時間：2023-05-30 10:25:55
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇柔性制造，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
隨著社會的進步和生活水平的提高,社會對產品多樣化,低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切,傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量,更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后,由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展,制造業自動化進入一個嶄新的時代,技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1基本概念
11柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力,可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力,可用在有干擾(如機器出現故障)情況下,系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的,傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高,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,難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換,一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內,生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括1)機器柔性當要求生產一系列不同類型的產品時,機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2)工藝柔性一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3)產品柔性一是產品更新或完全轉向后,系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后,對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4)維護柔性采用多種方式查詢、處理故障,保障生產正常進行的能力。
5)生產能力柔性當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統,這一點尤為重要。
6)擴展柔性當生產需要的時候,可以很容易地擴展系統結構,增加模塊,構成一個更大系統的能力。
7)運行柔性利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品,換用不同工序加工的能力。
12柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群,我們認為凡是側重于柔性,適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1)柔性制造系統(FMS)
關于柔性制造系統的定義很多,權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備,傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備,使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統,柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統,在最少人的干預下,能夠生產任何范圍的產品族,系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。”而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統,它包括多個柔性制造單元,能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整,適用于多品種、中小批量生產。”簡單地說,FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等),由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來,可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS,日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目,屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2)柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6～8年,FMC可視為一個規模最小的FMS,是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物,它是由1～2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成,其特點是實現單機柔性化及自動化,具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3)柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床,對物料搬運系統柔性的要求低于FMS,但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表,其特點是實現生產線柔性化及自動化,其技術已日臻成熟,迄今已進入實用化階段。
4)柔性制造工廠(FMF)FMF是將多條FMS連接起來,配以自動化立體倉庫,用計算機系統進行聯系,采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM,并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際,實現生產系統柔性化及自動化,進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平,反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體,以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表,其特點是實現工廠柔性化及自動化。
2柔性制造所采用的關鍵技術2.1計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統,使之具有智能化,可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術,該項新技術是直接利用CAD數據,通過計算機控制的激光掃描系統,將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形,并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描,被掃描到的液面則變成固化塑料,如此循環操作,逐層掃描成形,并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起,僅需確定數據,數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能,可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整,使系統性能大為改善,其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今,柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理,求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合,因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來,以知識密集為特征,以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術,預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初,人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節,借助模擬專家的智能活動,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程,系統能自動監測其運行狀態,在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數,以達到最佳工作狀態,具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的,它使傳感器具有內在的“決策”功能。
24人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域,神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統,成為現代自動化系統中的一個組成部分。
3柔性制造技術的發展趨勢
31FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近,更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
32發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
33朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4結束語
柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢,是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時,智能化機械與人之間將相互融合,柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
近年來,柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認,可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上,將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程,在計算機及其軟件的支撐下,構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統,以實現全局動態最優化,總體高效益、高柔性,并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技,為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖,將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡,有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。
4結論
關鍵詞：科技革命 制造業 柔性制造
科技的迅猛發展不但改變了物理世界，而且改變了人們的思想觀念，并從根本上改變了人們的生活方式，從而給制造業實體和理念上雙重性的深遠影響。科技革命帶了變革的速度持續加快，從根本上加強了世界的互聯性，增加了多樣性，使得多元化成為常態，并加劇了不穩定性，從而使商業環境更加呈現出動態性的特點。由此，產品的革新速度和多樣性空前加快，特別是全球競爭與國際貿易深入發展，企業想在全球供應鏈和國際競爭中占據有利位置而不被淘汰，就必須適應由科技突變而帶來的環境快速變化的趨勢。柔性制造策略是制造業面臨信息時代挑戰的重要策略，也是適應外部商業環境快速變化和客戶需要動態要求的重要策略。因此，建立柔性制造系統對于我國制造業的生存和發展具有重要現實意義。
一、柔性制造概述
1、柔性制造的內涵。柔性制造技術是1967年英國莫林斯（molins）提出來的用于機械制造行業的一種先進制造技術，此后這一理念在各行各業得到了廣泛應用，并已成為現代制造的一種科學“哲理”，倍受推崇。柔性制造技術的范圍是十分廣泛的，是對不同品種實現柔性制造的各種技術的總和。凡是側重于快速轉換的柔性要求、適合多品種、小批量生產的加工技術都屬于柔性制造技術的范疇，如柔性制造系統、柔性制造單元、柔性制造線、柔性制造工廠等。
2、柔性制造的影響因素。企業柔性制造的能力受到許多因素的影響，是企業綜合靈活適應能力的體現。但具體而言，影響柔性制造技術水平的因素主要包括以下方面：（1）設備柔性：即設備滿足工藝變化的程度，這一點主要體現在市場需求變化時，設備轉換生產一系列不同品種產品的能力。（2）工藝柔性：工藝柔性包含兩個方面：一是工藝流程不變化時，其自身適應產品和原材料變化的能力；二是為適應產品和原材料變化而改變原有工藝的難易程度。（3）產品柔性：一是產品更新或完全轉型后，系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力；二是產品更新后，對老產品有用的特性的繼承能力和兼容能力。（4）生產能力柔性：當生產量、品種變化時，系統也能經濟地運行的能力。（5）維護柔性：持續高效地查詢、處理故障以保證生產正常進行的能力。（6）擴展柔性：當生產需要時，擴展系統結構，增加模塊，構成一個更大系統的能力。（7）服務柔性：一是在顧客產品使用壽命周期內，用新部件維修舊產品的能力；二是一些產品還需要可升級的能力。
3、柔性制造的指標體系。整體而言，柔性制造中“柔性”表現為兩個方面：第一方面是系統適應外部變化的能力，第二方面是系統適應內部變化的能力。具體而言，衡量一個制造系統柔性高低程度主要有三個衡量指標：數量的柔性，允許各種因素（如產量）自由變化的幅度；時間的柔性，能夠實現變量（如銷售量）自由變化的幅度所需對應的時間；成本的柔性，在訂單波動、產量波動的情況下，各項費用尤其是人工變動費用如何隨之變化，其費用的變動，尤其是人工成本隨產量波動而相應變動的逼近程度反映了柔性管理的水平高低。如圖1所示。
二、柔性制造系統的優勢
1、靈活的適應能力。柔性制造技術的“柔性”是相對于傳統生產方式的“剛性”而言的，它是相對的，動態的，也是不斷改進的技術，而不是一成不變的。由于工業化帶來需求的規模化，傳統生產線主要實現的是單品種的持續性的大批量生產，優點是生產效率高，次品率低，單位產品生產成本低，能同時滿足大量客戶的需求，適合標準化占領市場。但隨著科技革命的進一步發展，它改變了商業環境和現代市場的需求方式，客戶需求快速變化，并表現為多元化和個性化特征。傳統的制造方式難以滿足現代市場要求的多品種、小批量和快速化的生產需求，更缺乏現代市場所要求的靈活適應性能力。基于現代市場環境的變化，制造系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它能否在很短的開發周期內生產出低成本、高質量、不同品種產品的能力，能否適應客戶需求的不斷變化。因而，柔性生產對于制造業變得越來越重要。
2、較高的客戶價值。由于柔性制造的思想和方法非常適合小批量、多品種、及時交貨的現代市
場需求趨勢，在適合市場變化和客戶要求方面具有極大的快速靈活適應能力。企業通過創造柔性優勢，一方面，可以滿足了客戶的小批量、多品種的訂單需求，適應了制造業市場快速多變的需求；另一方面，柔性制造系統能夠充分發揮企業的柔性優勢采取design in 的銷售模式，主動為客戶提升產品個性化價值，提高產品的附加值和客戶的滿足度，為品牌贏得聲譽，樹立良好的品牌形象。design in即“設計介入”，是指銷售人員要在客戶進行產品設計的前端介入。企業在實施design in 的銷售模式中，要推廣“顧問式銷售，專家式服務”的銷售文化：要求每位銷售人員要成為客戶產品問題的解決方案的專家，不僅僅推銷自己的產品，更重要的是要從客戶需求的角度幫助客戶實現產品的優化設計，提升產品的個性化，為客戶帶來較高的附加價值。同時，將客戶的個性化方案與企業的技術優勢、柔性優勢相結合，實現利潤模式上的雙贏。在客戶價值得到提升的同時，企業也將獲得大量訂單及個性化的溢價。
三、構建完善的柔性制造系統
1、提高設備柔性。（1）增加靈活性設備。為適應柔性制造的要求，企業在設備設計方面，必須針對柔性的要求進行全面和重大的調整。如在設備的調整方面，可以逐漸放棄單一用途的設備，增加多功能用途的設備；可以放棄難以轉換的設備，增加轉換能力較強的設備；可以減少設備整機的配備，增加多用途零部件組裝型設備等。這樣不僅能夠提高企業設備的轉換能力，而且能夠減少設備成本，在最佳經濟條件下提高企業的柔性制造能力。（2）統一設備類型。不同型號轉換時，由于要求不同，每次轉換都會要求進行設備參數的重新調整等許多環節的重復無效率的工作，既影響工效又影響質量。為此，企業應該在生產許可和技術條件可行的情況下，統一零部件生產要求，或產品生產要求，并通過優化設計，將多種型號材料和零部件減少類型，或統一化，同時增加它們的靈活適應性。這樣不僅能夠提高工作效率，而且能減少浪費，縮減成本，提高柔性制造能力。
2、柔性生產系統的設計。企業在構建適合自身的柔性制造系統時，必須進行生產系統的柔性設計，這里所提高的柔性生產系統主要是“以單元化作業+人工輔助的生產模式”的生產模式。這種方式和完全的人工和自動化相比，具有巨大的優勢：通過單元中自動化設備保證了質量水平；通過人工連接，降低了投資與運行成本，而又不影響質量；在一些簡單操作工序，采取人工操作，但通過工裝夾具來預防和控制人工生產的質量波動。此外，這種模式還具有較好的柔性，對批量的要求大大降低。這一點在中國的許多制造業企業中具有典型的體現，中國之所在在全球供應鏈中成為重要的零配件生產、加工，以及產品的組裝基地，和中國半自動化和人工化的靈活性有一定聯系。不過，我國企業未來構建柔性制造系統的重點應該加強科學合理的管理系統建設，加強單元自動化作業和人工輔助的雙重建設，并在設備轉換，工藝變化，生產能力的維護、擴展和服務方面更加柔性化，提高適應市場變化和客戶個性化需求的要求。
3、建立完全信息化的管理系統。在快速變化面前，企業面臨的最大風險就是庫存的風險。這種風險體現在：客戶的個性化要求，帶來產品的通用性差，多余的成品就變成了廢品，導致企業的成本急劇增加；技術的快速進步引起新生產的產品性能的階段性提升，導致原來庫存的產品自然降級，失去市場流通的利潤價值，給企業帶來巨大經濟損失；有些產品隨著庫存時間的延長，產品會性能變差，產品有可能損壞而不能出售，給企業造成經濟損失。基于快速變化帶來的庫存性風險，我國制造也企業應該開發或先進的erp系統，提升了信息化管理水平，更重要的是優化了企業的流程，強化了企業精細化管理的觀念，對庫存產品實行“專用型號訂單化管理，通用型號流量化管理”，并按生產批號對庫存產品的質量實行全壽命周期的追蹤管理，使庫存得到有效管理，及時預防和控制因庫存而產生的質量問題，使因庫存質量而造成的經濟損失最小化。
4、建設多能工隊伍。由于現代制造業都是按訂單生產，而訂單的波動性又相當大，由此便導致了產量的劇烈波動。在訂單多時，繁忙的季節，員工都能夠全員工作，取得可觀的收入；但當訂單下降時，原來數量的員工就會變得多余，如要保持員工數量的不減少，就會使員工的工作時間大幅縮減，從而使一線工人收入大幅下降，最終將導致員工隊伍的穩定。為此，企業應該采用了柔性化的績效管理機制。將核心骨干和關鍵崗位的員工發展為多能工，用高工資保證這部分員工隊伍的穩定，在較低的訂單下，能夠一人多能，保持80%的工作飽和度；當訂單突然增大時，能夠在關鍵崗位保證產品質量，并帶動新人快速適應簡單崗位的工作。這樣，實現了短期內從較低的產能過渡到較高的產能的快速變換能力。從而使變動成本與實際產量實現基本的同步波動，提高成本的柔性水平
。
四、結束語
現代商業的競爭已經從產品和質量的競爭變成快速適應能力的競爭。在現代全球競爭和科技突飛猛進的今天，只要跟不上市場和客戶的需求變化的速度，質量再好的產品也會被淘汰。柔性制造是現代制造業企業適應現代商業競爭環境的重要策略，對于提高企業的靈活適應性能力、滿足市場需求和客戶需求快速變化的能力至關重要。我國制造業企業具有開闊的視野，在借鑒國外先進柔性制造技術的基礎上，結合自身的優勢，揚長避短，創建適合自身發展的具有中國特色的制造業企業的柔性制造系統。特別是，我國制造業企業要利用我國豐富的人力資源，并把我國制造業自動化程度不高的缺點轉變為轉換能力強的優勢，因勢利導地構建適合現代國際制造業競爭需求和客戶需求快速變化的要求，實現我國制造業柔性制造的跨越式發展。
【參考文獻】
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[4] 李鴻斌、何志海：柔性制造技術的現狀及發展趨勢[j].桂林航天工業高等專科學校學報，2005（2）.
隨著社會的進步和生活水平的提高，社會對產品多樣化，低制造成本及短制造周期等需求日趨迫切，傳統的制造技術已不能滿足市場對多品種小批量，更具特色符合顧客個人要求樣式和功能的產品的需求。90年代后，由于微電子技術、計算機技術、通信技術、機械與控制設備的發展，制造業自動化進入一個嶄新的時代，技術日臻成熟。柔性制造技術已成為各工業化國家機械制造自動化的研制發展重點。
1 基本概念
1 1 柔性柔性可以表述為兩個方面。第一方面是系統適應外部環境變化的能力，可用系統滿足新產品要求的程度來衡量;第二方面是系統適應內部變化的能力，可用在有干擾(如機器出現故障)情況下，系統的生產率與無干擾情況下的生產率期望值之比來衡量。“柔性”是相對于“剛性”而言的，傳統的“剛性”自動化生產線主要實現單一品種的大批量生產。其優點是生產率很高，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，難以應付多品種中小批量的生產。隨著批量生產時代正逐漸被適應市場動態變化的生產所替換，一個制造自動化系統的生存能力和競爭能力在很大程度上取決于它是否能在很短的開發周期內，生產出較低成本、較高質量的不同品種產品的能力。柔性已占有相當重要的位置。柔性主要包括
1) 機器柔性 當要求生產一系列不同類型的產品時，機器隨產品變化而加工不同零件的難易程度。
2) 工藝柔性 一是工藝流程不變時自身適應產品或原材料變化的能力;二是制造系統內為適應產品或原材料變化而改變相應工藝的難易程度。
3) 產品柔性 一是產品更新或完全轉向后，系統能夠非常經濟和迅速地生產出新產品的能力;二是產品更新后，對老產品有用特性的繼承能力和兼容能力。
4) 維護柔性 采用多種方式查詢、處理故障，保障生產正常進行的能力。
5) 生產能力柔性 當生產量改變、系統也能經濟地運行的能力。對于根據訂貨而組織生產的制造系統，這一點尤為重要。
6) 擴展柔性 當生產需要的時候，可以很容易地擴展系統結構，增加模塊，構成一個更大系統的能力。
7) 運行柔性 利用不同的機器、材料、工藝流程來生產一系列產品的能力和同樣的產品，換用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技術柔性制造技術是對各種不同形狀加工對象實現程序化柔性制造加工的各種技術的總和。柔性制造技術是技術密集型的技術群，我們認為凡是側重于柔性，適應于多品種、中小批量(包括單件產品)的加工技術都屬于柔性制造技術。目前按規模大小劃分為:
1) 柔性制造系統(FMS)
關于柔性制造系統的定義很多，權威性的定義有:
美國國家標準局把FMS定義為:“由一個傳輸系統聯系起來的一些設備，傳輸裝置把工件放在其他聯結裝置上送到各加工設備，使工件加工準確、迅速和自動化。中央計算機控制機床和傳輸系統，柔性制造系統有時可同時加工幾種不同的零件。 國際生產工程研究協會指出“柔性制造系統是一個自動化的生產制造系統，在最少人的干預下，能夠生產任何范圍的產品族，系統的柔性通常受到系統設計時所考慮的產品族的限制。” 而我國國家軍用標準則定義為“柔性制造系統是由數控加工設備、物料運儲裝置和計算機控制系統組成的自動化制造系統，它包括多個柔性制造單元，能根據制造任務或生產環境的變化迅速進行調整，適用于多品種、中小批量生產。” 簡單地說，FMS是由若干數控設備、物料運貯裝置和計算機控制系統組成的并能根據制造任務和生產品種變化而迅速進行調整的自動化制造系統。 目前常見的組成通常包括4臺或更多臺全自動數控機床(加工中心與車削中心等)，由集中的控制系統及物料搬運系統連接起來，可在不停機的情況下實現多品種、中小批量的加工及管理。目前反映工廠整體水平的FMS是第一代FMS，日本從1991年開始實施的“智能制造系統”(IMS)國際性開發項目，屬于第二代FMS;而真正完善的第二代FMS預計本世紀十年代后才會實現。
2) 柔性制造單元(FMC)
FMC的問世并在生產中使用約比FMS晚6～8年，FMC可視為一個規模最小的FMS，是FMS向廉價化及小型化方向發展的一種產物，它是由1～2臺加工中心、工業機器人、數控機床及物料運送存貯設備構成，其特點是實現單機柔性化及自動化，具有適應加工多品種產品的靈活性。迄今已進入普及應用階段。
3) 柔性制造線(FML)
它是處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間的生產線。其加工設備可以是通用的加工中心、CNC機床;亦可采用專用機床或NC專用機床，對物料搬運系統柔性的要求低于FMS，但生產率更高。它是以離散型生產中的柔性制造系統和連續生過程中的分散型控制系統(DCS)為代表，其特點是實現生產線柔性化及自動化，其技術已日臻成熟，迄今已進入實用化階段。
4) 柔性制造工廠(FMF) FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機系統進行聯系，采用從訂貨、設計、加工、裝配、檢驗、運送至發貨的完整FMS。它包括了CAD/CAM，并使計算機集成制造系統(CIMS)投入實際，實現生產系統柔性化及自動化，進而實現全廠范圍的生產管理、產品加工及物料貯運進程的全盤化。FMF是自動化生產的最高水平，反映出世界上最先進的自動化應用技術。它是將制造、產品開發及經營管理的自動化連成一個整體，以信息流控制物質流的智能制造系統(IMS)為代表，其特點是實現工廠柔性化及自動化。
2 柔性制造所采用的關鍵技術
2.1 計算機輔助設計
未來CAD技術發展將會引入專家系統，使之具有智能化，可處理各種復雜的問題。當前設計技術最新的一個突破是光敏立體成形技術，該項新技術是直接利用CAD數據，通過計算機控制的激光掃描系統，將三維數字模型分成若干層二維片狀圖形，并按二維片狀圖形對池內的光敏樹脂液面進行光學掃描，被掃描到的液面則變成固化塑料，如此循環操作，逐層掃描成形，并自動地將分層成形的各片狀固化塑料粘合在一起，僅需確定數據，數小時內便可制出精確的原型。它有助于加快開發新產品和研制新結構的速度。
2.2 模糊控制技術
模糊數學的實際應用是模糊控制器。最近開發出的高性能模糊控制器具有自學習功能，可在控制過程中不斷獲取新的信息并自動地對控制量作調整，使系統性能大為改善，其中尤其以基于人工神經網絡的自學方法更引起人們極大的關注。
2.3 人工智能、專家系統及智能傳感器技術
迄今，柔性制造技術中所采用的人工智能大多指基于規則的專家系統。專家系統利用專家知識和推理規則進行推理，求解各類問題(如解釋、預測、診斷、查找故障、設計、計劃、監視、修復、命令及控制等)。由于專家系統能簡便地將各種事實及經驗證過的理論與通過經驗獲得的知識相結合，因而專家系統為柔性制造的諸方面工作增強了柔性。展望未來，以知識密集為特征，以知識處理為手段的人工智能(包括專家系統)技術必將在柔性制造業(尤其智能型)中起著日趨重要的關鍵性的作用。目前用于柔性制造中的各種技術，預計最有發展前途的仍是人工智能。預計到21世紀初，人工智能在柔性制造技術中的應用規模將在比目前大4倍。智能制造技術(IMT)旨在將人工智能融入制造過程的各個環節，借助模擬專家的智能活動，取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。在制造過程，系統能自動監測其運行狀態，在受到外界或內部激勵時能自動調節其參數，以達到最佳工作狀態，具備自組織能力。故IMT被稱為未來21世紀的制造技術。對未來智能化柔性制造技術具有重要意義的一個正在急速發展的領域是智能傳感器技術。該項技術是伴隨計算機應用技術和人工智能而產生的，它使傳感器具有內在的“決策”功能。
2 4 人工神經網絡技術
人工神經網絡(ANN)是模擬智能生物的神經網絡對信息進行并處理的一種方法。故人工神經網絡也就是一種人工智能工具。在自動控制領域，神經網絡不久將并列于專家系統和模糊控制系統，成為現代自動化系統中的一個組成部分。
3 柔性制造技術的發展趨勢
3 1 FMC將成為發展和應用的熱門技術
這是因為FMC的投資比FMS少得多而經濟效益相接近，更適用于財力有限的中小型企業。目前國外眾多廠家將FMC列為發展之重。
3 2 發展效率更高的FML
多品種大批量的生產企業如汽車及拖拉機等工廠對FML的需求引起了FMS制造廠的極大關注。采用價格低廉的專用數控機床替代通用的加工中心將是FML的發展趨勢。
3 3 朝多功能方向發展
由單純加工型FMS進一步開發以焊接、裝配、檢驗及鈑材加工乃至鑄、鍛等制造工序兼具的多種功能FMS。
4 結束語
柔性制造技術是實現未來工廠的新穎概念模式和新的發展趨勢，是決定制造企業未來發展前途的具有戰略意義的舉措。屆時，智能化機械與人之間將相互融合，柔性地全面協調從接受訂貨單至生產、銷售這一企業生產經營的全部活動。
近年來，柔性制造作為一種現代化工業生產的科學“哲理”和工廠自動化的先進模式已為國際上所公認，可以這樣認為:柔性制造技術是在自動化技術、信息技術及制造技術的基礎上，將以往企業中相互獨立的工程設計、生產制造及經營管理等過程，在計算機及其軟件的支撐下，構成一個覆蓋整個企業的完整而有機的系統，以實現全局動態最優化，總體高效益、高柔性，并進而贏得競爭全勝的智能制造技術。它作為當今世界制造自動化技術發展的前沿科技，為未來機構制造工廠提供了一幅宏偉的藍圖，將成為21世紀機構制造業的主要生產模式。實現了按端口、MAC地址、應用等來劃分虛擬網絡，有效地控制了企業內部網絡的廣播流量和提高了企業內部網絡的安全性。
4 結 論
【關鍵詞】柔性；制造系統；加蓋機械手；PLC控制；控制流程；接線方式
在柔性制造系統中，加蓋機械手主要是通過PLC控制程序實現自動控制和工作運行的，因此，PLC控制是柔性制造系統加蓋機械手的重要組成部分，有著非常關鍵的作用和影響。此外，在柔性制造系統中，加蓋機械手的工作運行主要是通過直流電機帶動蝸輪蝸桿動作，然后在減速電機作用下，驅動擺臂將上蓋裝配到工件主體中，以完成裝配后工件隨著托盤向下一站傳送運行的工作任務。下文將在對于柔性制造系統加蓋機械手的結構組成分析基礎上，對其PLC控制流程以及控制接線方式、PLC控制的設計實現等進行分析論述，以提高柔性制造系統加蓋機械手自動控制水平。
一、柔性制造系統加蓋機械手的結構組成分析
1、柔性制造系統加蓋機械手結構分析
在柔性制造系統中，加蓋機械手的作用功能主要體現在通過交流電動機帶動加蓋機械手中的蝸輪蝸桿，然后在減速電機的作用下驅動擺臂，以實現將上蓋裝配到工件主體中，并在完成裝配工作后使工件隨著托盤向下一站傳送，以完成加蓋機械手在柔性制造系統中的工作任務。根據加蓋機械手的這一作用功能，可以知道加蓋機械手的主要結構組成包括蝸輪蝸桿減速機構以及傳送電機、料槽、擺臂、工作指示燈、直線單元。
2、柔性制造系統加蓋機械手控制單元結構分析
在柔性制造系統中，加蓋機械手的控制部分是實現加蓋機械手自動控制的關鍵部分，而加蓋機械手的自動控制是通過PLC控制程序實現的。通常情況下，加蓋機械手控制部分的硬件結構主要包括檢測元件以及執行機構、控制元件等，其中，檢測元件是加蓋機械手控制結構中的傳感器部分，它的輸出是PLC控制的輸入信號，而加蓋機械手的機械動作則是由執行結構完成實現的。在實際工作運行中，為了實現加蓋機械手控制部分的控制功能，需要在控制結構部分進行各種必需的檢測和傳感裝置的安裝設置，通常包括電感式傳感器和電容式傳感器、微動開關等，此外，還需要進行直流電機以及電磁鐵等執行機構和繼電器等控制元件的安裝設置，如下圖1所示，即為加蓋機械手控制單元的安裝結構示意圖。
在上圖所示的加蓋機械手控制單元安裝結構中，S1表示的是托盤檢測單元，S2表示的是上蓋檢測單元，SQ1表示的是取件限位部分，SQ2表示的是放件限位部分，M1表示的是傳送電機，M2表示的是加蓋電機，KM1表示的是電機取件繼電器，KM2表示的是電機放件繼電器，YM表示的是直流電磁吸鐵，HL1表示的是紅色指示燈，HL2表示的是綠色指示燈。
二、柔性制造系統加蓋機械手PLC控制流程
在柔性制造系統中，加蓋機械手控制單元在系統啟動運行后，控制單元的指示燈將處于開啟狀態，然后由直線電動機驅動傳送帶進行動作運轉，并且在系統運行停止前始終保持運行狀態。其次，在加蓋機械手控制系統運行期間，如果托盤加載工作主體到達定位口時，電感式傳感器在進行托盤檢測后發出檢測信號，這時綠色指示燈就會啟動，同時紅色指示燈熄滅，然后再由電容式傳感器進行上蓋檢測后啟動主擺臂進行加蓋動作執行。此外，加蓋機械手控制系統運行期間，PLC控制程序通過兩個繼電器進行電機正反轉控制，同時帶動減速機電機促使擺臂進行動作運行，由主擺臂從料槽中取出上蓋，并完成加蓋動作。最后，加蓋機械手控制系統運行期間，擺臂在返回后限位開關發出信號后，擺臂結束返回動作，同時上蓋傳感器會發出檢測信號確認后啟動下一步運行動作，并在下一步動作完成后，恢復限位狀態，同時綠色指示燈熄滅，紅色指示燈亮起，控制單元回歸到預備工作的狀態。
三、柔性制造系統加蓋機械手控制單元軟件設計分析
根據上文對于柔性制造系統加蓋機械手控制單元的結構組成以及控制流程的分析，可以看出柔性制造系統加蓋機械手的動作運行主要是通過PLC控制程序的自動控制完成實現的，因此，在進行柔性制造系統加蓋機械手控制單元軟件設計中，主要就是進行PLC控制程序的設計實現，對于這一控制單元與程序可以采用西門子S7-200PLC進行設計，以完成對于柔性制造系統加蓋機械手的動作運行控制，該控制程序的具體控制流程如上圖3所示。
在完成對于加蓋機械手控制單元PLC控制程序的設計后，進行加蓋機械手控制單元控制運行調試時，可以通過開關進行機械手信號狀態模擬的方式，按照相關的順序動作進行控制模擬輸入，并對于輸入接口板的指示燈狀態以及輸出接口板的繼電器動作結果進行監控，在控制功能與加蓋機械手的控制要求達到一致的情況下，進行機械手輸入以及輸出控制線纜的連接，其具體連接方式如下圖2所示。
此外，在進行加蓋機械手PLC控制程序設計過程中，值得注意的是應將交流電動機的正轉以及反轉動作進行互鎖，避免控制程序運行過程中發生短路故障。
四、結束語
總之，在柔性制造系統中，加蓋機械手控制單元作為其動作運行控制實現的重要部分，有著非常重要的作用和影響。進行柔性制造系統加蓋機械手PLC控制的分析，有利于保證加蓋機械手控制單元的控制動作合理穩定，對于加蓋機械手的動作任務完成實現都有積極作用。
參考文獻
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【關鍵詞】FMS500柔性制造系統；電機抱閘制動；變頻調速；隨行小車準停
一、概述
柔性制造系統是一個由一組數控機床和其他自動化裝備組合在一起，由計算機信息控制系統和物料自動儲運系統有機結合的整體。它由加工、物流、信息流三個子系統組成。
由于柔性制造系統能夠以極快的速度對市場需求進行響應，而且能夠極大地提高生產效率，節約生產成本，因此它在汽車、飛機、船舶、模具等現代制造業中有著非常廣泛的應用。
柔性制造系統涉及到多門學科種類，如數控技術、控制工程以及先進電子制造等等。柔性制造系統在機械的主功能、動力功能、信息功能和控制功能基礎上引進微電子技術并將機械裝置與電子裝置用相關軟件有機結合起來。隨著微電子技術、傳感器技術、精密機械技術、自動控制技術以及微型計算機技術、人工智能技術等新技術的發展，以數控技術為主體的柔性制造系統正向智能化方向發展，同時它的應用也會帶動各個基礎學科不斷向前發展。
柔性制造系統的復雜性對工程技術人員的知識結構提出更新更高的要求。現代化的技術更需要現代化的人才來掌握和開發它，通過柔性線的實習，可以開闊學生的視野，培養學生的創造性，激發他們的學習興趣。
包括立式加工中心單元、臥式加工中心單元、回轉交換系統三個部分組成。
二、柔性線回轉系統介紹
1.回轉控制系統說明
柔性線回轉交換系統主要由環形輸送裝置、直線輸送裝置、隨行小車、定位裝置、氣動系統等部分組成。
（1）環形輸送裝置
環形輸送裝置是柔性線隨行小車進行回轉運動的主要支撐部件，具有較高的剛性，整體采用鋼結構焊接而成，內部加滿支撐筋板，保證了小車運行的平穩性。
（2）直線輸送裝置
直線輸送裝置是負責將隨行工作臺輸送到兩臺加工中心的重要運動部件，采用高剛性焊接件加工而成，內部有橫向和縱向加強筋，并與機床直接連接，保證了輸送隨行工作臺的運行直線度和定位精度。
（3）隨行小車
隨行小車是負責承載隨行工作臺，并將隨行工作臺輸送到柔性制造系統的各個工位，隨行小車在環形輸送裝置上回轉運行，五個小車在環形線上成均勻分布。隨行小車主體由優質鑄鐵鑄造加工而成，保證了整體剛性和運行時的平穩性。
（4）小車定位裝置
小車定位裝置采用氣缸帶動定位插銷，根據小車運行狀態，對小車進行定位或者松開，根據磁性開關判斷是否鎖緊和松開到位。
定位裝置采用亞德客標準氣缸和優質鑄鐵底座，強度高，運行平穩，定位精度高，響應靈敏。
2.柔性線回轉系統參數
三、回轉控制系統電氣控制
1.回轉控制系統電氣控制
環形輸送裝置有一臺型號為：YEJ132M-4-B5的三相異步電動機（帶有制動裝置）
直線輸送裝置有兩臺型號為：Y90S-4的三相異步電動機回轉控制系統。
2.環形輸送裝置電機制動控制
通過HNC-210B開放式PLC程序控制，當隨行小車運行至三號工位電機停止，YEJ132M-4-B5的三相異步電動機帶有制動，制動控制的方式采用電機控制主電源接觸器的常開觸點來實現。
由此種控制方式控制隨行小車停止，在三號工位可以進行插銷動作，但是由于電機制動延時的誤差，加上回轉線運行至停止時帶來的慣量，以隨行小車底槽中心線為準，得出環形輸送裝置中五個小車在工位三停止時的數據：（cm）
綜合以上數據，每個小車在同一位置停車的數據不一致，而且沒有一個規律可循。這樣小車每個每次到達位置不一致，導致無法完成插銷（強行插銷會導致機械損壞），無法讓小車定位，這樣隨行小車就無法在直線裝置上運動。
四、變頻調速電路設計和參數調整
綜合上述數據，提出變頻調速方案，在二號工位安裝一個開關，小車通過時發出信號給PLC，讓PLC控制電機通過變頻器減至一個很低速度，然后再三號工位處停止。
1.變頻電路設計
說明：R、S、T對應三相AC380V，在啟動時Y02、Y10、Y21同時得電，回轉線額定速度運轉，在碰到減速開關后Y02、Y10、Y20同時得電，回轉線減速至多段速度1設定頻率運轉。原來YEJ132M-4-B5的三相異步電動機帶有制動更換為YEJ132M-4-B5的三相異步電動機
2.變頻器參數設置
多段速度1頻率設定為：50HZ，計算出回轉線速度：
綜合以上參數，對兩個預設速度進行調整，調整上述參數時，整個回轉線在三號工位處停車誤差可以控制插銷允許的誤差范圍內。
五、總結
通過對FMS500柔性制造系統回轉控制系統電氣設計和改進，了解學習了柔性制造系統含義，對整個柔性制造系統的控制要求有很深感悟。對回轉系統變頻調速設計和改進，使整個控制系統達到預期的要求。
參考文獻：
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關鍵詞：柔性組合夾具；汽車零部件；零部件制造；柔性制造技術；汽車制造業 文獻標識碼：A
中圖分類號：TH163 文章編號：1009-2374（2017）05-0059-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.05.028
在經濟快速發展、社會不斷進步的同時，人們的生活水平也在逐漸提高，市場中各產品的競爭也更加劇烈。為了獲取更多的利益節省更多的時間，廠商在大規模生產時不但要保證產品的質量，還要盡可能多地降低成本，縮短制造周期。傳統的制造技術明顯已經不能滿足現代社會市場的需求，而柔性組合夾具技術能在保證產品質量的同時滿足市場對小批量產品生產的需求，使中小批量生產在大批量生產面前有立足之地。
1 柔性制造技術對柔性組合夾具的影響
自20世紀80年代以來，柔性制造技術的發展越來越快且被廣泛的應用，形成了FMC與FMS相結合的具有現代先進技術水平的制造形式，它的形成對柔性組合夾具有重要的意義。FMC是指柔性制造單元，FMS是指柔性制造系統，在它們的制造過程中機床自主決定所要制造零件的式樣、長短、大小，也就是刀具和零件之間的位置關系，所以不需要安裝刀具引導。組合夾具的重要工作就是把零件準確地放入到機床的生產線中，這種先進的機床具有很多夾具的功能，比如說分度夾具、引導刀具及角度形狀等，各種虎鉗漸漸的成為它的輔助附件，夾具的形狀也隨之變得越來越簡單。與傳統的“分離體制”技術相比，如今“集成體制”柔性制造技術更能滿足制造的需求，機床上各部件能有效地結合在一起，形成一個綜合系統。制造過程中不再一味地要求工作時效，相反要求提高總體的工作效率。以往的積木式組合夾具在新時代制造原理的引導下被灌注了新的意義。結構靈活多變的夾具組合其傳統優勢之處，被行業內部稱之為“同當代機床最為快捷、最為簡單、最為匹配的且具備柔性的配置”。
2 柔性組合夾具的形成和運用
2.1 柔性元件的設計
生產中心是以FMC為代表，是將產品部件的多個制造程序集中起來高效率的生產，組合夾具安裝一次就能同時完成多個程序的生產。機床、組合夾具及產品部件和過去的生產模式是截然不同的關系，其是在組合夾具的底部，盡最大可能地裝置多個需要生產的部件，而且當這套夾具正在運作時，和其擁有同種特性的夾具也同時在機床外進行安裝亦或是卸載部件，乃至裝置在底板上的夾具還有可能在傳輸系統里中周轉。組合夾具能夠確保被生產的工件準確地放入機床的生產線里，夾具上的產品部件都成型以后，機床內部的夾具同機床外部的夾具進行互換，二者迅速地完成連接。因為機床外部具有安裝、自卸產品部件的功能，這相對縮減了機床的停機時間。因此，柔性組合夾具在元件系列的設計上發展出與其相適應和匹配的元件系列。通常形式下，夾具和工件單一加工工序主要是以工件整個加工過程之間相互聯系，以此形成了多種夾具為主要代表的柔性組合夾具，這種組合夾具主要有基礎板和基礎角鐵、T形基礎、方箱等幾何形狀的基礎件系列。在其使用過程中，這些元件最大的特點就是：在與機床工作接過程中會形成一種密切的關系，同時這種形式可以與工作臺面上或者是機床的托板相連接，有的時候托板會按照柔性的組合夾具來進行設計，并作為機床的附件出現。隨著柔性組合夾具的不斷發展，這也進一步推動了柔性制造技術的發展。
2.2 在汽車零部件制造中采用柔性組合夾具
在使用柔性制造技術時，機床的夾具在整個生產過程中產生著巨大的作用。從計算機的集成制造系統來看，大部分單位的柔性制造生產系統都不是很完善。對此為了將這種系統更加的智能化，形成機床和加工零件之間進行對接過程中實現自動化或者是柔性化，實現這種自動化生產模式是非常難的。這種智能化較高的生產技術，務必要在某一技術中有所突破才可以，如果要覆蓋全行業是不容易實現的。理想狀態柔性化實現的最便捷途徑，就是從之前的組成夾具進行優化，進而可以體現出柔性化。隨著柔性組合夾具的不斷發展，其中柔性組合夾具在其技術制造過程中也取得了前所未有的突破，其中將柔性組合夾具應用在汽車行業中，在此過程中也取得了一定的成績。柔性化組合夾具和元件系列和機床之間的關系密不可分，當元件系統在壓縮時，柔性組合夾具技術就會在機床上被應用，夾具的結構將會從復雜結構轉變成為簡單結構。比如在汽車柔性制造過程中，將會使用許多的柔性組合夾具，特別是發動機、變速器或者離合器等關鍵部分的零件。例如離合器與變速器這種主要是由殼體或者蓋子組成，被廣泛應用在零件夾具結構制造中，進而使得兩面加工更加的現實。這種零件通常都是由鋁合金材料組成，在此過程中都是保持一種加工剛度特性，其中理想的典型柔性組合夾具都是各種技術應用所體現出的結果。對此需要加強這一方面的技術研究和發展，下面簡單列舉幾種柔性組合夾具的實例：
從圖1可以看到，汽車離合器殼體零件是在立式加工中心中所生產的，其主要使用的是組合夾具。這種夾具局限在定位和加緊元件的功能之上，其中系統的結構比較穩定，其中工作人員對夾具組裝只需要30min，在進行柔性化生產過程中可以從中看出其速度。圖2是一種汽車離合器中的殼體零部件，這種部件主要是在臥式加工中心中使用柔性組合夾具。從中不難看出，夾具雖然是圍繞零件的框架式結構，可是也要充分考慮到整體的加工狀態，框柱組成雙體并作加固，其中各種定位點和輔助支撐點相對要處于合適位置。
在對加工柔性組合夾具進行管理過程中，主要涵蓋了各種元件和人的組合系統，同時兩種不同的環境中出現各種元件配置或者是在生產準備過程中形成的管理位置、元件管理及技術管理等，換而言之，技術的發揮和管理水平之間存在著柔性化的關系。從技術管理層面來看，管理的重要性則顯現得更為突出。這是由于傳統的組合夾具已經不能適應當前的生產需求，對此需要建立起一種科學的夾具組裝站，并對其相關夾具進行科學管理，以此推動柔性夾具的進一步發展與創新。
3 發展趨勢
柔性組合夾具是不可能在每一個方面都實現柔性化的，因此針對某一個方面合理發展與之適應的柔性組合夾具系列，待到發展成熟后再向其他方面逐漸拓展，這樣就能開發出更高技術的柔性組合夾具。比如在汽車的車身焊接夾具中可以利用高技術的機器人技術來開發更為簡捷的柔性焊接組合夾具，其中采用的夾緊技術更先進、快速、可靠。傳統的組合夾具元件這里已經可以完全拋棄，采用先進技術組合的配件自然也是最先進的夾具結構組合。而汽車零部件的大小和形狀基本決定了汽車零部件的結構和變化的相似性，在合理的范圍內改變也是柔性組合夾具的必要條件。但需要明確的是，雖然柔性組合夾具有著更為可觀的應用前景，但我國缺少專業的、高水平的柔性組合夾具人才這是不爭的事實，為了解決這一問題，我國高校、政府和社會應多培養這方面的人才，這樣才能母本上促使柔性組合夾具取得更好的發展，在促進我國社會經濟發展中做出更大的
貢獻。
4 結語
綜上所述，在現代化發展柔性組合夾具的今天，技術研發者只有了解柔性組合夾具的特點和發展方向，理解柔性制造的特點和基本技術，才能研發出新型的適應市場的柔性組合夾具，只有研發出與市場發展需求相符的柔性組合夾具發展，才能真正受到各大企業的普遍歡迎和認可，但想要達到這一目的還需要我國有關人員對柔性制造的技術和特征深入研究。在不久的將來，柔性組合夾具必定能造福于更多的領域，在各大領域內得到更為普遍的應用。
參考文獻
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關鍵詞：可重構制造系統；柔性測度；動態規劃；柔性值
一、引言
可重構制造系統（Reconfigurable Manufacturing System，RMS）是一種能夠根據產品功能和生產能力的需求及市場需求變化做出快速響應，以應對不可預測的全球性市場激烈競爭的制造系統。在當今全球經濟一體化的時代背景下，制造企業面臨著提高產品質量、降低產品成本及對市場需求做出快速響應的多重壓力。在這一嚴峻形勢下，提升制造系統的柔性對企業提高競爭優勢有著非常重要的意義。RMS是一種可重新構形的現代制造系統，它不僅具有剛性制造系統較高的生產制造效率，還具有柔性制造系統自動化程度高的優勢，從而它是滿足大批定制要求的最佳制造系統。制造企業在構建可重構制造系統時，需要綜合考慮柔性與成本兩個因素，合理地確定RMS柔性的大小才能使企業獲得最大化的利益。因此，準確地測度RMS的柔性具有重要的實踐意義。
針對生產制造系統的柔性研究，早期學者的研究側重于針對柔性制造系統的柔性進行評價。楊思遠、劉細兵在討論柔性制造系統柔性衡量標準的基礎上建立了柔性的凈現值指標評價模型；李巖、張曉坤和徐躍飛等在針對影響柔性制造系統的柔性因素進行深入分析的基礎上提出了用模糊評價方法對制造系統柔性進行評價。隨后，學者們逐漸將柔性作為制造系統的一個特征，研究柔性的概念并針對影響制造系統柔性的各種因素進行分析，并且給出了具體的柔性評價的方法。近年來，梁福軍、寧汝新及姜曉鵬、王潤孝、庫祥臣分別對RMS的柔性進行了定義并系統闡述了柔性的分類，但是都沒有針對RMS柔性的測度方面進行研究。
在已有的制造系統柔性測度研究中，學者們從不同的角度對制造系統柔性的測度進行了研究。Mandalbaum用制造系統的柔性在環境變化發生時造成的損失或者帶來的收益來對柔性進行測度；Gustavsson認為制造系統的柔性可以用制造系統的投資剩余值與投資原值之比來表示；Kumar則根據生產制造系統處理不確定性環境的能力以反映該系統的柔性，建立了基于信息理論的柔性測度方法；Slack認為制造系統的柔性應該在由狀態范圍維度、狀態轉移費用維度和狀態轉移時間維度構成的三維空間中進行度量；Barad認為制造系統運行柔性可以用系統適應變化所需的時間來度量并采用時間Petri網描述柔性。以上為學者從四個不同的角度對柔性的主要特征進行了描述并提出了相應的柔性測度方法。
綜上所述，目前對于制造系統柔性的測度主要是基于經濟效果、信息論、Petri網和多維度的柔性度量方法，但這些柔性度量方法存在著不同程度的缺陷。雖然目前制造系統柔性度量研究存在一定程度的缺陷，但是針對制造系統“柔性”這一特征的研究已經十分豐富。但是，目前針對可重構制造系統柔性的研究還很貧乏，還僅限于柔性的概念和分類。針對現有研究的不足，本文選用隨機動態規劃的方法，針對制造系統的一個生產制造周期構造了RMS中柔性的隨機動態規劃定量評價模型，通過求解模型得到最優收益值，本文用RMS和剛性制造系統最優收益值之差來定義柔性，既可避免由于運行環境、制造系統自身等因素的變化對制造系統柔性測度的準確性的影響，又可以直觀地反映出可重構制造系統對顧客需求發生變化的響應程度。
二、RMS的柔性及測度原理
（一）RMS的柔性
RMS的柔性是指RMS整體通過系統本身的構件之間的重新構形從而實現的對加工任務或加工工作的適應性。RMS由七個柔性因素構成，即設備柔性、產品柔性、工藝柔性、工序柔性、運行柔性、批量柔性和重構柔性。RMS具有柔性決定了其在生產制造過程中的優勢：RMS具有剛性制造系統和柔性制造系統的特性，其生產能力和生產功能介于剛性制造系統和柔性制造系統之間；RMS是基于多個工件族來進行設計的，對工件族中的所有工件提供定制柔性；另外，其構形能夠根據產品生產的變化而進行調整，在一定程度上適應了以多品種、中小批量、短的產品生命周期等為特征的以顧客需求為導向的生產模式。因此，可重構制造系統的柔性對企業適應快速變化的市場需求具有重要的意義。
（二）RMS柔性測度原理
本文設定了一個生產制造周期，即從上一種產品生產制造完成時刻開始到因顧客需求改變而轉入下一種能夠滿足顧客需求的產品的生產制造完成時刻為止。針對這一生產制造周期建立隨機動態規劃模型，求解出該條件下的最優收益值，即可重構制造在面臨需求改變的情況下對自身進行調整以適應這種變化這一過程中的獲得的最優收益。由于剛性制造系統不具有柔性，在相同的假設條件下求得的剛性制造系統的最優收益值即制造系統不具備柔性值時的最優收益。RMS的最優收益值和剛性制造系統的最優收益值之差為可重構制造系統僅考慮柔性作用下制造系統的最優收益即可表示RMS的柔性值。
三、RMS柔性測度模型
RMS因其內在的柔性使得企業能夠更好地適應外界環境的變化，對各種不確定性因素做出相應的反應，從而增強企業自身的市場競爭力。與此同時，可重構制造系統要素隨時間變化的特征使得系統的定量評價更加困難，因此必須建立能夠反映其內涵的動態隨機模型。由于影響系統的不確定性因素很多，本文主要討論由于顧客需求發生變化對RMS造成的不確定性，而這里所指的顧客需求變化指的是顧客對產品組合、需求數量及對新產品的需求等。
（一）可重構制造系統柔性定量評價的假設條件
1.假設該機械制造企業一個生產周期為上一批工件加工完畢的時刻開始至下一批工件加工完畢的時刻為止，且生產制造的兩種產品種類不同。
2.假設制造系統在第一種產品生產完成至第二種產品開始生產之前自身已完成調整可以進行轉產，因為本文主要研究可重構制造系統對顧客需求變化的響應程度。
3.制造系統在整個生產周期內不受到除顧客需求發生變化之外的其他外界因素影響。
（二）評價RMS柔性的隨機動態規劃模型
1.確定階段
在此階段企業將要進行個階段的生產加工。
2.狀態變量和決策變量的設定
在t階段末，第t階段的生產制造過程結束并開始第t+1階段的生產制造。若在第t階段末，已知顧客需求第i種產品的產量為di（t），即Ni（t）=di（t）；假設生產制造完第j種產品的產量為xj（t），則有：狀態變量St=（xi（t），di（t）），可達到的狀態集合St={xj（t），dt（t）}，其中i，j=1，2，...，n，xj（t）=1，2，...，Mj，di（t）=1，2，...，Dj。
第t階段末需要對第t+1階段的生產進行決策，允許集合為：Dt（St）={xi（t+1）}，其中，i=1，2，...，n，xi=1，2，...，D。
若決策變量Ut（St）=xi（t+1），則有所做的決策為：第t+1階段生產制造第種產品的產量為xi（t+1）。其中，Mi為每個階段各種工件的產量上限數，Mi取整數；Di為每個階段對各種產品的需求上限，Di取整數，且Di≤Mi；xi（t）為第i種工件的產量；dj（t）為顧客對第j種產品的需求產量；Nj（t）為第t階段末顧客對第i種產品的需求量，Nj（t）=1，2，...，Di；di（t）∈[1，Di]，di（t）取整數，i=1，2，...，n。
（三）決策過程
由于上文中構建的模型假定初始狀態已給定，因此選用逆序解法求得結果：F（0，xi（0），dj（0））={EF（1，xi（1），dj（1））}。此時，F值為該可重構制造系統在整個加工階段的最優收益值。
通過利用上文構建的隨機動態規劃模型并對其求解，可以得到RMS在需求等外界條件處于經常性變動的情況下整個加工階段的最優收益值F。同時，也可以計算出該制造系統的剛性最優收益值F，即假設顧客需求等外界條件不變的情況下制造系統生產制造同一種產品的最優收益值Vf。最后，計算兩者之差即可定義為RMS的柔性值，即
Vf=F-F′
以Vf，即可重構制造系統與剛性制造系統最優收益值之差來定義可重構制造系統的柔性值更具有準確性和客觀性
四、結論
本文在可重構制造系統柔性的相關理論研究的基礎上，通過隨機動態規劃的方法建立模型并通過模型求解分別得到可重構制造系統與剛性制造系統的最優收益值，最后可重構制造系與剛性制造系統的最優收益值之差即可重構制造系統的柔性值。
本文尚存在如下不足：一是只考慮顧客需求發生變化時RMS對這一外界變化的反應能力，而沒有考慮其他外界因素發生變化對RMS柔性的影響；二是建立模型時假設了一個理想狀態即設備處于無故障狀態、原材料供應充足等條件完全具備，但在實際生產制造過程中這種理想狀態并不總是存在。因此，今后需要針對以上不足之處進行系統和深入研究。
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【關鍵詞】數字化；柔性化裝配；技術
0 背景
飛機裝配是將大量零件按圖紙進行定位與連接的過程，是飛機制造的重要環節之一，其工作量約占整個飛機制造勞動工作量的一半左右。在傳統的飛機裝配過程中，需要用特定的工裝型架來保證裝配精度，由機氣動外形的差異，導致型架是唯一的。
伴隨用戶需求的不斷變化與豐富，飛機裝配生產線也將越來越“豐富”。傳統的“硬性”裝配生產線在未來將受到挑戰，這種“一對一”的裝配模式，其配套專用型架的設計、生產和調試周期很長，且體積大、成本高、占地面積大，不利于產品的研制與快速布局生產。
隨著近年來飛機設計行業內數字化、信息化的推進，越來越多的零件將拋開傳統的基于模線樣板的模擬量傳遞走向數字化信息傳遞之路。而采用傳統的型架進行人工裝配的方式，自動化和柔性化水平低，已無法滿足精確化制造裝配的要求。
1 國內外研究現狀
飛機的數字化裝配技術于20世紀90年代在歐美等航空制造業發達國家開始使用，柔性裝配技術是近幾年才逐漸在航空制造業開始研究和部分應用于生產。國外飛機制造技術表明，采用柔性能夠裝配是縮短生產周期，降低生產成本的有效措施。它能克服傳統飛機制造業模線-樣板法在模擬量協調體系下需要大量實物工裝且應用單一，制造周期長，費用高，廠房利用率低等缺點，它通過與柔性工裝、自動化制孔設備、數控鉆鉚或自動鉚接等設備的集成可組成自動化，數字化的柔性裝配系統，能明顯縮短裝配周期，提高和穩定裝配質量。
據悉，在裝配中使用了體現柔性工裝特點的龍門鉆削系統技術的X-35戰機，其制造周期縮短了三分之二，工裝由350件減少至19件，制造成本降低了一半。其采用的激光定位，電磁驅動能實現精密制孔，不僅能降低鉆孔出錯率，而且大大降低了工具和工裝。
目前，北航與沈飛合作，在國內研制出首個針對壁板類組件的柔性裝配工藝裝備―數控柔性多點裝配型架。哈飛也引進了能柔性夾持的復合材料銑切設備，并得到應用。國內關于柔性裝配的研究與應用還不是很廣泛。
2 飛機柔性裝配技術的應用
柔性裝配技術范疇很廣，涵蓋了柔性裝配工裝，柔性制孔，裝配系統、裝配設計，虛擬裝配，裝配集成管理，數字化檢測，面向柔性裝配的設計技術等領域。本文僅從柔性裝配工裝，柔性制孔等幾個方面做出簡要介紹。
2.1 柔性裝配技術
柔性裝配技術是基于產品數字量尺寸協調體系的可重組的模塊化、自動化裝配工裝技術，其目的是免除設計和制造各種零件裝配的專用固定型架、夾具，可降低工裝制造成本，縮短工裝準備周期、減少生產用地，同時大幅度提高裝配生產率。
柔性工裝技術在國外飛機各級裝配中都得到廣泛應用，無論是壁板類組件的裝配還是機身機翼等大部件的裝配，直至最后部件級別的對接，都應用了大量的柔性裝配工裝。柔性裝配工裝的類型包括用于壁板類組件裝配的多點陣真空吸盤式柔性裝配工裝、用于機翼翼梁和機翼壁板裝配的確定性裝配工裝，用于機身部件裝配的分散式柔性裝配工裝，以及大部件對接的自動化對接平臺等幾類。
現代飛機蒙皮主要以鋁制鈑金件為主，典型結構是由蒙皮和框緣、補償片裝配而成的壁板。壁板外形雖然復雜，但多數可有貝賽爾曲線擬合得出。若壁板為剛體，則可采用三點定位便可以滿足裝配要求，但是飛機鈑金件剛性查，若要滿足裝配要求，必須采用更多定位點。當定位點足夠多時，原則上壁板外形是可控的。多點陣成型真空吸附式萬能吸盤柔性工裝系統就是用這種原理制造的，它帶有一組真空吸盤立柱陣列，模塊化的立柱可由程序控制三維移動到任意空間位置定位，形成與裝配曲面完全符合并均勻分布的吸附點陣，能精確夾持和固定壁板以便完成鉆孔、鉚接和銑切等工作。當壁板外形發生變化時，柔性工裝的外形和布局能自動進行調整。通過改變定位和夾緊位置，可以適應不同零部件結構和定位夾緊要求，從而降低綜合成本，縮短工裝準備時候和產品研制周期。
框梁類的零件，通常剛度比較大，可借助零件上的自我特征，比如孔、面等，進行自我定位，進而能簡化工裝的需求。這便是確定性裝配（Determinant Assembly）確定性裝配式一中無工裝夾具飛機裝配技術，也屬于柔性工裝范疇。為減少和減少工裝，確定性裝配使用零件自我特征來定位，免去了墊片、裝配后的返修。零件剛度從某種意義上來講決定了零件精度，要借助零件特征進行定位，就必須有足夠剛度的精密零件的支持骨架，理論上講零件有了符合精密尺寸的關鍵特征就可以用來互相配合。按照波音公司的定義，確定性裝配有一下特征：①利用零件或組件關鍵特征之間的空間關系；②關鍵特征在數字化設計時進行定義；③關鍵特征借助于精確的數控機床在適當的時間用于零件的制造和裝配過程；④裝配件不是工裝，而是依照工程設計來進行制造；⑤取消了復雜的工裝。
部件類零件的裝配，通常選取主要的結構交點、重要部位外形，測量點對部件進行姿態控制，傳統的對接平臺可以被由計算機控制的自動化千斤頂、激光定位跟蹤系統，激光垂直定位系統等組成的柔性對接平臺取代。這項技術能大幅提高裝配質量，節省對接時間。
2.2 柔性制孔技術
目前國內外采用的自動化柔性制孔設備有：自動鉆鉚機器、機器人制孔系統、柔性制孔系統等。
現代飛機對氣動外形要求非常嚴格，在技術條件中甚至對埋頭鉚釘突出蒙皮的高度都有要求。采用人工鉆鉚，工藝順序為：畫線鉆孔粗絞精絞分離清理等，此過程耗時，孔位精度差，鉚接質量不能穩定保持。而柔性化自動鉆孔技術可以實現孔位，進給量的精確控制，自動鉆鉚機能一次性的完成夾緊、鉆孔、锪窩、注膠、放鉚和銑平等工序，一次進能鉆出0.005mm內的高精度孔，又能將埋頭窩和深度控制在0.01mm內。由于鉆孔時鉚接件處于高夾緊力下，層間不會產生毛刺和孔壁劃傷，能有效減少疲勞源。但是由于自身結構限制，自動鉆鉚機多數用于壁板類零件。
機器人制孔系統國外多有應用，如C-130飛機梁腹板用機器人自動鉆孔，波音的F-18后沿襟翼機器人制孔系統。
3 未來展望
柔性裝配技術的應用時當前國內外飛機制造業數字化制造的大趨勢，可以預見，柔性裝配技術的推廣將大大提高我國航空制造業水平，將強力的推進我國邁向航空強國的步伐。
【參考文獻】
關鍵詞：機械制造技術 特點 發展 趨勢
通常意義上講我們所涉及的機械制造技術是對產品的設計、加工、出售、使用、維修以及回收等整個過程進行研究的學科。當今大量應用先進機械制造技術的最終目的是迎合社會發展,提高產品質量以及企業競爭力。技術的革新極大程度上提高了我們技術的進步,人民群眾對其要求也是越來越高,不僅要求外形美觀,質量高檔,價格合理,使用方便,還要求有多樣的品種,快捷的更新,滿意的服務以及高程度的自動化。為了迎合社會的發展,滿足當代人越來越高的要求,就必須采用先進的機械制造技術。
1、機械制造技術現狀及特點
(1)我們的機械制造技術近些年來得到了迅猛的發展,日益受到經濟管理部門關注,取得了一系列的突破:
近年來,更是取得了明顯進步,尤其是在自主開發創新能力方面以及行業整體技術水平方面顯著提高。雖然我國也在不斷開發,引進及采用現今的機械制造技術,但與發達國家相比,仍然存在諸多問題,主要體現在設計,工藝,自動化以及管理等方面。
(2)機械制造技術的特點先進的機械制造技術具有與時俱進性,系統性,市場性及全球性等特點。先進的機械制造技術,既保持了過去制造技術中的有效要素,又要不斷吸收各種高新技術成果,并滲透到產品生產的所有領域及其全部過程,與時俱進,不斷更新;先進制造技術并不限于制造過程本身,它涉及到產品從市場調研、產品開發及工藝設計、生產準備、加工制造、售后服務等產品壽命周期的所有內容,并將它們結合成一個有機的整體,是一個系統工程;20世紀80年代以后,機械制造業贏得市場競爭的主要矛盾已經從提高勞動生產率轉變為時間、成本和質量的三要素的矛盾,先進的機械制造技術把這三個矛盾有機結合起來,是市場競爭三要素的統一;隨著全球市場的形成,使得市場競爭變得越來越激烈,先進制造技術正是為適應這種激烈的市場競爭而出現的。
2、機械制造技術發展趨勢
(1)科技新時代的到來,尤其是網絡新時代的到來,標志著機械制造技術也必將朝著信息化方向發展。網絡通訊技術的迅速發展和普及,給企業的生產和經營活動帶來了革命性的變革。產品設計、物料選擇、零件制造、市場開拓與產品銷售都可以異地或跨越國界進行此外,網絡通訊技術的快速發展,加速技術信息的交流、加強產品開發的合作和經營管理的學習,推動了企業向著既競爭又合作的方向發展。所謂機械制造技術信息化是指機械制造業以信息為主導,借助于物質和能量的力量生產出價值,而不同于以往以物質和能量為主導,借助于信息的力量生產出價值。不久的將來,信息產業和智力產業將成為社會的主導產業。
(2)自動化和智能化在我們國家的技術革新中占據了重要的地位,這要求我們在這容易領域,實現重要的突破,這就是在機械制造業中主要表現在制造系統中的集成技術、人機一體化制造系統、制造單元技術、柔性制造技術和適應現代化生產模式的制造環境等方面。智能化是柔性自動化的重要組成部分。隨著社會的發展,人類早已從繁重的體力勞動中解放出來,然而生活水平的提高促使人類不滿足于此,如今我們還要從繁瑣的計算、分析等腦力勞動中解放出來,以便有更多的精力從事高層次的創造性勞動,智能化促進柔性化的發展,它使生產系統具有更完善的判斷與適應能力。智能制造將作為一種模式,是集自動化、柔性化、集成化和智能化于一身,并不斷向縱深發展的高技術含量和高技術水平的先進制造系統,也是一種由智能機器和人類專家共同組成的人機一體化系統,它突出了在制造諸環節中,以一種高度柔性與集成的方式,借助計算機模擬的人類專家的智能活動,進行分析、判斷、推理、構思和決策,取代或延伸制造環境中人的部分腦力勞動。
(3)技術和管理柔性化實現機械制造的柔性化是為了更好的適應多變的市場和產品需求,柔性化包括技術柔性化和管理柔性化。我們這里所談論到的所謂技術柔性化也就是我們在施工過程中所使用裝備和技術路線不受工藝及產品種類的約束,這樣的技術就會使我們的工藝得到更大的提升。我們需要在工作中重視管理的柔性,這就是要求我們需要了解管理柔性化的優勢,在我們的實際管理中需要重視組織和管理體制、生產模式的更新發展,推出如準時生產、敏捷制造、精益生產、并行工程等新的管理思想和技術。在整個的流程中我們的人為因素發揮了重要的作用,為了就會使我們整個制造生產系統無論在技術、管理或是人員、組織上都具備充分的柔性必須進行柔性化管理。柔性化管理必須重視人性化管理,尊重人性,從而增強員工的責任感和自主精神,充分調動員工積極性,在日益強調環保的今天,綠色制造技術的出現,賦予柔性化更深的含義。
(4)靈活化和綠色化實現機械制造靈活化也就是盡可能地縮短從設計生產到出售使用的時間,使機械制造廠的機制能靈活轉向。未來的市場是具有高度不確定性的,為了迎合多變的不可預期的市場,機械制造必須具有高度的靈活性。隨著環保意識的增強,綠色制造應運而生并得到高度關注。所謂綠色化是指產品的設計,加工,及出售等整個過程都是綠色無污染的,所用的材料,設備是綠色無污染的,所得的產品自然是綠色產品,產品使用完以后再通過綠色處理加以回收利用。
3、結語
在技術飛速發展的今天,我們越來越能發現機械制造行業的重要性。我們國家近些年來逐漸將機械制造業發展成為我國工業中的核心,其在國民經濟的發展中有著不可替代的作用,對于提高我國的綜合技術實力有著十分關鍵的作用。這就是要求我們從業人員不斷加強機械制造技術水平,掌握好相關的發展方向,也就能在最終實現提高產品質量及企業效益的目標,保證我國在激烈的市場競爭中處于不敗之地。
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關鍵詞：夾具；柔性夾具；應用實例
中圖分類號：TG75 文獻標識碼：A
在現代制造業中，制造裝備和工藝裝備視為實現產品優質、高產、低耗原則而必備的硬件。機床夾具屬于重要工藝裝備之一，廣泛應用于機械制造業。柔性夾具是指用同一夾具系統，完成形狀尺寸變化的多種工件裝夾的裝備。無論是工件尺寸系列化，形狀相似性，還是加工的零件尺寸形狀，都需要與之相適應的夾具。夾具的性能以及質量會直接影響工件的質量，傳統夾具一些缺陷開始嶄露出來，因此柔性夾具應時而生。
1 夾具
簡單來講，夾具可以定義為：在機械加工中，用來固定工件，使機床、刀具、工件相互間保持正確位置的工藝裝置。
1.1 柔性夾具。柔性夾具屬于可拆卸、易連接家具，依照工藝規程可以循環使用，其強度以及精度都相對較高，由標準化柔性原件構成。首先柔性夾具需要標準化的元件，依照規程預先制造好相關原件后，依照工件的要求對元件進行組裝。由于柔性夾具原件通用性較強，因而其元件具有多功能性，元件之間也可以進行互換。這就使得柔性夾具具有較為靈活的結構，且元件能夠重復利用。
1.2 設計。專用夾具需要進行專門的設計，雖然柔性夾具設計原理同其相同，但是不許專門設計。柔性夾具的設計需要利用專業的軟件，從而對標準元件進行調用、組裝，依照相關工藝規程對被加工零件進行加緊、定位。在柔性夾具的設計中，通過相關軟件，可以更加快捷、只管的對柔性夾具進行設計，不但提高了設計效率，更保證了設計質量；設計軟件會自動做出零件明細表，為元件庫存管理以及賬目管理提供便利。
1.3 使用。由于循環使用這一特性，柔性夾具元件同傳統專用元件的使用明顯不同，柔性夾具投入使用后可以循環利用，其使用壽命更長。專用夾具使用過程（生命周期）：設計原材料及制造使用返修或報廢；柔性夾具使用過程（生命周期）：設計元件庫及組裝使用返回拆卸清洗元件庫；在新產品的研制、生產中，柔性夾具更加適用，并在小批量生產以及單件生產中發揮了巨大的優勢。柔性夾具受到工件形狀限制的幾率較小，柔性夾具元件種類有大型、中型以及小型，不同的元件之間有過渡元件，因而更便于組裝，在工件的尺寸上受限性較小。另外柔性夾具能夠適用諸多加工工藝，能夠組裝成各類機床夾具。如：車床、鉆床、銑床、磨床、鏜床及電加工機床；也可以組裝定位焊接用夾具、測量用夾具等。
2 柔性夾具應用實例
圖1為利用相關軟件設計的導管類零件定位焊用的柔性夾具。圖2為被焊接零件。零件焊接加工要求：用零件兩端內孔及端面定位及管子上特征點定位，焊接完成后，保證管子零件的空間角度、方向、尺寸正確。根據需要選用適當尺寸基礎板作為夾具基體，選用適當尺寸伸長板作為夾具的連接部分，選用鍵槽折合板、鍵槽定位角鐵、鉆模板、插銷等作為夾具的定位部分，實現零件的空間定位及夾緊，完成定位焊接工作。該夾具應用的所有零件均為柔性夾具的標準件，從夾具設計到組裝完成用時約3天。夾具結構合理，操作方便，組裝迅速，完全可以替代專用夾具，滿足生產需求。數字化信息技術已經開始在工業生產中廣泛應用，隨著技術的發展產品數字化產品模型開始應用到設計、制造產品中。通過相關計算機軟件的應用，對柔性夾具進行設計，在模擬產品模型中完成夾具的裝配，令產品設計更加精確、便捷，從而提高生產效率以及生產質量，推進企業的進一步發展。
參考文獻
關鍵詞：柔性生產；定制化生產；組織結構；工業4.0
一、引言
隨著市場全球化和競爭的加劇，顧客對產品質量、生產周期和個性化的要求越來越高，對制造企業的生產成本、產品質量、生產周期以及個性化需求滿足方面提出了更高的要求。為適應日趨激烈的市場競爭，基于訂單生產的單件、小批量、多品種的柔性生產方式逐漸成為制造業的不二選擇。
德國在2011年漢諾威工業博覽會上提出了工業4.0的智能工業項目概念，之后便引起了廣泛的關注。工業4.0是智能化、綠色化和人性化的，其對制造業提出了新的挑戰：在柔性生產模式下，產品的種類、產量與生產時間的波動性較大，需要對單件產品的生產過程進行實時控制，且要求單件小批量生產能夠達到大批量生產同樣的效率和成本，這不僅要求生產模式增加柔性，還要求管理模式提高靈活性。
錢芝網、王曉光等（2012）從生產物流的角度，提出保持生產線平衡、識別瓶頸資源、編制好生產作業計劃、設置緩沖環節可以平衡生產物流，進而更好地開展柔性生產。趙秀樂（2014）從成本管理的角度，闡述了單件小批量產品的設計、制造、質量管理等方面成本控制的要點和方法。趙亞玲、葛茂根等（2015）從人員調度的角度，根據操作人員對各任務的累計工作時間計算任務人員之間的匹配度，建立人員調度數學模型，以此來推進柔性生產的實現。本文將從管理模式的角度，探討項目化管理在定制型生產企業的應用。
二、柔性生產方式的特點
柔性生產是指根據客戶訂單和市場需求組織生產，以小批量、多品種的產品高效地滿足顧客的個性化需求的一種新型生產方式。主要有以下特點。
（一）滿足個性化需求
隨著市場需求不斷變化，個性化的消費模式開始取代大規模的、單調統一的消費模式。柔性生產方式以顧客的需求為導向，由設計部門和銷售部門捕捉市場上不斷變化的顧客需求，依托企業內外部資源，生產小批量、多品種的產品，以期更好地滿足客戶的個性化需求，贏得更多新市場。
（二）追求生產短周期
需求日益變化的市場，要求企業以更短的產品生產周期滿足顧客需求。柔性生產方式可以根據顧客的個性化需求，利用其多品種共線生產能力和柔性產量生產能力，適當地進行生產工序調整和人員調度，縮短生產周期，在產品需求旺季或淡季調整產量以滿足市場個性化需求，提高企業的市場應變能力。
（三）要求產品高質量
柔性生產方式更加注重產品的質量檢控力度，以保證產品高質量，避免延長產品交貨期，降低顧客滿意度。因為產品是根據顧客的個性化需求定制生產的，因不滿退回的產品無法像標準產品一樣再次銷售給其他客戶，這不僅降低了顧客需求滿意率，還會帶來生產資源浪費、庫存積壓等問題。
三、傳統流水化生產管理與定制化生產的矛盾――以ZJFC公司為例
ZJFC公司成立于1984年，是國內最早生產冷藏、保溫汽車的專業汽車制造公司，主要產品為0.5～20噸系列冷藏保溫汽車、廂式類特種改裝車和軍、民用方艙（房）及飲食保障車等。公司由銷售部門簽單，設計部門按照客戶需求進行產品設計，交付生產部門生產。生產過程基于流水化生產思路進行，按照工序進程分設一、二、三車間，統一進料，按需領料。其組織結構屬于典型的職能型模式，各部門遵循傳統的職能劃分，生產、技術、研發、質量及銷售由不同的副總分管，如圖1。
然而，近年來市場需求日趨個性化，公司更趨向于小批量、多品種的柔性生產方式，但在目前的管理模式下，出現了如下矛盾。
（一）組織結構條塊分割
ZJFC公司組織結構條塊分割，導致部門職責模糊。軍品研發部和特種裝備部在軍品任務多和任務少這兩種情況下，與其它部門的協調容易發生矛盾：軍品任務多時，制造部門的生產不容易安排；軍品任務少而民品任務多時，部門之間忙閑不均；采購中心歸口財務科，與生產的銜接不夠，品種與生產需要不符合，用料時間與采購時間不協調，導致材料供應與生產脫節。市場綜合處負責底盤的采購，企業的采購業務由多個部門負責，影響生產的整體協調。公司沒有一個統一的售后服務部進行專門的售后管理，一旦出現問題，很難明確責任。
（二）生產成本過高
ZJFC公司在材料的采購、材料儲存、產品的生產等環節都存在著資源浪費，成本過高等問題。企業分設四個部門分別對原材料、底盤、制冷機及產成品進行庫存管理，無法統一規劃資金的使用，導致資金浪費。庫房只有季末才盤點，不能及時清理不用物資，為財務科調整庫存、采購部補貨提供數據支撐，增加庫存成本。庫存警戒線下無報警機制，導致停工待料現象時有發生，生產成本增加。生產過程中的材料、工時、低值易耗品如鉆頭均存在浪費現象。
（三）生產周期較長
ZJFC公司在備料、制圖、生產等環節各自為政，導致整體的生產周期延長。公司的采購與生產經常出現脫節，需要用的原材料領不到，緊急采購情形較多；生產與卸貨共用一個裝卸班，存在收貨不及時、驗貨滯后等現象；設計人員從合同訂單到下達計劃單，一般需要3天出圖，但如有拖延，卻沒有懲罰措施；此外，生產各個工序結轉不及時，也延長生產周期。
（四）質量檢控無法落實到責任部門及責任人
ZJFC公司雖然有質檢員巡查、產品復檢、抽檢等程序，但是由于柔性生產產品的小批量和多樣性，生產部門各行其是，檢控標準不統一。生產過程中存在工人生產不看圖的現象；設計與生產部門缺乏及時溝通，特別是新產品的生產，由于沒有生產經驗可循，如果圖紙不詳盡的話，生產部門將無法準確生產。質量管理部門只關注到生產過程的質量控制，忽視結轉環節的質量監控，產品最終完成后，如出現產品質量不過關，則無法追究到責任人。
（五）顧客個性化需求滿足率較低
ZJFC公司的各部門管理人員尚未擺脫標準化、大批量生產模式的觀念，忽視了顧客的反饋意見及其個性化需求。銷售部門不能準確地捕捉顧客的需求并提供個性化產品，也未能將需求準確地提供給設計部門，而設計部門缺乏與客戶溝通來確定顧客的需求并按需設計產品。制造部門對于不清楚或錯誤的圖紙不向設計部進行反饋，或者反饋了設計部未能及時處理。此外，安裝部門和售后服務部門提供的服務不到位，對客戶的投訴解決不當，也降低了顧客個性化需求的滿足率。
可見，ZJFC公司的生產管理模式與目前公司的銷售個性化、生產訂單化顯得格格不入主，組織結構條塊分割、業務流程僵化使得企業在定制型生產中出現較多的問題，阻礙公司的長遠發展。
四、組建臨時性團隊，通過項目化管理實現柔性化生產
柔性生產方式在制造企業的實際應用中，需要企業具有與柔性生產相適應的管理觀念。由ZJFC公司的現狀可以看出，傳統的流水化管理已經不適應單件小批量生產模式，組建臨時性團隊，以項目化管理進行訂單的跟蹤與生產，不失為一種可行的柔性生產實現方式。
（一）項目化管理在ZJFC公司生產中的可行性分析
隨著顧客需求的日趨個性化，更多客戶不再追求簡單的標準化產品，而是追求個性化的定制型產品，這勢必要求企業要進行多品種產品的生產，目前ZJFC公司能生產20多個品種的通用冷藏車型以及其它異型車型。
雖然ZJFC公司的組織結構條塊分割，使得各個職能活動協調性差，阻礙柔性生產的實現，但在不改變目前職能化組織結構情況下，可以根據顧客的個性化需求整合企業內外部資源，在項目產品研發設計、產品制造、產品銷售等方面對單件產品進行跟蹤制造，這既可以充分利用生產資源、提高產品質量、保障顧客的滿意率，又可以滿足多品種產品生產的條件。
當一份銷售合同簽訂后，即可以由相關職能部門副總牽頭，從銷售、技術、生產、質量等各部門抽取人員，組建臨時任務小組，或者稱為虛擬化的項目團隊，其主要職責是完成定制化產品的設計、生產和制造等，圍繞每一份訂單，按照項目管理的方式完成生產。
客戶經理、銷售代表更多的是扮演一種產品項目經理的角色，根據與客戶接觸的情況，將客戶的個性化需求傳達給設計員、生產主管，同時跟蹤訂單設計、生產、入庫情況，整合設計部門、采購倉儲部門和制造部門的生產資源，保質保量地生產出顧客的定制化產品。因此，每一份合同，實際上可以成為一個單獨的生產項目，以此為基點設計和生產。
通過項目組的建立，在公司內部形成矩陣式組織結構，克服職能部門條塊分割、協調困難的局面。項目經理可由技術人員、銷售人員或生產人員承擔，每個人可以負責多個項目，亦可以參加多個項目。行政隸屬關系上，歸各自職能部門管理，但對于產品的責任，則由其所在團隊考核。
此外，ZJFC可以把生產資源集中到自身的核心競爭力上，而把業務流程中的其他任務外包給其他企業，與其他企業一同進行項目化的管理，提高生產效率。可見，若ZJFC公司在柔性生產方式的推進工作中采用項目化管理模式，則可以彌補現有組織結構條塊分割帶來的管理問題。
（二）虛擬團隊的項目化管理應注意的問題
首先，產、供、銷協調性要求提高。在項目化管理方式下，需要實現多品種共線生產能力，即一條生產線在進行必要的換產情況下，能夠滿足生產多種產品的工藝需求及能力，這對各部門協調性提出較高要求。
其次，財務核算流程要求提高。需要為每一份合同設立明細賬簿，建立項目利潤中心。按照每個項目組核算收入、成本、利潤，以此作為每個項目組的考核依據，對財務工作的細化提出了更高的要求。
最后，資源的調配與協調性要求提高。改變了公司垂直式的管理模式，加入橫向的管理后，公司的整個管理需要配合項目進行管理，管理者應該協調好生產、配料、資金的資源分配。
五、小結
面對競爭激烈、不斷變化的市場環境，柔性生產方式可以給制造企業帶來巨大競爭優勢。本文以ZJFC公司為例，依照柔性生產方式的特點，分析了ZJFC公司在柔性生產中存在的問題，并在此基礎上，建議項目化管理模式應用到制造企業的定制型生產中，以期有效地優化生產模式，控制生產成本，縮短生產周期，提高產品質量，高效率地滿足用戶個性化的需求，提高企業的市場競爭力和市場應變能力，以應對即將到來的工業4.0帶來的新的機遇和挑戰。
參考文獻：
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在經濟發展的下行壓力下，印刷設備制造業開始了轉型升級。在轉型過程中，有的企業進入了數字印刷和高端制造領域，提高了自主創新能力，有的企業因轉型滯后被淘汰出局，還有一些新型企業主動抓住市場新機，迅速崛起。與此同時，一批適應現代印刷市場需求的新產品得到快速發展，如數字印刷設備，數字化、環保化、智能化和自動化印刷設備等，將成為企業下一步轉型、創新和發展規劃的方向，印刷設備制造企業將會以優異的裝備支持印刷包裝業的技術升級和創新。
數字化設備取得突破
直接制版設備已經實現國產化，主要制造企業之一科雷機電已經成為國內唯一一家擁有熱敏CTP、UVCTP、紫激光CTP、柔性版CTP、印鐵專用CTP、包裝超大幅面CTP等制造能力的企業，產品出口到世界多個國家，成為轉型的佼佼者。除方正電子、科雷機電、杭州通訊等企業經過自主努力拼搏，成為全系列的制版設備供應商以外，傳統印刷設備制造企業在此領域也有可喜的創新成果，如遼寧大族冠華、濰坊華光、北京多元電氣制造和銷售適合本企業產品規格的系列直接制版機。
我國最早推出數字寬幅面噴繪設備的是IT業，這些企業分布在北京、上海、深圳等城市，產品主要用于廣告制作，并替代了一部分絲網印刷設備。目前，數字寬幅面噴繪設備在我國的發展已經成熟，有數十家企業可制造不同規格的數字寬幅面噴繪機，如深圳潤天智、沈陽飛行船、上海飛陽、安徽力宇、上海馳廷、上海傲顏、上海泰威、北京恒澤、上海雅色蘭等企業。
此外，國內有多家企業參與藥監碼數字噴碼設備的制造與銷售，其中包括方正電子、北京圣德科技、北京蒙泰、河北玉田元創、上海德拉根、上海雋大、北京欣健龍、上海天岑和鼎恒聯合等企業。這些企業制造的數字噴碼設備除適應藥監碼賦碼外，還可以應用在食品監管、彩票、門票、票據、制卡等領域。尤其需要指出的是，上海德拉根制造的藥監碼數字噴碼機已經形成多品種解決方案，包括單張紙水性高速噴碼機、高速自動UV噴碼機、模切紙噴碼機和卷筒紙噴碼機，設備紙張規格也實現了多樣化，最高噴墨速度達到4000～6500張/小時。
相較于國外，我國數字印刷設備制造業的落后狀態凸顯，但近年來在眾多印刷設備制造企業的共同努力下，也取得了一些新進展。一些企業通過對外開展多種合作的方式，進入數字印刷設備的研制行列，還有的企業通過融合創新技術和新興技術，取得了數字印刷設備研制的創新，推出了一些創新型數字印刷設備。例如，威海印機推出了國內首臺單張紙WIN JET56捷特噴碼印刷機，并擁有自主知識產權，可實現標簽的可變數據印刷和不可變的條形碼、二維碼及藥監碼的印刷。北京多元電氣推出Duoyuan Jet3200/5000超寬幅高速UV數字印刷機。北人集團推出了超新星DP32噴墨印刷機，并于2015年4月舉辦的印刷展覽會期間，與惠普攜手合作，簽署了《戰略合作協議》和《惠普高速噴墨協議》，共同推進數字印刷設備在出版印刷、商業印刷和包裝印刷領域的應用。遼寧大族冠華推出了筱原JetPress520噴墨印刷機。到目前為止，已經進入數字印刷設備制造領域的企業還有濰坊東航、樂凱華光、上海豹馳、上海紫光等。
雖然目前國內印刷設備制造企業已經可以批量生產直接制版機、數字寬幅面噴繪機、藥監碼數字噴碼機和部分數字印刷機，但核心技術仍然掌握在發達國家手中，激光制版頭、噴墨頭等關鍵零部件依然依賴進口。據一家藥監碼數字噴碼機制造企業介紹，一臺藥監碼數字噴碼機的受益方有3個：一是國外噴墨頭供應商；二是國內軟件及操作系統供應商；最后才是印刷設備制造商，這一部分僅占設備銷售額的25%～30%，這意味著我國印刷設備制造企業在為國外配套供應商和國內系統供應商打工。因此，對核心技術的國產化已迫在眉睫。
高端設備進入國際俱樂部
國內印刷設備制造企業通過國際并購升級了品牌形象，這標志著我國印刷設備制造企業已經進入了國際俱樂部。這些企業通過自主創新和嫁接國外先進技術，取得了一定的成果。
單張紙膠印機在幅面、印刷速度以及自動化水平上均有了極大提高。在幅面方面，經過幾年的發展，江蘇昌和河南新機成為超大幅面單張紙膠印機制造領域的佼佼者，已經可批量制造全張和超全張規格的單色、雙色及多色單張紙膠印機，并推向市場。產品規格已拓展到1180mm、1300mm、1420mm、1650mm等幅面（僅2050mm幅面是空白），在印刷設備市場不景氣的情況下開創了一片屬于自己的新天地。在市場上銷售多年的對開單張紙多色膠印機在幅面上也不斷實現創新，完全可以滿足出版印刷和包裝印刷的需求，幅面規格包括750mm、790mm、880mm、890mm、920mm、1020mm、1040mm、1050mm、1060mm，與超全張設備一道，可滿足整個印刷包裝市場的需求。
同時，國產單張紙膠印機的印刷速度也得到進一步提升。上海光華推出了高水平的單張紙五色膠印機，最大印刷幅面為1060mm，印刷速度已經達到18000張/小時，成為我國印刷速度最快的印刷設備之一；北人集團推出的印刷幅面為1050mm的五色+上光單張紙多色膠印機，印刷速度提高到16500張/小時。遼寧大族冠華筱原品牌的單張紙多色膠印機印刷速度達到15500張/小時；江蘇昌、中景集團、威海印機、威海濱田等企業推出的單張紙多色膠印機的印刷速度達到13000～15000張/小時。
在自動化水平方面，近年來，國產單張紙膠印機開始廣泛應用各種新技術，如自動換版、自動清洗、自動調版、自動套準、自動供墨、油自動降溫、自動定點系統、出墨輥自動降溫、CPC墨色遙控等，從而大大提高了單張紙膠印機的自動化、數字化水平，滿足了印刷企業的普遍需求。
卷筒紙膠印機的整體水平也已經達到國際水平。中型卷筒紙膠印機的印刷速度達到75000張/小時，小型卷筒紙膠印機的印刷速度達到45000張/小時，小型卷筒紙書刊膠印機（含卷筒紙商業膠印機）的印刷速度已經達到40000張/小時（四開折頁時）。另外，卷筒紙膠印機已經開始廣泛應用獨立驅動技術，如電子軸、電子凸輪、電子張力控制和電子套準等技術，并實現了設計模塊化、組裝機組化和聯機個性化，大大縮短了設備的開發設計和制造周期，成為最先進的高端智能化設備。
綠色印刷設備異軍突起
近年來，以柔性版印刷機為代表的綠色印刷設備開始走強，科印傳媒《印刷技術》雜志的《“2014柔性版印刷在中國”裝機量調查報告》顯示，截止到2014年6月30日，我國已安裝機組式柔性版印刷機1581臺，增長率達10.9%，其中，國產機1200臺，占75.9%，增量135臺；進口機381臺，占24.1%，增量21臺。可見，國產柔性版印刷機已成為市場主導。
經過企業的不懈努力，大型綠色印刷設備制造水平取得進展，依賴進口的狀況得到緩解。如以往無菌灌裝設備需要的包裝材料70%以上需要進口，國內的生產能力僅占30%左右，而僅這30%的包裝材料也大多采用進口柔性版印刷機印刷，現在這種局面正在逐漸被打破。
西安航天華陽是國內柔性版印刷機制造與銷售領域的佼佼者，其推出的適應無菌包裝材料印刷的高端衛星式柔性版印刷機已經在云南創新新材料公司、青島人民、北京紛美、昆山樂美等企業使用。2014年5月，西安航天華陽又出口到英國一臺“E飛”衛星式柔性版印刷機，并且成功通過客戶的驗收。需要指出的是，西安航天華陽2014年的銷售額大幅增長，超過6億元。
陜西北人制造的三款卷筒料衛星式柔性版印刷機也進入市場，能夠適應無菌包裝材料、塑料薄膜、紙箱預印的印刷加工，卷筒料幅面可以達到1250～1300mm。這三款設備與江南輕工機械有限公司推出的JDLF（90-65）×2-1000型多層淋膜復合機一起生產的紙基復合包裝材料，適用于食品包裝的印刷和制造，包括磚型、枕型、鉆石型、三角型、屋頂型的牛奶、果汁、茶飲料等食品包裝。
北人富士生產的書刊寬幅柔性版印刷機已經落戶上海，開始進行綠色書刊印刷，并取得了成功。可以預見，這種設備將是教科書實現綠色印刷的骨干設備。上海高斯圖文針對書刊印刷和包裝印刷推出的卷筒紙柔性版印刷機，采取翻轉印刷技術，可以實現包裝印刷品的單面印刷需求。該系列設備的印刷幅面有1060mm、1100mm、1300mm，不僅可以實現連線折頁，而且還具有包裝印刷需要的模切、復卷、上光等輔助功能。如果書刊柔性版印刷機市場適應性和價格等因素得到用戶的認可，那么設備更新改造的新周期就會來臨，部分淘汰傳統膠印書刊印刷機的市場就會形成，這將是大型印刷設備制造企業戰略轉型的希望所在。
開創轉型進入新領域
在市場持續低迷的情況下，我國印刷設備制造企業紛紛采取國際合作、產業拓展、貼近用戶等措施，以尋求新的增長點，為企業轉型提供新的動力。
2014年7月，長榮股份兩份公告，一是擬收購海德堡目前經營的高端模切機和糊盒機的相關有形、無形資產和業務，交易總金額為2500萬歐元；二是繼續增資以滿足子公司長榮健豪發展規劃和實際生產的經營需要。
2014年5月，遼寧大族冠華與我要印公司聯手開發“小型合版云印刷系統”，探索共建信息產業與制造業結合的全新商業模式，致力于讓缺乏競爭力的中小型印刷企業在工價、接單、管理、采購等方面富有競爭力。
2014年6月，北人集團面對印刷設備制造業發展速度放緩的態勢，利用閑置資產投資文化創意產業園，一是轉型探索新領域，進入文化創意產業；二是通過調整內部生產流程，更好地利用企業現有資源，盤活存量房產土地資源，開拓新的市場增長點。另外，其還開始跨行業進行智能制造的探索，與科研院所合作進入工業機器人集成系統和塑膠設備制造領域。
上海電氣印包集團采取銷售不盈利國有資產的方式，如出售所持上海亞華全部股份、出售上海申威達和上海紫光100%的產權，集中精力推動高端產品的創新與發展。
松德股份自上市以來，公司業績一直不夠理想。通過收購深圳大宇精雕公司，松德股份在運營管理、技術、資本與平臺方面實現較好的協同效應，有利于發展高端裝備制造業，使上市公司的產品結構更加優化，盈利能力更強。
“十三五”時期市場預測
“十三五”時期是印刷設備制造業向綠色、數字、智能制造的轉型成熟期。報紙印刷設備的更新改造應該首選柔性版輪轉印刷機，市場占有率應該達到5%～10%以上，并逐步替代傳統膠印機；另外，數字印刷設備在報紙印刷領域的應用也會有一定的增長。書刊印刷設備，尤其是教科書印刷設備應該更新為柔性版輪轉印刷機，以實現書刊的綠色印刷，市場占有率應達到30%～50%以上，此外數字印刷設備在書刊印刷領域的應用也會快速增長。快速印刷、辦公印刷、戶外廣告印刷設備將以數字印刷機為主，膠印機在此領域也還有一定的市場，因為每天換版超過50套的規模已經不成問題。當前無菌灌裝材料和食品包裝材料以柔性版印刷和凹版印刷為主，預計印刷設備將轉型使用柔性版印刷機，機組式、衛星式窄幅和寬幅柔性版印刷機的市場占有率將提高到50%～70%左右。紙質標簽和不干膠標簽印刷設備仍然以膠印機和柔性版印刷機為主，但短版標簽印刷將采用數字印刷機。包裝印刷市場仍將被膠印、凹版印刷和柔性版印刷所分割，其中柔性版印刷的市場占有率會快速提高。
