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企业生产系统柔性的一种评价方法.pdf
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第八届中国青年运筹信息管理学者大会论文集
桂林，—22日，第546—551页
企业生产系统柔性的一种评价方法+
河海大学商学院。江苏常州213022
摘蔓柔性是生产系统应付动态多变的市场需求的重要手段之一．对提高生产系统的适应性和
稳定性至关重要。文章通过对企业生产系统柔性的分析，建立了生产系统柔性的评价指标体系．
利用灰色关联分析米确定评价指标的权重，然后运用模糊方法对企业生产系统柔性进行了综合
评价，从而为提高企业生产系统柔性提供了有益的理论参考。
关键词生产系统．柔性．模糊综台评价，灰色理论，正态分布隶属函数
随着科技的进步和人们生活水平的提高，人们对企业生产系统的要求也发生变化，即
市场需求的日趋多样化，并且市场趋于饱和，市场竞争也日趋加剧，这样使得企业生产系
统面对的生产更加多变，如果生产系统没有应变能力就很难生存和发展。另外企业在进行
生产系统投资时必须考虑未来变化的环境对生产系统提出的柔性需求，以确保企业在进行
产品调整时，现有的生产系统不至于由丁-刚性太强，调整费用过高和调整时间过长而面临
淘汰。因此企业在进行生产系统投资决策时，必须考虑生产系统的柔性问题，生产系统的
柔性是企业获得竞争优势的重要资源”1。
柔性对企业生产系统的意义在于：(1)有利于不同品种、批量产品的生产；(2)系统可
以经济快速地转换生产对象：(3)减少了产品生产前的等待时间：(4)减少库存，加速资金
周转：(5)提高设备利用率。”。
企业生产系统的柔性是由多种指标决定的，确定哪些是主要指标，哪些是次要指标：
哪些指标对企业生产系统柔性的影响大，哪些指标对它的影响小…，这些都是企业在提高
生产系统柔性的基本问题。只有分清了各种指标的重要程度，才有利于企业改进咀及提高
其生产系统的柔性。目前对企业生产系统柔性评价大都是利用模糊综合评判的方法，而利
用此方法，指标权重分配选取是否合理将直接影响到评判结果。从目前的研究情况来看，
人们对企业生产系统柔性的认识处于一种灰色的系统状态，因而用灰色系统理论来确定企
业生产系统柔性评价指标的权重具有一定的适用性和科学性。本文通过建立现代企业生产
系统柔性的评价指标体系，得出生产系统柔性的评价模型。利用灰色系统理论中的灰色关
联分析来确定各评价指标的权重，然后用模糊综合评判方法对模型进行分析评价，为企业
提高其生产系统柔性提供了一种可行性方法。
’基金项目：河海大学常州校区青年科技基金()益助
企业生产系统柔性的一种评价方法
2生产系统柔性评价指标体系的建立
在建立生产系统柔性评价指标时一般应遵循以下的原则：①简洁、完各性原则，生产
系统柔性指标体系应能全面反映生产系统运作效率的情况，但指标数目尽可能的少，各指
标之问不应有强相关性。②客观、可考核原则，指标设定过程尽量不受主观因素的影响，
数据来源耍真实可靠以确保结果的真实性和可考核性。③可扩充原则，柔性指标应根据
企业不同阶段的要求对指标体系进行修改、增加和删除，并可根据具体情况将效率指标进
一步具体化。
在上述的原则指导下，我们建立起如表1的指标体系“14“。即生产系统柔性具有反应
柔性、应变柔性、缓冲柔性等方面含义。所谓反应柔性主要指生产系统对外界环境变化的
感受速度，如果外界环境变化已经影响到生产系统，而生产系统迟钝，则其反应柔性差。
应变柔性主要指生产系统中的生产要素和生产组织管理应当具备随市场需求的变化而迅
速更新或重新组合的能力。缓冲柔性主要指生产系统中生产要素和生产组织管理应当具备
吸收或减弱市场需求变化对生产系统正常运行影响的能力。
表1企业生产系铜柔性指标体系
l目标层 园素层
供需柔性反映了企业对市场变化的反应速度。这种供需柔
供需柔性u-r
性已成为影响企业生产系统柔性的重要因素。
生产柔性指企业生产系统对于生产过程中出捌的不确定
生产柔性u．z
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> FMS柔性生产制造实验系统（工程型）
FMS柔性生产制造实验系统（工程型）是使用柔性制造技术中最具有代表性的制造自动化系统，可实现多品种、中小批量的加工管理。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。它是当今世界制造自动化技术发展的前沿科技。
&&&&& DB-GJD10 FMS柔性生产制造实验系统（工程型）是专门为职业院校、职业教育培训机构研制的FMS柔性生产实验系统，根据机电类、自动化类、先进制造类行业、企业中工业自动化应用的特点，对柔性制造技术的工作过程进行研究，对工业现场设备进行提炼和浓缩，并针对实验教学活动进行专门设计，融机、光、电、气，包含了PLC、机器人、传感器、气动、工业控制网络、电机驱动与控制、计算机等诸多技术领域，整个系统由MES生产管理系统、WINCC监控系统、主控PLC和下位PLC通过网络通讯技术构成一个完整的多级计算机控制系统，通过训练，使学生了解FMS的基本组成和基本原理，让学生全面掌握机电一体化技术的应用开发和集成技术，帮助学生从系统整体角度去认识。
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柔性制造技术的现状以及发展趋势
柔性制造技术的现状以及发展趋势
分类：&& 更新：&& 阅读：&& 作者：佚名&& 来源：本站原创
柔性制造技术的现状以及发展趋势
&&& 文章简述了柔性、柔性制造技术的概念、分类、所涉及的关键技术,以及发展应用趋势,以促使人们对新的制造技术认识和重视。&&& 随着社会的进步和生活水平的提高,社会对产品多样化,低制造成本及短制造周期等需求日趋迫切,传统的制造技术已不能满足市场对多品种小批量,更具特色符合顾客个人要求样式和功能的产品的需求。90年代后,由于微电子技术、计算机技术、通信技术、机械与控制设备的发展,制造业自动化进入一个崭新的时代,技术日臻成熟。柔性制造技术已成为各工业化国家机械制造自动化的研制发展重点。&&& 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。&&& 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。
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电子及3C制造领域
中国是家电及消费电子的消费大国，同时也是生产大国。机器人在家电及3C领域的应用将成为汽车及零部件之后的工业机器人应用第二大行业。家电及3C行业是传统上典型的劳动密集型产业，但这一特征正随着近年国内消费与生产两大市场竞争要素的变化而改变：
IT及通信技术日新月异的发展变化节奏、消费市场的日趋成熟与理性、沿海主生产区域用工成本持续攀升、行业分工专业化及OEM特性更加明显……这些因素正在促使家电及3C电子行业从劳动密集型转向技术与资金密集型。
市场竞争的变化促使3C家电厂商生产效率的革新：更快速响应市场变化的产品更迭、更高效能的生产制造能力、更高品质的产品质量控制。敏捷制造、柔性制造、精益制造成为3C家电生产企业发展的方向，而工业机器人的特点正迎合了这一制造趋势：高速度、高柔性、高精度。
家电及消费电子工业是一个需要创新力量支持的重要的创新行业。无论是电子类有计算机芯片、计算器、数码相机、LCD 显示屏、传感技术、DVD播放器、MP5、燃料电池等，还是家电及手机电脑的外壳和按键、面板、视窗镜片等，机器人均可以帮助生产企业改进制造工艺、提高生产效率。
机器人既可用作注塑机和压铸机的上下料，从事3C产品壳盖类零部件的生产，也可用于平板显示器（FPD）的搬运。喷涂机器人已成为笔记本电脑、手机等一系列产品的壳盖喷涂的行业标准机型。中型机器人配套力控制技术，可实现高品质的研磨抛光和去毛刺飞边，是零部件精加工的理想之选。小型机器人是装配、小工件搬运、检验测试等环节不可或缺的生产"骨干"。 工业机器人能达到契合所需的表面处理效果，进一步提高产品质量，延长生产线正常运行时间，同时兼具短周期和大批量生产所必备的柔性。
电子类的IC、贴片元器件，晶锭晶棒的切割搬运、PCB制板中的搬运、非标准品的切割加工、激光塑料焊接、触摸屏检测、擦洗、贴膜等一系列流程的自动化系统的应用。
钣金件加工的上下料、焊接、表面打磨抛光处理、机器人喷涂烤漆。
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包装环节的分拣装盒、自动装箱、搬运堆垛。
本案为上海欣志为江苏某铸造厂提供的KUKA机器人自动化焊接组...
说到“工业机器人”，无论是机器人厂商还是机器人自动化集成商...
“中国或许是世界工厂，但是德国公司是世界工厂的制造者。”德国...
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