论文部分内容阅读
【摘 要】 社会进步和生产水平的提高，使得世界市场发生了根本的变化，世界市场从相对稳定型转向动态多变型。市场的需求和企业产品特点表现为：市场的竞争日益激烈、市场需求的多变性和不可预测性、产品生命周期日益缩短、产品需求趋于顾客化。在这种动态竞争全球化的市场环境中，企业生存和可持续发展已成为必须首先考虑的问题，这迫使企业努力寻找一种具有高柔性、高生产率、高质量和低成本的产品零件加工制造系统来替代传统制造系统，以最短的生产周期对市场需求变化作出响应，并使包括厂房、设备及人力在内的资源得到最有效地利用，达到企业生产经营能力整体优化的目的。在这种条件下，传统的大批量生产组织方式即被迎合市场动态变化的柔性生产组织方式所代替。本文分析柔性生产给企业尤其是制造业所带来的优势，探讨我国制造企业推行柔性生产制造之策略。
【关键词】 柔性生产制造系统；个性化消费；流程重组；“柔性”管理
在工业化初期的短缺经济时代，市场对产品的需求充分，产品的生產制造特点是：品种单一，产品生产周期长，每一品种生产批量大。福特公司所发明的流水生产方式可以说是满足当时社会生产需要的一次重大的技术创新，这种大批量的流水线生产组织方式在当时的社会带来了高效率与低成本。
随着社会进步和生产技术水平的提高，世界市场发生了很大的变化：一方面由于西方工业国家在经历了两百多年的工业化后，社会财富大量积累，加之发达国家人口数量下降，最终消费疲软，形成了过剩状态，从而呈现买方市场环境；另一方面，这种买方市场更加需要具有特色、符合个人需求样式和功能千差万别的产品；此外买方市场激烈的竞争也迫使传统的大规模生产组织方式发生改革。传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求，逐渐被适应市场动态变化的柔性生产组织方式所代替。
一、柔性生产的概念
1.生产柔性的含义
柔性制造技术（FMT）可以表述为两个方面：一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：二是系统适应内部变化的能力。可用在有干扰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，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。但只能加工一种或几种相类似的零件，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。在现实社会中，人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。
2.生产系统柔性的内容
生产系统的柔性主要包括以下几个方面的内容：
机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品品种变化而加工不同的零件的难易程度。
工艺柔性：工艺柔性包括两方面的含义，一是指工艺流程不变时生产系统自身适应产品或原材料变化的能力；二是生产制造系统内部为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
产品柔性：生产系统能够根据市场要要求非常经济地生产出新产品的能力。
生产系统维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保证生产正常进行的能力。
生产能力柔性：当生产量改变时，系统也能很经济地进行能力的调整。对于根据订货组织生产的制造系统而言，这一点特别重要。
扩展柔性：当生产需要时，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。
运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系统产品的能力和同样的产品换用不同工序加工的能力。
二、柔性制造系统（FMS）的优势
柔性制造系统（FMS）较好地解决了制造中高效率与柔性的矛盾。相对于传统的大批量生产的流水线而言，其优势很明显：
1.产品应变能力大。柔性加工系统的刀具、夹具及装置能根据任务要求不同在很短的时间内经济地进行调整，另一方面FMS一般布置合理，随时可以根据市场要求变化、调整或增减。
2.设备利用率高。这体现在一组机床的设备编入FMS后的有机结合，其产量比分散在单机作业时的产量提高数倍。
3.在制品减少。根据统计调查，采用柔性制造系统（FMS）后一般在制品减少率有80%左右。
4.运行相对稳定。FMS中的自动化加工系统由一台或多台机床组成，发生故障时有降级运行的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。
5.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。
6.生产系统运行灵活。很多的FMS的检验、装卡和维护工作可在第一班完成，第二、三班无人照看下仍可正常生产，甚至有些理想的FMS中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损更换、物流堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题。
三、柔性制造所采用的关键技术
1.计算机辅助设计
CAD技术引入专家系统，使之具有智能化。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自动功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经的自学引起人们极大的关注。
3.人工智能技术及专家系统
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。专家系统利用专业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与通过经验获得的知识相结合，因此为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。
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，故也是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络将并列于专家系统和模糊控制系统，成为自动化系统中的一个组成部分。
四、结束语
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。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。
参考文献：
[1]刘友苏，徐定.建造与应用柔性加工系统[J].组合机床与自动化加工技术，1995，（01）.
[2]黄劲.我国柔性加工系统步入高层次[J].工程建设与设计，1999，（02）.
[3] Kairos S组合柔性加工系统[J].现代制造，2005，（19）.
【关键词】 柔性生产制造系统；个性化消费；流程重组；“柔性”管理
在工业化初期的短缺经济时代，市场对产品的需求充分，产品的生產制造特点是：品种单一，产品生产周期长，每一品种生产批量大。福特公司所发明的流水生产方式可以说是满足当时社会生产需要的一次重大的技术创新，这种大批量的流水线生产组织方式在当时的社会带来了高效率与低成本。
随着社会进步和生产技术水平的提高，世界市场发生了很大的变化：一方面由于西方工业国家在经历了两百多年的工业化后，社会财富大量积累，加之发达国家人口数量下降，最终消费疲软，形成了过剩状态，从而呈现买方市场环境；另一方面，这种买方市场更加需要具有特色、符合个人需求样式和功能千差万别的产品；此外买方市场激烈的竞争也迫使传统的大规模生产组织方式发生改革。传统的制造系统已不能满足市场对多品种小批量产品的需求，逐渐被适应市场动态变化的柔性生产组织方式所代替。
一、柔性生产的概念
1.生产柔性的含义
柔性制造技术（FMT）可以表述为两个方面：一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：二是系统适应内部变化的能力。可用在有干扰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，优点是生产率高，设备利用率高，单件产品成本低。但只能加工一种或几种相类似的零件，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。在现实社会中，人们通常将用以生产产品的制造系统根据其一次投产的数量而分为大量、批量和单件生产3种类型。
2.生产系统柔性的内容
生产系统的柔性主要包括以下几个方面的内容：
机器柔性：当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品品种变化而加工不同的零件的难易程度。
工艺柔性：工艺柔性包括两方面的含义，一是指工艺流程不变时生产系统自身适应产品或原材料变化的能力；二是生产制造系统内部为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
产品柔性：生产系统能够根据市场要要求非常经济地生产出新产品的能力。
生产系统维护柔性：采用多种方式查询、处理故障，保证生产正常进行的能力。
生产能力柔性：当生产量改变时，系统也能很经济地进行能力的调整。对于根据订货组织生产的制造系统而言，这一点特别重要。
扩展柔性：当生产需要时，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。
运行柔性：利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系统产品的能力和同样的产品换用不同工序加工的能力。
二、柔性制造系统（FMS）的优势
柔性制造系统（FMS）较好地解决了制造中高效率与柔性的矛盾。相对于传统的大批量生产的流水线而言，其优势很明显：
1.产品应变能力大。柔性加工系统的刀具、夹具及装置能根据任务要求不同在很短的时间内经济地进行调整，另一方面FMS一般布置合理，随时可以根据市场要求变化、调整或增减。
2.设备利用率高。这体现在一组机床的设备编入FMS后的有机结合，其产量比分散在单机作业时的产量提高数倍。
3.在制品减少。根据统计调查，采用柔性制造系统（FMS）后一般在制品减少率有80%左右。
4.运行相对稳定。FMS中的自动化加工系统由一台或多台机床组成，发生故障时有降级运行的能力，物料传送系统也有自行绕过故障机床的能力。
5.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。
6.生产系统运行灵活。很多的FMS的检验、装卡和维护工作可在第一班完成，第二、三班无人照看下仍可正常生产，甚至有些理想的FMS中，其监控系统还能处理诸如刀具的磨损更换、物流堵塞疏通等运行过程中不可预料的问题。
三、柔性制造所采用的关键技术
1.计算机辅助设计
CAD技术引入专家系统，使之具有智能化。它有助于加快开发新产品和研制新结构的速度。
2.模糊控制技术
模糊数学的实际是模糊控制器。最近开发出的高性能模糊控制器具有自动功能，可在控制过程中不断获取新的信息并自动对控制量作调整，使系统性能大为改善，其中尤其以基于人工神经的自学引起人们极大的关注。
3.人工智能技术及专家系统
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。专家系统利用专业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与通过经验获得的知识相结合，因此为柔性制造的诸方面工作增强了柔性。
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，故也是一种人工智能工具。在自动控制领域，神经网络将并列于专家系统和模糊控制系统，成为自动化系统中的一个组成部分。
四、结束语
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。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。
参考文献：
[1]刘友苏，徐定.建造与应用柔性加工系统[J].组合机床与自动化加工技术，1995，（01）.
[2]黄劲.我国柔性加工系统步入高层次[J].工程建设与设计，1999，（02）.
[3] Kairos S组合柔性加工系统[J].现代制造，2005，（19）.