Under the global economic turbulence, to some extent, Flexible Manufacturing System for automobile is becoming more important, there is no doubt that it will be one of the most distinctive development trends in the future.
中国汽车制造商们面对风云变幻的市场形势，开始更深一步思考如何提高自身竞争力。质量和价格进一步成为主导竞争的决定性因素。由可适应高节拍、高效率、高品质的柔性生产线代替过去的专机生产线，成为众人不约而同的目光焦点。一直以来在中国市场上，高性能的数控机床组成的柔性生产线几乎都是从国外引进，价格也相当高昂。如今，为兼顾产品质量和利润空间，很多用户把目标转向了中国本土。那麽，柔性制造系统便成为中国汽车制造的首选。
柔性制造系统（Flexible Manufacturing System,下文简称FMS）是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统等组成的自动化制造系统，它包括多个柔性制造单元，能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整，适用於多品种、中小批量生产。
高性能机床助力柔性生产
柔性制造系统，至少有两台机床，一套物流运输系统（从装载到卸载具有高度自动化）和一套控制系统的计算机所组成的制造系统，它采用简单的改变软件的方法便能制造出某些部件中的任何零件。
柔性制造系统在发动机生产中的应用
两台以上数控机床或加工中心以及其他的加工设备，包括测量机、清洗机、动平衡机、各种特种加工设备等。一套能自动装卸的运储系统，包括道具的运储和工件原材料的运储。具体结构可采用传送带、有轨小车、无轨小车、搬运机器人、上下料托盘、交换工作站等。
一套计算机控制系统。从软件内容看主要包括三部分：FMS的运行控制、FMS的质量保证、FMS的数据管理和通讯网络。
柔性制造系统的优点
柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，理想和圆满地解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。具体优点如下：
（1）设备利用率高。一组机床编入柔性制造系统後，产量比这组机床在分散单机作业时的产量提高数倍。
（2）在制品减少80%左右。
（3）生产能力相对稳定。自动加工系统由一自或多台机床组成，发生故障时，有降级运转的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。
（4）产品质量高。零件在加工过程中，装卸一次完成，加工精度高，加工形式稳定。
（5）运行灵活。有些柔性制造系统的检验、装卡和维护工作可在第一班完成，第二、第三班可在无人照看下正常生产。在理想的柔性制造系统中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损调换、物流的堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题。
（6）产品应变能力大。刀具、夹具及物料运输装置具有可调性，且系统平面布置合理，便於增减设备，满足市场需要。
这种自动化和无人化车间，是向实现计算机集成的自动化工厂迈出的重要一步。与此同时，还出现了若乾仅具有FMS基本特征，但自动化程度不很完善的经济型FMS，使FMS的设计思想和技术成就得到普及应用。
两个“融合”诠释柔性制造内涵
据北京奔驰-戴姆勒?
克莱斯勒汽车有限公司（以下简称“BBDC”）电气&材料主管高宏君介绍，在BBDC新厂的设计理念中，生产线柔性化和控制系统透明化是非常重要的两个考虑因素，这对操作的高度自动化和生产线的安全性依赖非常大。为此，他们在生产和管理中大量采用了大型安全型PLC和计算机控制技术，拥有国际先进的国内首个能够生产5种车型的柔性化生产线，涵盖了冲压、焊装、涂装、总装等整车制造环节。
奇瑞发动机二厂的柔性制造系统（FMS）
同时，BBDC还在生产和管理中大量采用了IT控制技术。据高工介绍，工厂设计阶段的这些思路其实是柔性化生产实现的基础，这也和BBDC柔性制造中的两个“融合”关系密切。“融合”分别指得是生产线安全系统和自动化控制系统的融合，以及全厂生产线自动化控制系统和IT信息系统的信息融合。前一个融合体现了成本优先的策略，後一个融合体现了效益优先和精益生产的策略。
用先进技术提高产品质量、降低生产成本是汽车制造企业提高自身市场竞争力的“首选”，而安全制造的理念往往被忽略。高工认为，对产品负责的同时更要对员工负责，安全生产始终要放在第一位。他同时介绍说：“在BBDC，我们要制定和执行统一的电气自动化控制标准，而且已经建立了覆盖全公司生产车间的安全控制系统，实现了标准化和集成化的安全控制回路。通过使用安全系统和控制系统集成一体的方法，将分布式安全信号和控制信号合成到了一根现场总线上。控制柜内空间节省的同时也减少了工程设计、排错和布线的成本。通过使用PROFIsafe，各种符合BBDC电气控制标准的普通电气元件和安全相关的电气元件均连接到统一网络上，其中包括了变频器、RFID识别系统、普通分布式I/O单元、各种安全传感器和HMI人机界面等组件。”
柔性制造在汽车制造行业的应用
据小巨人机床有限公司总工程师黄建文先生介绍，随劳动力成本的逐步上升，以及提高产品品质和效率的要求日渐高涨，构成柔性生产线的高性能机床也向高速、高精度、复合化、自动化、智能化、网络化和节能环保的方向推进。同时，由於汽车零部件制造行业的特殊性，机床厂家不但要能够提供高性能的数控机床，还需具备提供整套解决方案（即交钥匙工程）的能力。
黄总工表示，公司非常重视汽车行业用户的要求，在不断引进MAZAK高性能数控机床的同时，还在组织结构上有力支持交钥匙工程的运作，如设立专门面向交钥匙工程的技术部门；打造为交钥匙工程开展配套服务的夹具事业部等，以此提高交钥匙工程的品质、缩短交货周期并降低成本。nextpage
典型的柔性制造系统
凭借此方面的优势和经验，小巨人公司得以成功地为不同生产批量的用户提供最优化成本的多样化方案，比如针对以前用专机或者全部由卧加组成的生产线来加工完成的汽车发动机缸盖，小巨人公司根据其产品特点和批量，为客户组建了由立式加工中心和卧式加工中心共同组成的生产线，大幅降低了生产线的成本。小巨人的缸盖生产线在客户奇瑞同时进行的包括缸体、缸套几条生产线的验收中，率先通过了用户的终验收。
“汽车零部件必须通过大批量生产才能有效降低成本。在汽车零件的生产节拍中包括了切削时间和零件的装夹时间，那么想提高机床的利用率，就必须尽可能缩短零件的加工节拍。”黄总工进一步介绍道。对此，小巨人专门研制了带有双交换工作台的立式加工中心，在其中一个工作台上加工的同时可以在另一个工作台上进行零件的装卸，令机床的主轴始终处於工作状态，有效缩短了加工节拍。
该机床同样配置了智能化和网络化的数控系统，借助其独有的多项智能化功能，还能进一步缩短编程、刀具准备和刀具寿命管理、试切以及维修保养方面的耗时。
FMS在加工回转体类零件中的应用
加工对象为轴、盘类零件。
加工系统以5台国产数控机床为基础的模块（CNC车床2台，数控磨床1台，立式和卧式加工中心各1台）与4台搬运型工业机器人结合构成的加工单元。
FMS的数据管理和通讯网络
物流系统采用自动认址感应式无轨小车，机床前设有托板站，系统设有平面托板存储库。
中央管理系统：总体管理和决策控制。由主计算机通过光缆与各单元、物流系统，控制机和自动编程等联成控制网络。
单元控制装置：单元生产过程控制。
搬运控制和管理装置：物流控制。
计算机数控：切削加工控制。
其他：中心孔清理和工业监视系统等装置。
加工对象为箱体类零件。
加工系统由3台立式数控机床和7台加工中心结合构成的加工单元。
箱体加工中物流系统采用无轨导向小车自动完成零件的运送；中央管理系统：总体管理和决策控制。由主计算机通过光缆与各单元、物流系统，控制机和自动编程等联成控制网络；单元控制装置：单元生产过程控制；搬运控制和管理装置：物流控制；计算机数控：切削加工控制；托盘库和装卸站中零件的识别采用托盘库里托盘编码方式识读。
在装卸站由人工完成零件装卸，采用无轨导向小车自动完成零件的运送。零件加工切削由地下冷却液系统集中处理，冷却液可循环利用。机床主轴和机床刀库之间自动换刀，机床刀库和外界换刀、测量和检验都是在每道工序加工完成後由人工进行。采用本系统後，获得的主要效益是提高50%的机床利用率，缩短35%的生产周期，提高了产品质量，保证了产品质量的一致性。
FMS在箱体加工中的应用
奇瑞公司的发动机二厂是根据汽车制造业多品种、柔性化生产需求而建造的一个具有国际领先水平的现代化柔性工厂，该工厂在产品设计时就采用同步工程并充分预留後期产品的共用性，以便根据市场及产品需求，在生产线上共线生产多个品种。
举例来说，凸轮轴生产线内的机床选用了Siemens 840D、FANUC18i这些目前顶尖的系统来实现FMS的自动控制；通过奇瑞的技术人员与机床、控制系统开发商的共同研究，在原有平台上新扩展和开发了多种控制功能和软件。
FMS在中国汽车制造行业方兴未艾
柔性制造在中国汽车制造行业的发展迅速，但由於起步较晚，与国外成熟应用的情况相比，目前该技术的应用推广还不够普及，而且自动化程度较低。与其说柔性制造是一种生产方式，还不如说是一种全新的制造理念，它值得汽车制造企业以持续改善的眼光去观察。
