柔性制造技术的应用汇总十篇
柔性制造技术的应用篇（1）
中图分类号： V262 文献标识码：A 文章编号1672-3791（2015）02（b）-0000-00
飞机制造和装配过程是精确度要求极高的工作，历经了人工手动、机械自动的装配技术发展过程，进入新时期，柔性装配工装技术成为飞机制造和装配过程中的核心技术，柔性装配工装技术融合了数字化、自动化、信息化等方面的科技元素，对飞机制造和装配的效率、精度、质量、强度等目标有着显著的提升作用。应该在飞机制造和装配过程中应用好柔性装配工装技术的定位、仿真方面的优势，通过计算机和数字控制技术的全面运用来提升柔性装配工装技术的实际效果，在跟踪国际飞机制造和装配先进技术的基础上，实现我国飞机行业研发、制造、装配等各项事业的跨越式发展。
1柔性装配工装技术的概念
装配技术从传统的人工装配到近代的机械装配已经经历了几百年的历史，进入到后工业化时期，特别是计算机、仿真、模拟等技术的不断进步，使得柔性装配工装技术成为装配技术的主要方向。所谓的柔性装配工装技术实质：在设计、研发和制造产品的过程中全面掌握产品的数字化信息，通过对装配工装环节的模块化重组，实现自动化进行装配工作技术。柔性装配工装技术是对上下游操作的统一，进而具有成本低、加工周期短的优势，不但能够提高装配工作的质量，而且还能够确保装配工作的效率，是新时期装配工作技术发展的主要方向。
2飞机装配中应用柔性装配工装技术的特点
飞机的组件和产品的尺寸巨大，重量、精度要求非常高，如果沿用传统的人工或机械装配技术进行工装无疑将会带来效率、质量、安全方面的各类问题。有了柔性装配工装技术，就可以实现对飞机组件尺寸、重量、精度的详细了解，在有效整合飞机装配环节的基础上，实现柔性装配工装技术的深层次价值与目标。合理应用柔性装配工装技术可以克服传统技术中人为和机械误差，在自动化和数字化柔性装配工装设备的应用下，真正实现组件、设备、人员的相互集成，在提高飞机装配精度的同时，提高飞机装配的效率。
3飞机装配中柔性装配工装技术的关键技术
3.1定位技术
定位是装配中基础性和核心性的问题，飞机装配中更需要对位置精确的定位，由于柔性装配工装技术中柔性化定位是关键所在，通过柔性化定位技术可以大幅度控制飞机零部件发生结构变化的可能，同时做到对定位应力的有效释放，在灵活配合装配工装的基础上，形成柔性装配定位的模块，通过对结构、孔径、位置、基面的综合控制，提升飞机装配的定位水平。
3.2仿真技术
柔性装配工装技术的基础是计算机和模拟技术，通过仿真的应用可以对柔性装配工装的全过程进行模拟，这有利于提高柔性装配工装技术的准确性和可靠性，同时又可以通过有针对性地调整使柔性装配工装技术做到优化。在进行飞机正式装配之前，要先好做好虚拟装配的仿真，虚拟装配仿真技术是以并行设计为基础，对环境数字化预配装进行分析，并对零件的集合信息、工装信息、指令等信息进行综合考虑，通过仿真软件进行处理得出全过程三维动态仿真。对程序进行实时控制，并涉及到碰撞检查。虚拟化装配仿真技术作为一种新颖的技术，能够作为支撑飞机柔性装配系统的一种技术平台，确保装配系统发挥出高柔性、高可靠性以及高效率等优良性能。
3.3计算机技术
柔性装配工装技术的另一个优势是计算机技术、自动控制技术和数字化技术的普遍应用，这也是柔性装配工装技术的关键之一，合理应用计算机技术可以使飞机负责各种零件做到准确定位，并实现制孔、铆接，确保工装系统对飞机装配部件的可靠性和固定性，保证装配工装的飞机，其外形和数字化样机保持一致。
4飞机装配中更好地运用柔性装配工装技术的建议
现阶段，数字化柔性装配已经成为数字化制造的发展方向，国内关于柔性装配工装技术的应用尚处于萌芽阶段，要想得到快速进步，必须结合我国实际国情，并考虑企业真实的科技水平。具体而言，飞机装配中更好地运用柔性装配工装技术应该做好如下一些重点工作：
4.1积极引进先进数字化柔性工装技术和设备
企业应该结合自身企业的实际情况，主动和科学研究场所开展合作，先引进先进的工装及配套设备，组建好加工系统，待其掌握了柔性装配工装技术的思想和核心技术，依次基础上进行自主产权技术的研发工作，比如说泄漏检测、红外自动无损探伤以及装配在线检测等技术。
4.2建立相飞机柔性装配工装技术的行业标准
作为飞机制造和装配的业内人士，当前应该将柔性装配工装技术的发展作为核心任务，要建立一套与柔性装配工装技术相关的行业标准和规范，是及其有必要的。具体而言，先组建单一数据源，再逐步建立综合组织生产模式。
5结语
柔性装配工装技术是当前飞机生产和加工中先进的装配技术，合理运用柔性装配工装技术可以提高装配的效率和质量，大面积普及和应用柔性装配工装技术可以对数字化技术的推广起到推波助澜的作用。作为飞机制造企业应该立足于技术进步，从柔性装配工装技术的特点入手，强化飞机制造中柔性装配工装技术的关键与要点，在提升飞机制造水平的同时，将柔性装配工装技术的实用化推向一个新的高度，使柔性装配工装技术的优势能够得到更为充分而全面地发挥，做到对制造和生产深层次地促进与发展。
参考文献
[1]王水生，武慧芳.基于PMAC的飞机柔性工装控制系统[J].机电产品开发与创新.2010（06）
[2]魏志刚，薛亮.飞机先进装配技术及其发展[J].海军航空工程学院学报.2009（01）
柔性制造技术的应用篇（2）
1 基本概念
11 柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率和无干扰情况下的生产率期看值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的本钱低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低本钱、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括 1) 机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2) 工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3) 产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继续能力和兼容能力。
4) 维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5) 生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6) 扩展柔性 当生产需要的时候,可以很轻易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7) 运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
12 柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同外形加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们以为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1) 柔性制造系统(FMS)
有关柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工正确、迅速和自动化。中心计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程探究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心和车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及治理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2) 柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1~2台加工中心、产业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特征是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进进普及应用阶段。
3) 柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特征是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进进实用化阶段。
4) 柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投进实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产治理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营治理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特征是实现工厂柔性化及自动化。
2 柔性制造所采用的关键技术
2.1 计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引进专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的新题目。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操纵,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2 模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制用具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
2.3 人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今,柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利 用专家知识和推理规则进行推理,求解各类新题目(如解释、猜测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论和通过经验获得的知知趣结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展看未来,以知识密集为特征
,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的功能。目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的还是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融进制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感用具有内在的“决策”功能。
24 人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自动化系统中的一个组成部分。 3 柔性制造技术的发展趋向
31 FMC将成为发展和应用的热门技术
这是由于FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
32 发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替换通用的加工中心将是FML的发展趋向。
33 朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
4 结束语
柔性制造技术是实现未来工厂的新奇概念模式和新的发展趋向,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时,智能化机械和人之间将相互融合,柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
近年来,柔性制造作为一种现代化产业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认,可以这样以为:柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营治理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和进步了企业内部网络的平安性。
柔性制造技术的应用篇（3）
1基本概念
11柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3)产品柔性一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4)维护柔性采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6)扩展柔性当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7)运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
12柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1)柔性制造系统(FMS)
关于柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2)柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
3)柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
4)柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。
2柔性制造所采用的关键技术2.1计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操作,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
2.3人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今,柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展望未来,以知识密集为特征,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的作用。目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感器具有内在的“决策”功能。
24人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自动化系统中的一个组成部分。
3柔性制造技术的发展趋势
31FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
32发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
33朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
4结束语
柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势,是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时,智能化机械与人之间将相互融合,柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
近年来,柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认,可以这样认为:柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上,将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程,在计算机及其软件的支撑下,构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统,以实现全局动态最优化,总体高效益、高柔性,并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技,为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图,将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络,有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。
柔性制造技术的应用篇（4）
一、基本概念
11柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰(如机器出现故障)情况下，系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低。但价格相当昂贵，且只能加工一个或几个相类似的零件，难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括1)机器柔性当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2)工艺柔性一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3)产品柔性一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4)维护柔性采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。
5)生产能力柔性当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。
6)扩展柔性当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。
7)运行柔性利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。
12柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群，我们认为凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为：
1)柔性制造系统(FMS)
关于柔性制造系统的定义很多，权威性的定义有：
美国国家标准局把FMS定义为：“由一个传输系统联系起来的一些设备，传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统，在最少人的干预下，能够生产任何范围的产品族，系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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，适用于多品种、中小批量生产。”简单地说，FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等)，由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来，可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS，日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目，属于第二代FMS；而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2)柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6～8年，FMC可视为一个规模最小的FMS，是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物，它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成，其特点是实现单机柔性化及自动化，具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
3)柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床；亦可采用专用机床或NC专用机床，对物料搬运系统柔性的要求低于FMS，但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表，其特点是实现生产线柔性化及自动化，其技术已日臻成熟，迄今已进入实用化阶段。
4)柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来，配以自动化立体仓库，用计算机系统进行联系，采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使计算机集成制造系统(CIMS)投入实际，实现生产系统柔性化及自动化，进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平，反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体，以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表，其特点是实现工厂柔性化及自动化。
二、柔性制造所采用的关键技术
2.1计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引入专家系统，使之具有智能化，可处理各种复杂的问题。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术，该项新技术是直接利用CAD数据，通过计算机控制的激光扫描系统，将三维数字模型分成若干层二维片状图形，并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描，被扫描到的液面则变成固化塑料，如此循环操作，逐层扫描成形，并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起，仅需确定数据，数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自学习功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
2.3人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理，求解各类问题(如解释、预测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论与通过经验获得的知识相结合，因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展望未来，以知识密集为特征，以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的作用。目前用于柔性制造中的各种技术，预计最有发展前途的仍是人工智能。预计到21世纪初，人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融入制造过程的各个环节，借助模拟专家的智能活动，取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程，系统能自动监测其运行状态，在受到外界或内部激励时能自动调节其参数，以达到最佳工作状态，具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的，它使传感器具有内在的“决策”功能。
2.4人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统，成为现代自动化系统中的一个组成部分。
三、柔性制造技术的发展趋势
31FMC将成为发展和应用的热门技术
这是因为FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近，更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
32发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替代通用的加工中心将是FML的发展趋势。
33朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
4.结束语
柔性制造技术是实现未来工厂的新颖概念模式和新的发展趋势，是决定制造企业未来发展前途的具有战略意义的举措。届时，智能化机械与人之间将相互融合，柔性地全面协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
近年来，柔性制造作为一种现代化工业生产的科学“哲理”和工厂自动化的先进模式已为国际上所公认，可以这样认为：柔性制造技术是在自动化技术、信息技术及制造技术的基础上，将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。实现了按端口、MAC地址、应用等来划分虚拟网络，有效地控制了企业内部网络的广播流量和提高了企业内部网络的安全性。
柔性制造技术的应用篇（5）
1 基本概念
11 柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率和无干扰情况下的生产率期看值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的本钱低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低本钱、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括 1) 机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2) 工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3) 产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继续能力和兼容能力。
4) 维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5) 生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6) 扩展柔性 当生产需要的时候,可以很轻易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7) 运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
12 柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同外形加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们以为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1) 柔性制造系统(FMS)
有关柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工正确、迅速和自动化。中心计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。国际生产工程探究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。”而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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,适用于多品种、中小批量生产。”简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心和车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及治理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2) 柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1~2台加工中心、产业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特征是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进进普及应用阶段。
3) 柔性制造线(FML)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、CNC机床;亦可采用专用机床或NC专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于FMS,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(DCS)为代表,其特征是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进进实用化阶段。
4) 柔性制造工厂(FMF)FMF是将多条FMS连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使计算机集成制造系统(CIMS)投进实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产治理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。FMF是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营治理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(IMS)为代表,其特征是实现工厂柔性化及自动化。
2 柔性制造所采用的关键技术
2.1 计算机辅助设计
未来CAD技术发展将会引进专家系统,使之具有智能化,可处理各种复杂的新题目。当前设计技术最新的一个突破是光敏立体成形技术,该项新技术是直接利用CAD数据,通过计算机控制的激光扫描系统,将三维数字模型分成若干层二维片状图形,并按二维片状图形对池内的光敏树脂液面进行光学扫描,被扫描到的液面则变成固化塑料,如此循环操纵,逐层扫描成形,并自动地将分层成形的各片状固化塑料粘合在一起,仅需确定数据,数小时内便可制出精确的原型。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.2 模糊控制技术
模糊数学的实际应用是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制用具有自学习功能,可在控制过程中不断获取新的信息并自动地对控制量作调整,使系统性能大为改善,其中尤其以基于人工神经网络的自学方法更引起人们极大的关注。
2.3 人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今,柔性制造技术中所采用的人工智能大多指基于规则的专家系统。专家系统利用专家知识和推理规则进行推理,求解各类新题目(如解释、猜测、诊断、查找故障、设计、计划、监视、修复、命令及控制等)。由于专家系统能简便地将各种事实及经验证过的理论和通过经验获得的知知趣结合,因而专家系统为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。展看未来,以知识密集为特征
,以知识处理为手段的人工智能(包括专家系统)技术必将在柔性制造业(尤其智能型)中起着日趋重要的关键性的功能。目前用于柔性制造中的各种技术,预计最有发展前途的还是人工智能。预计到21世纪初,人工智能在柔性制造技术中的应用规模将在比目前大4倍。智能制造技术(IMT)旨在将人工智能融进制造过程的各个环节,借助模拟专家的智能活动,取代或延伸制造环境中人的部分脑力劳动。在制造过程,系统能自动监测其运行状态,在受到外界或内部激励时能自动调节其参数,以达到最佳工作状态,具备自组织能力。故IMT被称为未来21世纪的制造技术。对未来智能化柔性制造技术具有重要意义的一个正在急速发展的领域是智能传感器技术。该项技术是伴随计算机应用技术和人工智能而产生的,它使传感用具有内在的“决策”功能。
24 人工神经网络技术
人工神经网络(ANN)是模拟智能生物的神经网络对信息进行并处理的一种方法。故人工神经网络也就是一种人工智能工具。在自动控制领域,神经网络不久将并列于专家系统和模糊控制系统,成为现代自动化系统中的一个组成部分。 3 柔性制造技术的发展趋向
31 FMC将成为发展和应用的热门技术
这是由于FMC的投资比FMS少得多而经济效益相接近,更适用于财力有限的中小型企业。目前国外众多厂家将FMC列为发展之重。
32 发展效率更高的FML
多品种大批量的生产企业如汽车及拖拉机等工厂对FML的需求引起了FMS制造厂的极大关注。采用价格低廉的专用数控机床替换通用的加工中心将是FML的发展趋向。
33 朝多功能方向发展
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
柔性制造技术的应用篇（6）
中图分类号：TU74
1基本概念
1.1柔性
柔性有两个方面的涵义。其一，是系统对于变化的外部环境的适应能力，可以用系统对于新产品要求的满足度来衡量；其二，是系统对于内部变动的适应能力，可以用有干扰（例如，机器出现了故障）的情况下，系统生产率和无干扰的情况下生产率的期望值相比较来衡量。“柔性”是相对“刚性”来说的，传统下的制造“刚性”生产主要实现的是单一品种大批量生产。
柔性包括：①机器柔性。当生产一系列的不同类型产品时，机器随着产品的变化加工不同的零件难易的程度。②工艺柔性。一是当工艺流程不改变时，系统自身适应产品或者原材料变化的能力；二是在制造系统的内部为了适应产品或者原材料的变化改变相应的工艺难易的程度。③产品柔性。其一，产品更新时或者完全转向后，系统可以经济迅速地制造新产品的能力；其二，产品更新之后，继承和兼容老产品的有用特性的能力。④维护柔性。应用多种多样的方式来查询并处理故障以保证生产能够正常运行的能力。⑤生产能力的柔性。当生产量发生改变时，系统也可经济运行的能力。⑥扩展柔性。当生产需要时，能够很容易扩展系统的结构，增加模块，从而构建一个更强大系统的能力。⑦运行柔性。利用不同材料、工艺流程、机器来生产一系列的产品的能力以及运用不同的工序来加工同样产品的能力。
1.2柔性制造技术
柔性制造技术指的是对于各种不同形状的加工对象而实现的程序化的柔性制造的各种技术总和。柔性制造技术是一个技术密集型技术群，凡是那些侧重于柔性的，适用于多品种的、中小批量的加工技术都是柔性制造技术。按规模的大小可以划分为：①柔性制造系统（FMS）。FMS是由若干的物料运贮装置、数控设备以及计算机控制系统等组成的能够依据制造任务与产品品种的变化迅速调整的自动化的制造系统。②柔性制造单元（FMC）。FMC的出现并应用于生产中约比FMS晚6～8年，FMC可看做是最小规模的FMS，是FMS廉价化、小型化发展的产物，由1～2台工业机器人、加工中心、物料运送存贮设备及数控机床组成，实现了单机的柔性化和自动化，能够加工多种产品。迄今为止已经普及应用了。③柔性制造线（FML）。它是处在单一的或者少品种大批量非柔性的自动线和中小批量多品种FMS之间的生产线。FML对于物料搬运系统柔性的要求要低于FMS，但是生产率更高。④柔性制造工厂（FMF）。FMF是连接多条FMS，再配以自动化的立体仓库，利用计算机系统来进行联系，运用从订货、设计、加工、装配、检验、运送到发货的一条完整的FMS。它包括CAD/CAM，并且使计（CIMS）投入到实际中，实现了生产系统的柔性化以及自动化，进而可以完成全厂范围内的生产管理。FMF是最高水平的自动化生产，是最先进的自动化技术。
2柔性制造所采取的关键技术
2.1 CAD
未来CAD技术的发展会引入到专家系统中，使之智能化，可以处理多种多样的复杂问题。在当前的设计技术中，一个最新的突破就是光敏立体成形技术，该技术直接运用CAD数据，通过在计算机控制之下的激光扫描系统，将三维的数字模型划分成了若干层的二维片状的图形，并且按照二维片状的图形来光学扫描池中的光敏树脂液面，液面一旦被扫描到就会变成固化的塑料，依此循环，逐层的扫描成形，并且自动粘合分层成形后的各片状的固化塑料，只需要确定数据，在数小时内就可以精确地制出原型。CAD有助于提升新产品以及新结构的开发速度。
2.2模糊控制技术
模糊数学在实际的应用就是模糊控制器。最近新问世的高性能的模糊控制器拥有自学功能，可以在控制过程中不断地获取新信息并且自动调整控制量，大大改善系统性能，其中，基于人工神经网络的自学方法更是引起了人们的极大关注。
2.3人工智能、专家系统以及智能传感技术
迄今为止，柔性制造技术中的人工智能多是基于规则的专家系统。专家系统可以利用专家的知识以及推理的规则来推理，解决各种问题。由于专家系统可以结合各种事实以及经经验验证的理论和经过经验获取的知识，因此，专家系统增强了柔性制造工作的柔性。目前，在柔性制造中使用的各种技术，最有前途的就是人工智能。智能制造技术（IMT）可以把人工智能融到生产过程各环节，借助于模拟专家的智能性活动，可以取代或者延伸部分的脑力劳动。制造过程中，系统可以自动地监测运行的状态，受到外界的或者内部的激励时可以自动调节参数，以保持最佳的工作状态。所以IMT被称是21世纪的制造技术。对于未来的智能化柔性的制造技术有着重要意义的正急速发展的就是智能传感器技术。该技术伴随着计算机应用技术以及人工智能产生的，它让传感器有了“决策”功能。
2.4人工神经网络技术
人工神经网络（ANN）模拟了智能生物的神经网络来处理信息。因此，人工神经网络就是一种人工的智能工具。在自动控制的领域，神经网络将会和专家系统以及模糊控制系统相并列，是现代自动化系统中的一个部分。
3柔性制造技术的发展趋势
从第一台柔性制造系统诞生到现在，已过了将近半个世纪，在这过程中，柔性制造技术一直在发展和进步。虽然当前柔性制造技术己经相当成熟，但是随着科学进步和人类需求的不断提高，其发展是不会停止的。具体有以下几个趋势：
3.1FMC将成为发展并应用的热门技术
这是因为对FMC的投资要比FMS少得多而且他们的经济效益很接近，更加适合财力拘束的中小型企业。国外许多厂家都把FMC看做发展之重。
3.2发展效率更高的FML
对于生产大批量多品种的生产型企业，例如，汽车工厂对于FML的需求受到了FMS制造工厂的重点关注。采用低价格的专用数控机床取代现有的通用加工中心是FML发展的趋势。
3.3多功能
由单纯加工型FMS进一步开发以焊接、装配、检验及钣材加工乃至铸、锻等制造工序兼具的多种功能FMS。
3.4小型化，单元化
90年代初，可靠、经济、灵活性好、易管理的小型化、单元化的柔性制造单元开始出现和使用，已经被用户广泛认可。
3.5模块化
柔性制造技术的模块化指的是柔性制造系统和CAD与CAM相结合，利用原有的工艺资料，组合不同的模块，形成不同形式的、拥有信息流和物料流的模块化柔性系统。
3.6从CIMS的高度考虑柔性制造系统的规划设计
将CIM哲理和柔性制造系统结合起来，从工厂角度，从企业战略和全局的高度，实现柔性制造系统真正意义上的自动化和柔性化。
4结论
柔性制造技术是实现未来工厂这一新颖概念模式，是影响制造企业未来发展前途的战略性举措。它作为当今世界制造自动化技术发展的前沿科技，为未来机构制造工厂提供了一幅宏伟的蓝图，将成为21世纪机构制造业的主要生产模式。届时，智能化机械和人之间将互相融合，柔性地协调从接受订货单至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
参考文献：
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[2] 张强等.浅谈柔性制造技术的现状及发展[J].技术与市场（上半月），2008
[3] 张世昌.先进制造技术[M].天津：天津大学出版社，2004
[4] 汪小岚.企业柔性管理分析[D].硕士，青岛海洋大学.2004
柔性制造技术的应用篇（7）
0 引言
随着现代科学技术的飞速发展，柔性制造技术作为一门综合性的技术，它的发展也越来越迅速，被广泛应用于各个领域。柔性制造技术，就是指对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。将以往企业中相互独立的工程设计、生产制造及经营管理等过程，在计算机及其软件的支撑下，构成一个覆盖整个企业的完整而有机的系统，以实现全局动态最优化，总体高效益、高柔性，并进而赢得竞争全胜的智能制造技术。柔性制造技术的大量应用，不仅提高了产品的多样化，也提高了产品质量，改善了产品的适应能力。因此，柔性制造技术被广泛的应用于工业自动化。下面，本文就将对工业自动化技术以及柔性制造技术进行分析。
1 工业自动化技术
工业自动化技术是一种运用控制理论、仪器仪表、计算机和其他信息技术，对工业生产过程实现检测、控制、优化、调度、管理和决策，达到增加产量、提高质量、降低消耗、确保安全等目的综合性高技术，包括工业自动化软件、硬件和系统三大部分。 工业自动化技术作为20世纪现代制造领域中最重要的技术之一，主要解决生产效率与一致性问题。无论高速大批量制造企业还是追求灵活、柔性和定制化企业，都必须依靠自动化技术的应用。 自动化系统本身并不直接创造效益，但它对企业生产过程起着明显的提升作用：（1）提高生产过程的安全性；（2）提高生产效率；（3）提高产品质量；（4）减少生产过程的原材料、能源损耗。
在工业自动化领域，传统的控制系统经历了接地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统和集散式控制系统DCS的发展历程。
随着控制技术、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交互沟通的领域正迅速覆盖从工厂的现场设备层到控制、管理各个层次。工业控制机系统一般是指对工业生产过程及其机电设备、工艺装备进行测量与控制的自动化技术工具（包括自动测量仪表、控制装置）的总称。今天，对自动化最简单的理解也转变为：用广义的机器（包括计算机）来部分代替或完全取代或超越人的体力。
2 柔性制造技术
传统的自动化生产技术可以显著提高生产效率，然而其局限性也显而易见，即无法很好地适应中小批量生产的要求。随着制造技术的发展，特别是自动控制技术、数控加工技术、工业机器人技术等的迅猛发展，柔性制造技术（FMI）应运而生。
所谓“柔性”，即灵活性，主要表现在：①生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换；②对加工产品的批量生产可根据需要迅速调整；③对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产；④可迅速而有效地 综合应用新技术；⑤对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。采用柔性制造技术的企业，平时能满足品种多变而批量很小的生产需求，战时能迅速扩大生产能力，而且产品质优价廉。柔性制造设备可在无需大量追加投资的条件下提供连续采用新技术、新工艺的能力，也不需要专门的设施，就可生产出特殊的军用产品。
柔性制造技术（FMS）是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群，凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的加工技术都属于柔性制造技术。
柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。
“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低。但价格相当昂贵，且只能加工一个或几个相类似的零件。如果想要获得其他品种的产品，则必须对其结构进行大调整，重新配置系统内各要素，其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品，难以应付多品种中小批量的生产。随着社会进步和生活水平的提高，市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变，要求对传统的零部件生产工艺加以改进。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求，这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。
3 柔性制造技术的应用
自动化流水生产线机械加工件的制造，对多品种中小批量生产，大多数采用工序集中的原则，采用加工中心，数控机床，柔性制造单元和柔性制造系统。因此，柔性化较高，更换品种的调整时间比一般生产线减少75%以上，尽管初期投资大，但总的经济效益是好的。
多品种中大批量生产，采用柔性制造线，生产线主要由换相、转塔、换刀加工中心，数控机床和数控专用机床组成。对换相加工中心，目前自动更换储贮主轴箱的数目很多，可由几个至十几个，所以组合起来能满足中大批量多品种加工。
多品种大批量生产的柔性生产线。国外不仅在多品种中大批量的情况下采用柔性生产线，而且在多品种大批量（十几万到数十万）的情况下也采用柔性生产线，这种多品种大批量的柔性生产线由计算机控制的三维坐标模块组成，这些专门化的模块，可以是换刀的、换箱的、也可以是转塔头的。由三维坐标加工模块代替组合专用机床，提高了生产线的柔性，不仅可以适用多品种的轮番生产，还可以混流生产。该类生产线虽然初期投资大，但由于生产线可以满负荷生产，生产效率高，加工质量可靠，产品质量好，故障少，可靠性高，维修费用少，因此产品成本低，经济效益好。
工厂根据某产品产量的变动情况，设置两类生产线，一类是满足某一相对固定最的固定生产线，另一类是用来满足变动部分的变动生产线。通常，传统的生产设备被用作固定线，而柔性设备或细胞生产方式等被用作变动生产线。为了彻底降低成本，在日本变动线往往招用劳务公司派遣的零时工（Part-Time）来应对，不需要时可以随时退回。
4 结束语
柔性制造技术的应用篇（8）
科技的迅猛发展不但改变了物理世界，而且改变了人们的思想观念，并从根本上改变了人们的生活方式，从而给制造业实体和理念上双重性的深远影响。科技革命带了变革的速度持续加快，从根本上加强了世界的互联性，增加了多样性，使得多元化成为常态，并加剧了不稳定性，从而使商业环境更加呈现出动态性的特点。由此，产品的革新速度和多样性空前加快，特别是全球竞争与国际贸易深入发展，企业想在全球供应链和国际竞争中占据有利位置而不被淘汰，就必须适应由科技突变而带来的环境快速变化的趋势。柔性制造策略是制造业面临信息时代挑战的重要策略，也是适应外部商业环境快速变化和客户需要动态要求的重要策略。因此，建立柔性制造系统对于我国制造业的生存和发展具有重要现实意义。
一、柔性制造概述
1、柔性制造的内涵。柔性制造技术是1967年英国莫林斯（MOLINS）提出来的用于机械制造行业的一种先进制造技术，此后这一理念在各行各业得到了广泛应用，并已成为现代制造的一种科学“哲理”，倍受推崇。柔性制造技术的范围是十分广泛的，是对不同品种实现柔性制造的各种技术的总和。凡是侧重于快速转换的柔性要求、适合多品种、小批量生产的加工技术都属于柔性制造技术的范畴，如柔性制造系统、柔性制造单元、柔性制造线、柔性制造工厂等。
2、柔性制造的影响因素。企业柔性制造的能力受到许多因素的影响，是企业综合灵活适应能力的体现。但具体而言，影响柔性制造技术水平的因素主要包括以下方面：（1）设备柔性：即设备满足工艺变化的程度，这一点主要体现在市场需求变化时，设备转换生产一系列不同品种产品的能力。（2）工艺柔性：工艺柔性包含两个方面：一是工艺流程不变化时，其自身适应产品和原材料变化的能力；二是为适应产品和原材料变化而改变原有工艺的难易程度。（3）产品柔性：一是产品更新或完全转型后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用的特性的继承能力和兼容能力。（4）生产能力柔性：当生产量、品种变化时，系统也能经济地运行的能力。（5）维护柔性：持续高效地查询、处理故障以保证生产正常进行的能力。（6）扩展柔性：当生产需要时，扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。（7）服务柔性：一是在顾客产品使用寿命周期内，用新部件维修旧产品的能力；二是一些产品还需要可升级的能力。
3、柔性制造的指标体系。整体而言，柔性制造中“柔性”表现为两个方面：第一方面是系统适应外部变化的能力，第二方面是系统适应内部变化的能力。具体而言，衡量一个制造系统柔性高低程度主要有三个衡量指标：数量的柔性，允许各种因素（如产量）自由变化的幅度；时间的柔性，能够实现变量（如销售量）自由变化的幅度所需对应的时间；成本的柔性，在订单波动、产量波动的情况下，各项费用尤其是人工变动费用如何随之变化，其费用的变动，尤其是人工成本随产量波动而相应变动的逼近程度反映了柔性管理的水平高低。如图1所示。
二、柔性制造系统的优势
1、灵活的适应能力。柔性制造技术的“柔性”是相对于传统生产方式的“刚性”而言的，它是相对的，动态的，也是不断改进的技术，而不是一成不变的。由于工业化带来需求的规模化，传统生产线主要实现的是单品种的持续性的大批量生产，优点是生产效率高，次品率低，单位产品生产成本低，能同时满足大量客户的需求，适合标准化占领市场。但随着科技革命的进一步发展，它改变了商业环境和现代市场的需求方式，客户需求快速变化，并表现为多元化和个性化特征。传统的制造方式难以满足现代市场要求的多品种、小批量和快速化的生产需求，更缺乏现代市场所要求的灵活适应性能力。基于现代市场环境的变化，制造系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它能否在很短的开发周期内生产出低成本、高质量、不同品种产品的能力，能否适应客户需求的不断变化。因而，柔性生产对于制造业变得越来越重要。
2、较高的客户价值。由于柔性制造的思想和方法非常适合小批量、多品种、及时交货的现代市场需求趋势，在适合市场变化和客户要求方面具有极大的快速灵活适应能力。企业通过创造柔性优势，一方面，可以满足了客户的小批量、多品种的订单需求，适应了制造业市场快速多变的需求；另一方面，柔性制造系统能够充分发挥企业的柔性优势采取DESIGN IN 的销售模式，主动为客户提升产品个性化价值，提高产品的附加值和客户的满足度，为品牌赢得声誉，树立良好的品牌形象。DESIGN IN即“设计介入”，是指销售人员要在客户进行产品设计的前端介入。企业在实施DESIGN IN 的销售模式中，要推广“顾问式销售，专家式服务”的销售文化：要求每位销售人员要成为客户产品问题的解决方案的专家，不仅仅推销自己的产品，更重要的是要从客户需求的角度帮助客户实现产品的优化设计，提升产品的个性化，为客户带来较高的附加价值。同时，将客户的个性化方案与企业的技术优势、柔性优势相结合，实现利润模式上的双赢。在客户价值得到提升的同时，企业也将获得大量订单及个性化的溢价。
三、构建完善的柔性制造系统
1、提高设备柔性。（1）增加灵活性设备。为适应柔性制造的要求，企业在设备设计方面，必须针对柔性的要求进行全面和重大的调整。如在设备的调整方面，可以逐渐放弃单一用途的设备，增加多功能用途的设备；可以放弃难以转换的设备，增加转换能力较强的设备；可以减少设备整机的配备，增加多用途零部件组装型设备等。这样不仅能够提高企业设备的转换能力，而且能够减少设备成本，在最佳经济条件下提高企业的柔性制造能力。（2）统一设备类型。不同型号转换时，由于要求不同，每次转换都会要求进行设备参数的重新调整等许多环节的重复无效率的工作，既影响工效又影响质量。为此，企业应该在生产许可和技术条件可行的情况下，统一零部件生产要求，或产品生产要求，并通过优化设计，将多种型号材料和零部件减少类型，或统一化，同时增加它们的灵活适应性。这样不仅能够提高工作效率，而且能减少浪费，缩减成本，提高柔性制造能力。
2、柔性生产系统的设计。企业在构建适合自身的柔性制造系统时，必须进行生产系统的柔性设计，这里所提高的柔性生产系统主要是“以单元化作业+人工辅助的生产模式”的生产模式。这种方式和完全的人工和自动化相比，具有巨大的优势：通过单元中自动化设备保证了质量水平；通过人工连接，降低了投资与运行成本，而又不影响质量；在一些简单操作工序，采取人工操作，但通过工装夹具来预防和控制人工生产的质量波动。此外，这种模式还具有较好的柔性，对批量的要求大大降低。这一点在中国的许多制造业企业中具有典型的体现，中国之所在在全球供应链中成为重要的零配件生产、加工，以及产品的组装基地，和中国半自动化和人工化的灵活性有一定联系。不过，我国企业未来构建柔性制造系统的重点应该加强科学合理的管理系统建设，加强单元自动化作业和人工辅助的双重建设，并在设备转换，工艺变化，生产能力的维护、扩展和服务方面更加柔性化，提高适应市场变化和客户个性化需求的要求。
3、建立完全信息化的管理系统。在快速变化面前，企业面临的最大风险就是库存的风险。这种风险体现在：客户的个性化要求，带来产品的通用性差，多余的成品就变成了废品，导致企业的成本急剧增加；技术的快速进步引起新生产的产品性能的阶段性提升，导致原来库存的产品自然降级，失去市场流通的利润价值，给企业带来巨大经济损失；有些产品随着库存时间的延长，产品会性能变差，产品有可能损坏而不能出售，给企业造成经济损失。基于快速变化带来的库存性风险，我国制造也企业应该开发或先进的ERP系统，提升了信息化管理水平，更重要的是优化了企业的流程，强化了企业精细化管理的观念，对库存产品实行“专用型号订单化管理，通用型号流量化管理”，并按生产批号对库存产品的质量实行全寿命周期的追踪管理，使库存得到有效管理，及时预防和控制因库存而产生的质量问题，使因库存质量而造成的经济损失最小化。
4、建设多能工队伍。由于现代制造业都是按订单生产，而订单的波动性又相当大，由此便导致了产量的剧烈波动。在订单多时，繁忙的季节，员工都能够全员工作，取得可观的收入；但当订单下降时，原来数量的员工就会变得多余，如要保持员工数量的不减少，就会使员工的工作时间大幅缩减，从而使一线工人收入大幅下降，最终将导致员工队伍的稳定。为此，企业应该采用了柔性化的绩效管理机制。将核心骨干和关键岗位的员工发展为多能工，用高工资保证这部分员工队伍的稳定，在较低的订单下，能够一人多能，保持80%的工作饱和度；当订单突然增大时，能够在关键岗位保证产品质量，并带动新人快速适应简单岗位的工作。这样，实现了短期内从较低的产能过渡到较高的产能的快速变换能力。从而使变动成本与实际产量实现基本的同步波动，提高成本的柔性水平。
四、结束语
现代商业的竞争已经从产品和质量的竞争变成快速适应能力的竞争。在现代全球竞争和科技突飞猛进的今天，只要跟不上市场和客户的需求变化的速度，质量再好的产品也会被淘汰。柔性制造是现代制造业企业适应现代商业竞争环境的重要策略，对于提高企业的灵活适应性能力、满足市场需求和客户需求快速变化的能力至关重要。我国制造业企业具有开阔的视野，在借鉴国外先进柔性制造技术的基础上，结合自身的优势，扬长避短，创建适合自身发展的具有中国特色的制造业企业的柔性制造系统。特别是，我国制造业企业要利用我国丰富的人力资源，并把我国制造业自动化程度不高的缺点转变为转换能力强的优势，因势利导地构建适合现代国际制造业竞争需求和客户需求快速变化的要求，实现我国制造业柔性制造的跨越式发展。
（注：本文系教育部人文社会科学研究青年基金，课题编号：10YJC630011。）
【参考文献】
[1] 孙新、刘铁军、：企业质量管理中精确检测手段的应用[J].郑州航空工业管理学院学报，2005（3）.
[2] 肖智军、党新民、刘胜军：精益生产方式[M].海天出版社，2005.
柔性制造技术的应用篇（9）
科技的迅猛发展不但改变了物理世界，而且改变了人们的思想观念，并从根本上改变了人们的生活方式，从而给制造业实体和理念上双重性的深远影响。科技革命带了变革的速度持续加快，从根本上加强了世界的互联性，增加了多样性，使得多元化成为常态，并加剧了不稳定性，从而使商业环境更加呈现出动态性的特点。由此，产品的革新速度和多样性空前加快，特别是全球竞争与国际贸易深入发展，企业想在全球供应链和国际竞争中占据有利位置而不被淘汰，就必须适应由科技突变而带来的环境快速变化的趋势。柔性制造策略是制造业面临信息时代挑战的重要策略，也是适应外部商业环境快速变化和客户需要动态要求的重要策略。因此，建立柔性制造系统对于我国制造业的生存和发展具有重要现实意义。
一、柔性制造概述
1、柔性制造的内涵。柔性制造技术是1967年英国莫林斯（molins）提出来的用于机械制造行业的一种先进制造技术，此后这一理念在各行各业得到了广泛应用，并已成为现代制造的一种科学“哲理”，倍受推崇。柔性制造技术的范围是十分广泛的，是对不同品种实现柔性制造的各种技术的总和。凡是侧重于快速转换的柔性要求、适合多品种、小批量生产的加工技术都属于柔性制造技术的范畴，如柔性制造系统、柔性制造单元、柔性制造线、柔性制造工厂等。
2、柔性制造的影响因素。企业柔性制造的能力受到许多因素的影响，是企业综合灵活适应能力的体现。但具体而言，影响柔性制造技术水平的因素主要包括以下方面：（1）设备柔性：即设备满足工艺变化的程度，这一点主要体现在市场需求变化时，设备转换生产一系列不同品种产品的能力。（2）工艺柔性：工艺柔性包含两个方面：一是工艺流程不变化时，其自身适应产品和原材料变化的能力；二是为适应产品和原材料变化而改变原有工艺的难易程度。（3）产品柔性：一是产品更新或完全转型后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用的特性的继承能力和兼容能力。（4）生产能力柔性：当生产量、品种变化时，系统也能经济地运行的能力。（5）维护柔性：持续高效地查询、处理故障以保证生产正常进行的能力。（6）扩展柔性：当生产需要时，扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。（7）服务柔性：一是在顾客产品使用寿命周期内，用新部件维修旧产品的能力；二是一些产品还需要可升级的能力。
3、柔性制造的指标体系。整体而言，柔性制造中“柔性”表现为两个方面：第一方面是系统适应外部变化的能力，第二方面是系统适应内部变化的能力。具体而言，衡量一个制造系统柔性高低程度主要有三个衡量指标：数量的柔性，允许各种因素（如产量）自由变化的幅度；时间的柔性，能够实现变量（如销售量）自由变化的幅度所需对应的时间；成本的柔性，在订单波动、产量波动的情况下，各项费用尤其是人工变动费用如何随之变化，其费用的变动，尤其是人工成本随产量波动而相应变动的逼近程度反映了柔性管理的水平高低。如图1所示。
二、柔性制造系统的优势
1、灵活的适应能力。柔性制造技术的“柔性”是相对于传统生产方式的“刚性”而言的，它是相对的，动态的，也是不断改进的技术，而不是一成不变的。由于工业化带来需求的规模化，传统生产线主要实现的是单品种的持续性的大批量生产，优点是生产效率高，次品率低，单位产品生产成本低，能同时满足大量客户的需求，适合标准化占领市场。但随着科技革命的进一步发展，它改变了商业环境和现代市场的需求方式，客户需求快速变化，并表现为多元化和个性化特征。传统的制造方式难以满足现代市场要求的多品种、小批量和快速化的生产需求，更缺乏现代市场所要求的灵活适应性能力。基于现代市场环境的变化，制造系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它能否在很短的开发周期内生产出低成本、高质量、不同品种产品的能力，能否适应客户需求的不断变化。因而，柔性生产对于制造业变得越来越重要。
2、较高的客户价值。由于柔性制造的思想和方法非常适合小批量、多品种、及时交货的现代市
场需求趋势，在适合市场变化和客户要求方面具有极大的快速灵活适应能力。企业通过创造柔性优势，一方面，可以满足了客户的小批量、多品种的订单需求，适应了制造业市场快速多变的需求；另一方面，柔性制造系统能够充分发挥企业的柔性优势采取design in 的销售模式，主动为客户提升产品个性化价值，提高产品的附加值和客户的满足度，为品牌赢得声誉，树立良好的品牌形象。design in即“设计介入”，是指销售人员要在客户进行产品设计的前端介入。企业在实施design in 的销售模式中，要推广“顾问式销售，专家式服务”的销售文化：要求每位销售人员要成为客户产品问题的解决方案的专家，不仅仅推销自己的产品，更重要的是要从客户需求的角度帮助客户实现产品的优化设计，提升产品的个性化，为客户带来较高的附加价值。同时，将客户的个性化方案与企业的技术优势、柔性优势相结合，实现利润模式上的双赢。在客户价值得到提升的同时，企业也将获得大量订单及个性化的溢价。
三、构建完善的柔性制造系统
1、提高设备柔性。（1）增加灵活性设备。为适应柔性制造的要求，企业在设备设计方面，必须针对柔性的要求进行全面和重大的调整。如在设备的调整方面，可以逐渐放弃单一用途的设备，增加多功能用途的设备；可以放弃难以转换的设备，增加转换能力较强的设备；可以减少设备整机的配备，增加多用途零部件组装型设备等。这样不仅能够提高企业设备的转换能力，而且能够减少设备成本，在最佳经济条件下提高企业的柔性制造能力。（2）统一设备类型。不同型号转换时，由于要求不同，每次转换都会要求进行设备参数的重新调整等许多环节的重复无效率的工作，既影响工效又影响质量。为此，企业应该在生产许可和技术条件可行的情况下，统一零部件生产要求，或产品生产要求，并通过优化设计，将多种型号材料和零部件减少类型，或统一化，同时增加它们的灵活适应性。这样不仅能够提高工作效率，而且能减少浪费，缩减成本，提高柔性制造能力。
2、柔性生产系统的设计。企业在构建适合自身的柔性制造系统时，必须进行生产系统的柔性设计，这里所提高的柔性生产系统主要是“以单元化作业+人工辅助的生产模式”的生产模式。这种方式和完全的人工和自动化相比，具有巨大的优势：通过单元中自动化设备保证了质量水平；通过人工连接，降低了投资与运行成本，而又不影响质量；在一些简单操作工序，采取人工操作，但通过工装夹具来预防和控制人工生产的质量波动。此外，这种模式还具有较好的柔性，对批量的要求大大降低。这一点在中国的许多制造业企业中具有典型的体现，中国之所在在全球供应链中成为重要的零配件生产、加工，以及产品的组装基地，和中国半自动化和人工化的灵活性有一定联系。不过，我国企业未来构建柔性制造系统的重点应该加强科学合理的管理系统建设，加强单元自动化作业和人工辅助的双重建设，并在设备转换，工艺变化，生产能力的维护、扩展和服务方面更加柔性化，提高适应市场变化和客户个性化需求的要求。
3、建立完全信息化的管理系统。在快速变化面前，企业面临的最大风险就是库存的风险。这种风险体现在：客户的个性化要求，带来产品的通用性差，多余的成品就变成了废品，导致企业的成本急剧增加；技术的快速进步引起新生产的产品性能的阶段性提升，导致原来库存的产品自然降级，失去市场流通的利润价值，给企业带来巨大经济损失；有些产品随着库存时间的延长，产品会性能变差，产品有可能损坏而不能出售，给企业造成经济损失。基于快速变化带来的库存性风险，我国制造也企业应该开发或先进的erp系统，提升了信息化管理水平，更重要的是优化了企业的流程，强化了企业精细化管理的观念，对库存产品实行“专用型号订单化管理，通用型号流量化管理”，并按生产批号对库存产品的质量实行全寿命周期的追踪管理，使库存得到有效管理，及时预防和控制因库存而产生的质量问题，使因库存质量而造成的经济损失最小化。
4、建设多能工队伍。由于现代制造业都是按订单生产，而订单的波动性又相当大，由此便导致了产量的剧烈波动。在订单多时，繁忙的季节，员工都能够全员工作，取得可观的收入；但当订单下降时，原来数量的员工就会变得多余，如要保持员工数量的不减少，就会使员工的工作时间大幅缩减，从而使一线工人收入大幅下降，最终将导致员工队伍的稳定。为此，企业应该采用了柔性化的绩效管理机制。将核心骨干和关键岗位的员工发展为多能工，用高工资保证这部分员工队伍的稳定，在较低的订单下，能够一人多能，保持80%的工作饱和度；当订单突然增大时，能够在关键岗位保证产品质量，并带动新人快速适应简单岗位的工作。这样，实现了短期内从较低的产能过渡到较高的产能的快速变换能力。从而使变动成本与实际产量实现基本的同步波动，提高成本的柔性水平
。
四、结束语
现代商业的竞争已经从产品和质量的竞争变成快速适应能力的竞争。在现代全球竞争和科技突飞猛进的今天，只要跟不上市场和客户的需求变化的速度，质量再好的产品也会被淘汰。柔性制造是现代制造业企业适应现代商业竞争环境的重要策略，对于提高企业的灵活适应性能力、满足市场需求和客户需求快速变化的能力至关重要。我国制造业企业具有开阔的视野，在借鉴国外先进柔性制造技术的基础上，结合自身的优势，扬长避短，创建适合自身发展的具有中国特色的制造业企业的柔性制造系统。特别是，我国制造业企业要利用我国丰富的人力资源，并把我国制造业自动化程度不高的缺点转变为转换能力强的优势，因势利导地构建适合现代国际制造业竞争需求和客户需求快速变化的要求，实现我国制造业柔性制造的跨越式发展。
【参考文献】
[1] 孙新、刘铁军、王毅：企业质量管理中精确检测手段的应用[j].郑州航空工业管理学院学报，2005（3）.
[2] 肖智军、党新民、刘胜军：精益生产方式[m].海天出版社，2005.
[3] 张晓玲、史金飞、洪著财等：敏捷制造企业的分布式质量控制系统[j].东南大学学报（自然科学版），2007（6）.
柔性制造技术的应用篇（10）
1 基本概念
1 1 柔性柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量;第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括 1) 机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2) 工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力;二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3) 产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力;二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4) 维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5) 生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6) 扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7) 运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1) 柔性制造系统(FMS)
关于柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把FMS定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。 国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。” 而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统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,适用于多品种、中小批量生产。” 简单地说,FMS是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。 目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(IMS)国际性开发项目,属于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS预计本世纪十年代后才会实现。
2) 柔性制造单元(FMC)
FMC的问世并在生产中使用约比FMS晚6~8年,FMC可视为一个规模最小的FMS,是FMS向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1~2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
