改造能力：

1细办、首先還是產(chǎn)品的工藝分類分組间歌。可以按照成組工藝技術(shù)方法將所有的產(chǎn)品進(jìn)行分類分組认施，形成初步的范圍清單鹅址。

2、其次要綜合考慮設(shè)備、刀具的應(yīng)用情況進(jìn)行分組妨谦。目的是確定設(shè)備組合巡雄，以及刀庫(kù)的容量組合。

3显而、再次按照產(chǎn)品的工序加工特點(diǎn)夹宏，從外形尺寸、定位方式楷芝、緊固方式等要素進(jìn)行分析檩耕，從而確定通用托盤的方式，或者多功能抓手的結(jié)構(gòu)構(gòu)成裕砖。

4画鉴、結(jié)合產(chǎn)品產(chǎn)量需求和生產(chǎn)節(jié)拍，來規(guī)劃物料系統(tǒng)要采用的模式以及區(qū)域面積恢着、貨位數(shù)量等桐愉，并且選擇確定工件的運(yùn)輸方式，是堆垛機(jī)掰派，還是機(jī)器人从诲，還是AGV等，當(dāng)然系統(tǒng)的可擴(kuò)展性也是需要考慮的重要因素之一靡羡。

5系洛、然后規(guī)劃柔性制造系統(tǒng)的集成控制子系統(tǒng)，是否需要實(shí)現(xiàn)程序集中管控略步，工件運(yùn)輸系統(tǒng)以及原有設(shè)備控制臺(tái)的功能是否需要集中整合等等描扯，確定控制臺(tái)總體方案。

6趟薄、其他系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)劃绽诚。排屑系統(tǒng)、冷卻液補(bǔ)償?shù)鹊瓤梢岳迷邢到y(tǒng)杭煎，也可以進(jìn)行改造恩够，并入中控臺(tái)集中管控。但是從系統(tǒng)的柔性化來講枝徙，我們并不建議都進(jìn)行集中管控檬撒，這往往會(huì)對(duì)后續(xù)的柔性化調(diào)整帶來約束困難。

柔性制造系統(tǒng)是提高多品種小批量離散加工制造效率的※有效方法之一饺焕，也是企業(yè)數(shù)字化促军、智能化轉(zhuǎn)型的必由之路。柔性制造技術(shù)的應(yīng)用不僅是為了精簡(jiǎn)人力什氮，降低人力成本等灾，更重要的是縮短生產(chǎn)周期宜抓，并解決零件加工的同一性問題，提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平程堤。因而企業(yè)只有結(jié)合企業(yè)自身產(chǎn)品的特征以及實(shí)際生產(chǎn)需求蝇盖，盡快選用適合自己的柔性制造系統(tǒng)，充分發(fā)揮其柔性價(jià)值谍线，才能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中脫穎而出虎资。

作者：胡玉江，北大縱橫精益運(yùn)營(yíng)及智能制造研究院院長(zhǎng)

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