柔性制造系统范文
时间：2023-09-27 03:50:19
柔性制造系统篇1
【关键词】FMS500柔性制造系统；电机抱闸制动；变频调速；随行小车准停
一、概述
柔性制造系统是一个由一组数控机床和其他自动化装备组合在一起，由计算机信息控制系统和物料自动储运系统有机结合的整体。它由加工、物流、信息流三个子系统组成。
由于柔性制造系统能够以极快的速度对市场需求进行响应，而且能够极大地提高生产效率，节约生产成本，因此它在汽车、飞机、船舶、模具等现代制造业中有着非常广泛的应用。
柔性制造系统涉及到多门学科种类，如数控技术、控制工程以及先进电子制造等等。柔性制造系统在机械的主功能、动力功能、信息功能和控制功能基础上引进微电子技术并将机械装置与电子装置用相关软件有机结合起来。随着微电子技术、传感器技术、精密机械技术、自动控制技术以及微型计算机技术、人工智能技术等新技术的发展，以数控技术为主体的柔性制造系统正向智能化方向发展，同时它的应用也会带动各个基础学科不断向前发展。
柔性制造系统的复杂性对工程技术人员的知识结构提出更新更高的要求。现代化的技术更需要现代化的人才来掌握和开发它，通过柔性线的实习，可以开阔学生的视野，培养学生的创造性，激发他们的学习兴趣。
包括立式加工中心单元、卧式加工中心单元、回转交换系统三个部分组成。
二、柔性线回转系统介绍
1.回转控制系统说明
柔性线回转交换系统主要由环形输送装置、直线输送装置、随行小车、定位装置、气动系统等部分组成。
（1）环形输送装置
环形输送装置是柔性线随行小车进行回转运动的主要支撑部件，具有较高的刚性，整体采用钢结构焊接而成，内部加满支撑筋板，保证了小车运行的平稳性。
（2）直线输送装置
直线输送装置是负责将随行工作台输送到两台加工中心的重要运动部件，采用高刚性焊接件加工而成，内部有横向和纵向加强筋，并与机床直接连接，保证了输送随行工作台的运行直线度和定位精度。
（3）随行小车
随行小车是负责承载随行工作台，并将随行工作台输送到柔性制造系统的各个工位，随行小车在环形输送装置上回转运行，五个小车在环形线上成均匀分布。随行小车主体由优质铸铁铸造加工而成，保证了整体刚性和运行时的平稳性。
（4）小车定位装置
小车定位装置采用气缸带动定位插销，根据小车运行状态，对小车进行定位或者松开，根据磁性开关判断是否锁紧和松开到位。
定位装置采用亚德客标准气缸和优质铸铁底座，强度高，运行平稳，定位精度高，响应灵敏。
2.柔性线回转系统参数
三、回转控制系统电气控制
1.回转控制系统电气控制
环形输送装置有一台型号为：YEJ132M-4-B5的三相异步电动机（带有制动装置）
直线输送装置有两台型号为：Y90S-4的三相异步电动机回转控制系统。
2.环形输送装置电机制动控制
通过HNC-210B开放式PLC程序控制，当随行小车运行至三号工位电机停止，YEJ132M-4-B5的三相异步电动机带有制动，制动控制的方式采用电机控制主电源接触器的常开触点来实现。
由此种控制方式控制随行小车停止，在三号工位可以进行插销动作，但是由于电机制动延时的误差，加上回转线运行至停止时带来的惯量，以随行小车底槽中心线为准，得出环形输送装置中五个小车在工位三停止时的数据：（cm）
综合以上数据，每个小车在同一位置停车的数据不一致，而且没有一个规律可循。这样小车每个每次到达位置不一致，导致无法完成插销（强行插销会导致机械损坏），无法让小车定位，这样随行小车就无法在直线装置上运动。
四、变频调速电路设计和参数调整
综合上述数据，提出变频调速方案，在二号工位安装一个开关，小车通过时发出信号给PLC，让PLC控制电机通过变频器减至一个很低速度，然后再三号工位处停止。
1.变频电路设计
说明：R、S、T对应三相AC380V，在启动时Y02、Y10、Y21同时得电，回转线额定速度运转，在碰到减速开关后Y02、Y10、Y20同时得电，回转线减速至多段速度1设定频率运转。原来YEJ132M-4-B5的三相异步电动机带有制动更换为YEJ132M-4-B5的三相异步电动机
2.变频器参数设置
多段速度1频率设定为：50HZ，计算出回转线速度：
综合以上参数，对两个预设速度进行调整，调整上述参数时，整个回转线在三号工位处停车误差可以控制插销允许的误差范围内。
五、总结
通过对FMS500柔性制造系统回转控制系统电气设计和改进，了解学习了柔性制造系统含义，对整个柔性制造系统的控制要求有很深感悟。对回转系统变频调速设计和改进，使整个控制系统达到预期的要求。
参考文献：
[1]胡泓，姚伯威.机电一体化原理与应用.国防工业出版社.1999.
[2]吴铁才.工厂电气控制技术.中国劳动出版社.
[3]张燕宾.SPWM变频调速应用技术[M].北京：机械工业出版社，2003.
[4]韩安荣.通用变频器及其应用[M].北京：机械工业出版社，2000.
作者简介：
柔性制造系统篇2
一、规模
按规模大小FMS可分为如下4类：
1.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，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，具有适应加工多品种产品的灵活性。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和一种产物，其特点是实现单机柔性化及自动化，迄今已进入普及应用阶段。
2.柔性制造系统(FMS)
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。
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产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、关键技术
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.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。
3.人工智能、专家系统及智能传感器技术
迄今，FMS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FMS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FMS(尤其智能型)中起着关键性的作用。人工智能在未来FMS中将发挥日趋重要的作用。目前用于FMS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FMS中的应用规模将要比目前大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FMS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。
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行处理的一种方法。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，成为现代自支化系统中的一个组成部分。
三、发展趋势
1.FMC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。
2.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。
3.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。FMS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。目前反映工厂整体水平的FMS是第一代FMS，90年代此种状况仍将会持续下去，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预计至21世纪才会实现。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单货至生产、销售这一企业生产经营的全部活动。
柔性制造系统篇3
关键词: 柔性制造系统;Petri网;信标;资源;化简
中图分类号:TP27
文献标识码:A文章编号:1672-8513(2010)06-0417-06
Reduction for Petri Net Modeling of Flexible Manufacturing Systems
YUE Hao1，LI Wenjie2, 3
（1. Department of Computer Science and Engineering, Zhangzhou Normal University, Zhangzhou 363000, China; 2. College of Mechanical and Electronic Engineering, Shandong University of Science & Technology, Qingdao 266510, China; 3. Northwest Institute of Nuclear Technology, Xi′an 710065, China）
Abstract: In a class of Flexible Manufacturing Systems (FMS) Petri nets (PN) models N named S3PR, it is proved that neither the strict minimal siphons (SMSs) nor the elementary siphons would contain the special location resources. Therefore, the net with special location resources must be reduced in order that a smaller net can be derived. The reduction algorithm deletes the special location resources, the related transitions, as well as the arcs concerned. Finally, the net obtained has less place, less transition and a simpler net structure.
Key words: flexible manufacturing system; Petri net; siphon; resource; reduction
柔性制造系统(Flexible Manufacturing Systems，FMS)中的资源竞争会导致死锁，死锁控制问题近年来倍受关注［1-11］.我们可以选用多种形式化方法来解决死锁问题，如Petri网(Petri Net ，PN)、有限自动机、有向图.其中PN方法因为能用一种模块化和系统化的方法来描述FMS操作的不同方面和多种特征而成为最流行、应用最广泛的工具［3-4］.
文献［1］定义了一种Petri网子类S3PR网，通过给这种网系统的每一个严格极小信标(Strict Minimal Siphon，SMS)添加控制库所，而使得网系统是活的.这一工作被认为是第一次运用结构化分析进行基于监督器(Monitor-Based)的活性使能（Liveness Enforcement）Petri网监控器设计［3］.这种方法需要计算网模型的所有SMS，还有一些如文献［2,7-11］中的方法也需要计算SMS集.众所周知，Petri网信标数目相对于网规模来说是指数级的，理论上讲S3PR网中SMS的数目也是网规模大小的指数级［3］.虽然没有形式化的证明，但大家公认SMS的计算是一件代价高昂的工作［12-13］.
文献［2］提出了基本信标的概念，基本信标理论不仅能极大地减少附加控制库所和连接弧的数目，而且能达到同样或更好的控制效果.人们可以先求一个S3PR网的SMS集，然后从中选出基本信标［2］，也可以直接由一个S3PR网求其基本信标，这方面的工作包括文献［14-16］.但是，不管哪一条途径，基本信标的计算也是一项花费很大的工作.
为了缩小FMS PN模型的规模，减少SMS或基本信标求取中的计算量，本文提出了一个消除位置特殊资源［6］的化简算法.与原模型相比，执行该算法所得到的PN模型具有相同的SMS和基本信标，却具有更少的资源库所操作库所，更少的变迁，以及更简单的网结构.
1 基本概念与定义
A,B为2个集合， A表示集合A的基数，即A中元素的个数，A＼B表示在集合A中除去集合B中的元素所得到的集合.若一个列向量中的元素均为0（1），则记该列向量为[STHZ]0(1)[ST]，在不致发生混淆的情况下依然记为0（1）.
定义1 N=(P,T,F)称为一个网，其中P和T为有限、非空且互不相交的集合，P是库所的集合，T是变迁的集合，F(P×T)∪(T×P)称为流关系或连接弧集合.定义x=y∈P∪T/(y,x)∈F为节点x∈P∪T的前集，而x=y∈P∪T/(x,y)∈F为节点x∈P∪T的后集，一个集合的前集（后集）为它的所有元素的前集（后集）的并集.
定义2 设N=(P,T,F)为一个网，N的关联矩阵A:P×TZ是由P和T按照如下规则形成的,即若p∈t\t，A(p,t)=-1，若p∈t\t，A(p,t)=1，否则对于所有的p∈P和t∈T，有A(p,t)=0.P－向量I:P[WTHZ]Z[WTBX]是以P为序标的列向量，T－向量J:T[WTHZ]Z[WTBX]是以T为序标的列向量，其中[WTHZ]Z[WTBX]是整数的集合.
定义3 设N=(P,T,F)为一个网，则P－向量I是P－不变式的充要条件为I≠0且I[WTBZ]T[WTBX]A=0成立.不变式I的支撑为I={p∈P/I(p)≠0}.
定义4 设N=(P,T,F)为一个网，称非空集合SP是一个信标(siphon)，当且仅当SS成立.一个信标是极小的，当且仅当它不包含任何其它信标，若一个极小信标不包含任何P－不变式的支撑，则称它为严格极小信标(SMS).网N的所有SMS组成的集合记为Π.
本文研究对象为一类S3PR网FMS的PN模型，有关S3PR网的相关定义及性质详见文献［1］，S3PR网的一个实例见图1.基本信标的定义及性质详见文献［2］，网N的所有基本信标组成的集合记为ΠE.
如图1所示的S3PR网N的操作库所集为P=p2,p3,p4,p5,p6,p7,p8,p9，PR=p11,p12,p13,p14,p15，进程空闲库所为P0=p1,p10，资源库所为PR=p11,p12,p13,p14,p15.
2 位置特殊资源定义及其性质
根据文献［6］，本节首先定义了一类FMS Petri网模型S3PR网N中的位置特殊资源，证明了N的任意一个SMS都不包含位置特殊资源和使用这些资源的操作库所.
定义5［1］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，集合XP∪P0∪PR，则以(P∪P0∪PR)为序标的0,1向量eX的各分量为
eX(p)=1,若p∈X 0,若pX
引理1［1］ 设N=ki=1Ni=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则N的所有极小P－不变量的集合为
ePi∪P0i/i∈{1,2,…,k}∪eH(r)∪{r}/r∈PR
定义6［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，称(P0)中的变迁为第1个操作工序变迁，所有第1个操作工序变迁所组成的集合记为Tb，即Tb=(P0)，对于r∈PR，若rTb，即r后集中的变迁均为第1个操作工序变迁，则称r为N的位置特殊资源，N的所有位置特殊资源库所组成的集合记为PdrR(N).[HJ]
定义7［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，S是N的一个信标，设SR={r0,r1,r2,…,rn}，则定义L(ri)=SP∩H(ri)，i=0,1,2,…,n.若对于p∈SP，都有pP0且R(p)∈SR，则称S满足RH－条件；如果S不包含N的任何一个P－不变量的支集，则称S满足P－条件.
由定义7和严格极小信标（SMS）的定义知S是N的一个极小信标且S满足P－条件，当且仅当S是N的一个SMS.下面的引理说明若一个信标S满足RH－条件而一个资源库所r0不在S之中，则任何使用r0的操作库所也不在S之中.
引理2［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，S是N的一个信标，S满足RH－条件，r0∈PR，且r0S，则S∩(r0∪H(r0))=.
引理3［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，S是N的一个信标，S满足RH－条件，设SR={r0,r1,r2,…,rn}，则SP=∪ni=0L(ri).
引理4［6］ 设S是S3PR网N的一个信标，则S不包含N的任何一个P－不变量的支集当且仅当S不包含N的任何一个极小P－不
变量的支集.
引理5［1］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，S(≠)是一个不包含N的任何一个P－不变量支集的信标，则S∩PR>1.
这个引理告诉我们，不包含N的任何一个P－不变量支集的信标（即信标满足P－条件）至少包含2个资源库所.下面的引理说明任何一个第1个操作工序变迁，其后集中没有资源库所.
引理6［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则t∈Tb，t(r)=.
引理7［1］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则对于S∈Π，都有S∪CS=SR∪(∪r∈SRH(r)).
引理8［6］ 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则对于S∈Π，p∈SP，都有pP0且R(p)∈SR.
推论1［6］ 设N是一个S3PR网，S是N的任意一个SMS，则S满足RH－条件.
上面的推论告诉我们，N的任何一个SMS都满足RH－条件，下面的引理说明位置特殊资源库所不在任何一个SMS中.
引理9［6］ 设N是一个S3PR网，若r0是N的任意一个位置特殊资源，则对N的任意一个SMS，S∈Π，都有r0S.
下面的推论告诉我们，N的任何一个SMS都不包含使用位置特殊资源的操作库所.
推论2［6］ 设N是一个S3PR网，若r0是N的任意一个位置特殊资源，S是N的任意一个SMS，即S∈Π，则H(r0)∩S=.
3 除去位置特殊资源及相关网元素
本节首先给出一个化简函数Reduction(N,r0)，用来删除N中的一个位置特殊资源r0，使用这个资源的操作库所，以及相关的变迁和连接弧.随后，文中又证明了化简得到的网N′同原网N具有相同的SMS和基本信标.
定义8［1］ 设N=(P,T,F)是一个网，XP∪T，则记NX=(PX,TX,FX)为N的由X生成的网，其中PX=P∩X，TX=T∩X，FX=F∩(X×X).
函数1 N′=Reduction(N,r0)
输入 带有位置特殊资源r0的FMS Petri网模型N，N是一个S3PR网，N=ki=1Ni=(P∪P0∪PR,T,F).
输出 消去r0之后的S3PR网N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′).
Tb(r0)r0，H(r0)=(Tb(r0))，Tc(r0)=r0； // Tb(r0)是要被删去的变迁集合，这时其中的任何一个变迁t都是第1个操作工序变迁，由引理6知t(r)=，因此使用r0的操作库所集为H(r0)=r0∩P=（Tb(r0)）∩P=（Tb(r0)），Tc(r0)是新产生的N′中的第1个操作工序变迁集合；
for(Tc(r0)中的每一个变迁t) do //对于t∈Tc(r0)；if(t∩P0≠) then //若t后集中有进程空闲库所，则t应当被删去；
Tc(r0)=Tc(r0)＼{t};
Tb(r0)=Tb(r0)∪{t};
end if
X=P0∪(P＼ H(r0))∪(PR＼ {r0})∪(T＼Tb(r0));//在N中删去资源库所r0,以及H(r0)和相关变迁；N=NX=(PX,TX,FX);
for (i=1 to k) do //对于组成N的每一个S2PR Ni;
在N中加上弧集P0i×(Tc(r0)∩Ti);
return N.
例如图1的S3PR网N，由定义6，Tb=t1,t8，由于(p11)=t1Tb，因此p11是N的一个位置特殊资源，调用函数Reduction(N,p11)，Tb(p11)=t1，Tc(p11)=t2,t6，H(p11)=p7，由于t2∩P0=t6∩P0=，所以函数Reduction(N,p11)中的第1个for循环不执行:
X=P0∪(P\p7)∪(PR\p11)∪(T\t1).
由X得出NX后再加上弧(p1,t2),(p1,t6)，最后的得到N′，如图2所示.
函数1对S3PR网N处理后得到N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′)，N′也是一个S3PR网，N与N′的关系如下：N′中的资源库所比N少了一个r0，即P′R=PR－{r0}，对于r∈PdrR(N)＼ {r0}，r∈PdrR(N′)；空闲库所集不变，都是P0，操作库所少了H(r0)，即P′=P＼H(r0)，变迁集中少了Tb(r0)，即T′=T＼Tb(r0)，相关的每一个加工路径上少了一个操作库所p∈Pi∩H(r0)，对于资源r∈P′R而言，在N′中的H(r)同在N中的H(r)是相同的.
定义9 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网， N′是由N经过函数1化简后得到的S3PR网，设化简过程中除去的位置特殊资源库所为r0，r0∈PdrR(N)，则N的不包含PdrR(N)中库所的且满足RH－条件和P－条件的信标组成的集合记为Π1，Π1中所有极小元素组成的集合记为Π2；N′不包含PdrR(N)中库所的且满足RH－条件和P－条件的信标组成的集合记为Π3，Π3中所有极小元素组成的集合记为Π4，N′的所有SMS组成的集合记为Π′，N′的所有基本信标组成的集合记为Π′E.
定理1 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个带有位置特殊资源r0的S3PR网，N′是由N经过函数1化简除去r0后得到的S3PR网:
N′=(P′∪P0∪P′R,T′,F′)
=(P0∪(P＼H(r0))∪(PR＼r0),T′,F′).
Π1，Π3如前文定义，则有Π1=Π3.
证明
1)首先证明Π1Π3.
①本节证明对于S∈Π1，S在N′中也是一个信标.由S∩PdrR=，r0∈PdrR知r0SR，由S满足RH－条件结合引理3知SP=∪ni=1L(ri)，S具有S=Sr∪(∪ni=1L(ri))的形式，其中Sr={r1,r2,…,rn}，r0Sr.由S是N的一个信标知在N中，对p∈S，t∈p，p1∈S，使得.对于p∈S，分2种情况讨论.
情况1：若p∈Sr，由于r0Sr，所以p≠r0，N中的变迁集[KG-*3]p，库所集[KG-*3]p，以及弧集F∩((p×{p})∪(p×p))在N′中都保留下来，所以在N′中也有p∈Sr，t∈p，p1∈S，使得t∈p1.
情况2：若p∈∪ni=1L(ri)，即存在j∈{1,2,…,n}，使得p∈L(rj)H(rj)，在N中，t∈p，rj=(r)t，由r0≠rj知变迁集p，库所集(r)(p)，以及弧集F∩((p×{p})∪((r)(p)×p))在N′中都保留下来，所以在N′中也有p∈∪ni=1L(ri)，t∈p， r∈SrS，使得r=(r)t，t∈r.
由情况1及情况2知，Π′=在N′中也是一个信标.
②本节证明S在N′中满足RH－条件和P－条件.由函数1知N′也是一个S3PR网，并且资源库所集为P′R=PR＼{r0}，对于资源r∈P′R而言，在N′中的H(r)同在N中的H(r)是相同的，S在N中满足RH－条件知S∩P0=，S在N中满足RH－条件且r0S，由引理2知S∩(r0∪H(r0))=，结合S∩P0=知SP′R∪(∪r∈P′RH(r))，又N′与N的进程空闲库所集均为P0，所以由S在N中满足RH－条件知S在N′中也满足RH－条件；由引理1知网N的极小P－不变量的集合为:
由S在N中满足P－条件知信标S不包含INVP(N)中任何一个元素的支集，结合S∩P0=和INVP(N)与INVP(N′)之间的关系，知S不包含INVP(N′)中任何一个元素的支集，由引理4知S在N′中满足P－条件.
对于S∈Π1，S∩PdrR(N)=并且由①知S在N′中也是一个信标，由②知S在N′中也满足P－条件和RH－条件，因此S∈Π3.有Π1Π3成立.
2)类似可证Π3Π1.
由1)，2)知Π3＝Π1.
推论3 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个带有位置特殊资源r0的S3PR网，N′是由N经过函数1化简除去r0后得到的S3PR网，则有Π2=Π4.
证明 由定理1知Π1=Π3，由于Π2和Π4分别是Π1，Π3中的极小元素组成的集合，因此有Π2=Π4.
定理2 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则对于N来说，Π=Π2.
证明 1）首先证明Π2Π.对于S∈Π2，假设SΠ，则由于S满足P－条件而SΠ,所以S不是N的极小信标，从S出发可以找到一个极小信标S′，S′S，由S′S知S′满足P－条件，所以S′是N的一个SMS，由推论1知S′满足RH－条件，由引理9知S′∩PdrR(N)=，所以S′∈Π1.由S′S且S′∈Π1知，S不是Π1中的极小元素，即SΠ2，矛盾.故若S∈Π2，则S∈Π.
2）其次证明ΠΠ2.对于S∈Π，则S满足P－条件，S∈Π结合推论1知S也满足RH－条件，又由引理9知对于任意一个位置特殊资源r0，都有r0S,所以S∈Π1，假设S不是Π1中的极小元素，则存在S′∈Π1，S′S，S′是N的一个信标，这同S是N的一个极小信标矛盾，因此S∈Π2.ΠΠ2成立.
定理3 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个S3PR网，则对于N′来说，Π′=Π4.
证明 同定理2的证明类似.
定理4 设N=(P∪P0∪PR,T,F)是一个带有位置特殊资源r0的S3PR网，N′是由N经过函数1化简除去r0后得到的S3PR网，则有Π=Π′.
证明 由定理2知Π=Π2，由定理3知Π′=Π4，而由推论3知Π2=Π4，因此有Π=Π′.
推论4 N与N′定义如定理4，则ΠE=Π′E.
证明 由网基本信标的定义结合定理4易知.
4 结语
解决柔性制造系统中的死锁控制问题，需要处理系统的Petri网模型.由于处理算法的时间复杂度大部分都是非多项式（例如，是指数级的），因此，网模型规模大小往往会对计算量和处理时间产生重大影响.
本文考查包含一类位置特殊资源的S3PR网柔性制造系统Petri网模型，提出了一个化简算法,删去一个位置特殊资源，以及相关操作库所、变迁和弧删去,最终得到的网系同原网系统拥有相同的严格极小信标和基本信标.同时，与原网系统相比，最终得到的网系统具有更少的库所、变迁和较简单的网结构.
当然，如文献［11］的作者邢科义教授指出，文中算法能在多大程度上简化系统，这需要有一个定量的描述或结论（对有些系统简化好像很有限）.另外，对本文中算法的时间复杂度的分析，笔者将另文讨论.
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柔性制造系统篇4
关键词：可重构制造系统；柔性测度；动态规划；柔性值
一、引言
可重构制造系统（Reconfigurable Manufacturing System，RMS）是一种能够根据产品功能和生产能力的需求及市场需求变化做出快速响应，以应对不可预测的全球性市场激烈竞争的制造系统。在当今全球经济一体化的时代背景下，制造企业面临着提高产品质量、降低产品成本及对市场需求做出快速响应的多重压力。在这一严峻形势下，提升制造系统的柔性对企业提高竞争优势有着非常重要的意义。RMS是一种可重新构形的现代制造系统，它不仅具有刚性制造系统较高的生产制造效率，还具有柔性制造系统自动化程度高的优势，从而它是满足大批定制要求的最佳制造系统。制造企业在构建可重构制造系统时，需要综合考虑柔性与成本两个因素，合理地确定RMS柔性的大小才能使企业获得最大化的利益。因此，准确地测度RMS的柔性具有重要的实践意义。
针对生产制造系统的柔性研究，早期学者的研究侧重于针对柔性制造系统的柔性进行评价。杨思远、刘细兵在讨论柔性制造系统柔性衡量标准的基础上建立了柔性的净现值指标评价模型；李岩、张晓坤和徐跃飞等在针对影响柔性制造系统的柔性因素进行深入分析的基础上提出了用模糊评价方法对制造系统柔性进行评价。随后，学者们逐渐将柔性作为制造系统的一个特征，研究柔性的概念并针对影响制造系统柔性的各种因素进行分析，并且给出了具体的柔性评价的方法。近年来，梁福军、宁汝新及姜晓鹏、王润孝、库祥臣分别对RMS的柔性进行了定义并系统阐述了柔性的分类，但是都没有针对RMS柔性的测度方面进行研究。
在已有的制造系统柔性测度研究中，学者们从不同的角度对制造系统柔性的测度进行了研究。Mandalbaum用制造系统的柔性在环境变化发生时造成的损失或者带来的收益来对柔性进行测度；Gustavsson认为制造系统的柔性可以用制造系统的投资剩余值与投资原值之比来表示；Kumar则根据生产制造系统处理不确定性环境的能力以反映该系统的柔性，建立了基于信息理论的柔性测度方法；Slack认为制造系统的柔性应该在由状态范围维度、状态转移费用维度和状态转移时间维度构成的三维空间中进行度量；Barad认为制造系统运行柔性可以用系统适应变化所需的时间来度量并采用时间Petri网描述柔性。以上为学者从四个不同的角度对柔性的主要特征进行了描述并提出了相应的柔性测度方法。
综上所述，目前对于制造系统柔性的测度主要是基于经济效果、信息论、Petri网和多维度的柔性度量方法，但这些柔性度量方法存在着不同程度的缺陷。虽然目前制造系统柔性度量研究存在一定程度的缺陷，但是针对制造系统“柔性”这一特征的研究已经十分丰富。但是，目前针对可重构制造系统柔性的研究还很贫乏，还仅限于柔性的概念和分类。针对现有研究的不足，本文选用随机动态规划的方法，针对制造系统的一个生产制造周期构造了RMS中柔性的随机动态规划定量评价模型，通过求解模型得到最优收益值，本文用RMS和刚性制造系统最优收益值之差来定义柔性，既可避免由于运行环境、制造系统自身等因素的变化对制造系统柔性测度的准确性的影响，又可以直观地反映出可重构制造系统对顾客需求发生变化的响应程度。
二、RMS的柔性及测度原理
（一）RMS的柔性
RMS的柔性是指RMS整体通过系统本身的构件之间的重新构形从而实现的对加工任务或加工工作的适应性。RMS由七个柔性因素构成，即设备柔性、产品柔性、工艺柔性、工序柔性、运行柔性、批量柔性和重构柔性。RMS具有柔性决定了其在生产制造过程中的优势：RMS具有刚性制造系统和柔性制造系统的特性，其生产能力和生产功能介于刚性制造系统和柔性制造系统之间；RMS是基于多个工件族来进行设计的，对工件族中的所有工件提供定制柔性；另外，其构形能够根据产品生产的变化而进行调整，在一定程度上适应了以多品种、中小批量、短的产品生命周期等为特征的以顾客需求为导向的生产模式。因此，可重构制造系统的柔性对企业适应快速变化的市场需求具有重要的意义。
（二）RMS柔性测度原理
本文设定了一个生产制造周期，即从上一种产品生产制造完成时刻开始到因顾客需求改变而转入下一种能够满足顾客需求的产品的生产制造完成时刻为止。针对这一生产制造周期建立随机动态规划模型，求解出该条件下的最优收益值，即可重构制造在面临需求改变的情况下对自身进行调整以适应这种变化这一过程中的获得的最优收益。由于刚性制造系统不具有柔性，在相同的假设条件下求得的刚性制造系统的最优收益值即制造系统不具备柔性值时的最优收益。RMS的最优收益值和刚性制造系统的最优收益值之差为可重构制造系统仅考虑柔性作用下制造系统的最优收益即可表示RMS的柔性值。
三、RMS柔性测度模型
RMS因其内在的柔性使得企业能够更好地适应外界环境的变化，对各种不确定性因素做出相应的反应，从而增强企业自身的市场竞争力。与此同时，可重构制造系统要素随时间变化的特征使得系统的定量评价更加困难，因此必须建立能够反映其内涵的动态随机模型。由于影响系统的不确定性因素很多，本文主要讨论由于顾客需求发生变化对RMS造成的不确定性，而这里所指的顾客需求变化指的是顾客对产品组合、需求数量及对新产品的需求等。
（一）可重构制造系统柔性定量评价的假设条件
1.假设该机械制造企业一个生产周期为上一批工件加工完毕的时刻开始至下一批工件加工完毕的时刻为止，且生产制造的两种产品种类不同。
2.假设制造系统在第一种产品生产完成至第二种产品开始生产之前自身已完成调整可以进行转产，因为本文主要研究可重构制造系统对顾客需求变化的响应程度。
3.制造系统在整个生产周期内不受到除顾客需求发生变化之外的其他外界因素影响。
（二）评价RMS柔性的随机动态规划模型
1.确定阶段
在此阶段企业将要进行个阶段的生产加工。
2.状态变量和决策变量的设定
在t阶段末，第t阶段的生产制造过程结束并开始第t+1阶段的生产制造。若在第t阶段末，已知顾客需求第i种产品的产量为di（t），即Ni（t）=di（t）；假设生产制造完第j种产品的产量为xj（t），则有：状态变量St=（xi（t），di（t）），可达到的状态集合St={xj（t），dt（t）}，其中i，j=1，2，...，n，xj（t）=1，2，...，Mj，di（t）=1，2，...，Dj。
第t阶段末需要对第t+1阶段的生产进行决策，允许集合为：Dt（St）={xi（t+1）}，其中，i=1，2，...，n，xi=1，2，...，D。
若决策变量Ut（St）=xi（t+1），则有所做的决策为：第t+1阶段生产制造第种产品的产量为xi（t+1）。其中，Mi为每个阶段各种工件的产量上限数，Mi取整数；Di为每个阶段对各种产品的需求上限，Di取整数，且Di≤Mi；xi（t）为第i种工件的产量；dj（t）为顾客对第j种产品的需求产量；Nj（t）为第t阶段末顾客对第i种产品的需求量，Nj（t）=1，2，...，Di；di（t）∈[1，Di]，di（t）取整数，i=1，2，...，n。
（三）决策过程
由于上文中构建的模型假定初始状态已给定，因此选用逆序解法求得结果：F（0，xi（0），dj（0））={EF（1，xi（1），dj（1））}。此时，F值为该可重构制造系统在整个加工阶段的最优收益值。
通过利用上文构建的随机动态规划模型并对其求解，可以得到RMS在需求等外界条件处于经常性变动的情况下整个加工阶段的最优收益值F。同时，也可以计算出该制造系统的刚性最优收益值F，即假设顾客需求等外界条件不变的情况下制造系统生产制造同一种产品的最优收益值Vf。最后，计算两者之差即可定义为RMS的柔性值，即
Vf=F-F′
以Vf，即可重构制造系统与刚性制造系统最优收益值之差来定义可重构制造系统的柔性值更具有准确性和客观性
四、结论
本文在可重构制造系统柔性的相关理论研究的基础上，通过随机动态规划的方法建立模型并通过模型求解分别得到可重构制造系统与刚性制造系统的最优收益值，最后可重构制造系与刚性制造系统的最优收益值之差即可重构制造系统的柔性值。
本文尚存在如下不足：一是只考虑顾客需求发生变化时RMS对这一外界变化的反应能力，而没有考虑其他外界因素发生变化对RMS柔性的影响；二是建立模型时假设了一个理想状态即设备处于无故障状态、原材料供应充足等条件完全具备，但在实际生产制造过程中这种理想状态并不总是存在。因此，今后需要针对以上不足之处进行系统和深入研究。
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柔性制造系统篇5
关键词：科技革命 制造业 柔性制造
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。
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柔性制造系统篇6
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
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。
4结论
现实中存在许多不同类型的网络,有支持TCP/IP的,有遵循OSI标准协议的,每台机器的对应层协议都不同,对哪一层实施连接,需采用相应的网络互联设备。
柔性制造系统篇7
关键词：汽车总装生产线 柔性化 总装工艺流程 意义
1、柔性生产制造的特点
根据机械制造科学的标准分类，按照生产系统内自动化水平的高低，制造可以分为柔性制造单元（FMC）、柔性制造系统（FMS）、柔性制造线（FML）和柔性制造工厂（FMF）。柔性制造最大的特点在于制造上的柔性，在汽车生产中其表现如下：
（1）设备运用柔性化：设备能完成多种加工，利于实现批量生产、降低库存费用、提高设备利用率和缩短加工周期。
（2）物料运送柔性化：物料运送设备能运送多种物料，具有较高的可获得性和利用率。
（3）操作柔性化：具有相同加工工艺的工件能以多种方式进行加工，在机器出现故障时易于实现动态调度。
（4）人力资源配饭柔性化：操作人员掌握多种技能，能在不同岗位上工作。
（5）加工路径柔性化：工件加工能通过制造系统的多种路径完成，便于平衡机床负荷，增强系统在机床故障、刀具磨损等情况下运行的稳定性和可靠性。
（6）加工过程柔性化：加工过程能同时生产多种产品，具有混合比柔性，通过提供多样化的产品来提高客户满意水平。
（7）产品类型柔性化：在产品中能随时增加、去除或更换某些零部件，以提高对市场产品需求的响应能力。
（8）生产批量柔性化：在多种生产批量下，制造系统能获得相应利润，保持其在各种需求水平下的获利性。
（9）系统扩展柔性化：制造系统具有开放性，能扩展其生产能力，以适应企业拓展新市场的要求。
（10）生产种类柔性化：无需增加重要制造设施，制造系统能制造多种产品，完成多样化的生产任务。
（11）市场需求柔性化：制造系统能在多变的市场环境下求得生存与发展，具有较强的适应动态变化的市场需求的综合能力。
2、汽车业柔性制造的发展及其作用
2.1 汽车业柔性制造的发展
美国、日本、前苏联、德国等发达国家在20世纪60年代末至70年代初，先后开展了柔性制造技术以及装备的研制工作。1976年，日本法纳科公司展出了由加工中心和工业机器人组成的柔性制造单元，为发展柔性制造提供了设备基础。20世纪80年代，随着柔性制造技术的成熟，柔性制造得到了迅速发展，并主要应用机、汽车制造业等。依靠计算机、加工中心和数控机床组成的柔性自动加工系统，使汽车业由单一品种、大批量的生产方式，转向多品种、中小批量、适应市场需求的精益生产方式，也使汽车生产企业的经济效益和管理水平大大提高。
2.2 汽车业柔性制造的作用
在国外汽车工业中，主要汽车生产厂商如通用、福特、宝马、奔驰、丰田、大众、雷诺、沃尔沃等公司都采用了柔性制造系统。例如，美国福特汽车公司在加拿大的一个发动机厂，在同一条自动线上对4.6L、5.4LV8发动机和6.8LV10发动机实现随机混流生产（年产65万台）：而通用汽车公司的传动系部门于1993年开始做同样的准备，采用FMS，以满足变速器类壳体零件多品种的制造要求：根据1983年出版的《丰田生产力方式的新发展》，该公司在3个月内的汽车产量为364000辆，共4个基本车型，32100个型号，平均每个型号的产量约为12辆，产量最多的型号也只有17辆，最少的则只有6辆。日本汽车业在20世纪70年代开始大力发展柔性制造，到1987年己经形成较大规模，拥有数控机床2万余台、柔性制造生产线21条。据日本通产省第8次特定机械设备统计调查表明，以汽车制造业为核心的输送机械制造业，1987 年拥有FMS31条，1994年增加到818条。尤其是大型汽车制造企业，FMS采用的最多，占7年间增加总量的41%。柔性制造为日本汽车工业生产率追上并超过美国创造了条件。日本汽车在国际市场上畅销不衰与它的柔性化制造密切相关。
国内汽车业与发达国家一样，也是先进制造方式的发源地。上世纪80年代，随着改革开放进程，中国汽车工业开始向发达国家汽车工业系统地学习先进的生产方式和制造方式，其中就包含有柔性制造的内容。上世纪80年代中后期，汽车界的主要生产厂家开始在一些工艺流程和产品制造中，尝试柔性制造，初步积累了经验。上世纪末至今，随着国内汽车企业实力的增加，以及外国公司的大规模进入和生产装备的改善，柔性制造在汽车工业的发展较快。
如主要汽车生产厂家第一汽车集团等在一些生产领域开始进行柔性制造，在焊装车间等使用多种机器人，在生产工序上机械手以及其他自动化设备不断增多，在一定程度上可实现多品种的混线生产；一汽一大众汽车有限公司用具有CNC三坐标模块的组合机床柔性自动线生产轿车变速器和离合器壳体，自动线节拍达到40.5 s，年生产能力为36万件，工序能力指数Cp>1.33，可连续4星期无故障生产；再如上海通用汽车公司也拥有柔性化生产线，涵盖了各大总成及整车等制造环节，提高了产品换代速度。随着汽车工业的发展，汽车零部件加工也在向柔性制造方向发展。FMS带来了加工的高度灵活性，使得保持高生产率的同时还能生产更多种类的零件。加工中心作为汽车零部件生产线的重要组成模块，为满足汽车零部件生产领域可靠、高效的生产提供了保证。其开放式结构和柔性结构技术的模块化，以及加工中心切削速度和精度进一步提高，为汽车零部件工业获得了更好性价比。总之，柔性制造正向着车辆制造的各个领域发展。
随着各类先进加工技术的相继问世，柔性制造技术本身也在不断完善和提高。如瑞士的一家工业公司采用了由激光加工中心及CNC自动车床和自动磨床组成的柔性制造单元，该单元由于改用激光加工中心来代替原来的铣床，生产率提高了很多倍，而且产品精度高、质量好。以数控加工为例，为向柔性制造提供基础设备，要求数控系统不仅能完成通常的加工功能，而且还应具备自动测量、自动上下料、自动换刀、自动更换主轴头（有时带坐标变换）、自动误差补偿、自动诊断、进线和联网功能，特别是依据用户的不同要求，方便灵活地配置和集成。各种相关技术的不断进步，促使柔性制造规模不断扩大，将对汽车生产产生深刻影响。
3、汽车总装生产线柔性化需注意的几点问题
3.1 生产线的柔性化要求生产过程更为人性化
柔性制造系统篇8
关键词：企业管理系统 柔性 评价指标体系 层次分析法
0 引言
在现代多品种小批量的生产环境下，大量高新技术的引入、需求的多样化和个性化、竞争的激烈化和全球化，使得企业的环境变得复杂多变，企业的生存与发展面临着一次次的严峻考验。在这样一种生产环境下，企业对环境地变化能够做出有效反应的能力，即柔性，显得尤为重要。提高企业管理的柔性能够缩短企业生产周期，节省劳动力并增强制造能力，还可弥补规模经济的不足，有效的防止决策中的随意性，防止陈旧的管理。具有高水平管理柔性的企业的确在瞬息万变和激烈波动的市场中拥有较强的竞争优势。柔性越来越成为企业生存与发展的决定性因素，提高企业管理的柔性已成为企业发展的目标之一[1，2]。这标志着企业竞争的重点已逐步从成本、质量转移到柔性上。当今世界企业经营管理将逐步进入以柔性为中心，成本、质量和服务等战略要素多位一体的时代。
本文通过分析影响企业管理柔性的因素，建立了企业管理柔性的递阶层次结构评价模型，利用层次分析法进行了分析评价，为企业提高其管理柔性提供了一种可行性方法。WWW.133229.COM
1 企业管理柔性评价指标体系的建立
企业是个由多要素、多层次所构成的具有经营过程和管理过程的人造微观经济系统，而企业的管理系统则是由企业的组织结构、人力资源、经营方式、生产技术等多方面组成。企业管理系统的柔性就是要使企业管理各要素在一定的环境条件下，按照企业管理内部运动的规律，进行有效组合，从有利于发挥这些要素的功能及提高系统整体管理的柔性。这里为了方便下面的讨论，将企业管理系统抽象为：企业再造、技术创新、市场营销、企业文化四个部分[3]。
1.1 企业再造 企业再造的是企业经营模式的调整，这为企业实现柔性管理提供了机会。企业再造的核心是以重整业务流程为突破口，以完整性为出发点，将原来支离破碎的业务流程再合理地“组装”回去，通过业务流程重组，过去僵化的管理体制被打破,组织内部的冲突和扯皮现象减少，员工拥有了自主权，积极性极大提高。即企业再造是在更高层次上确定企业如何对市场做出反应，如何识别潜在市场与创新市场，并在这种识别与创造中重新定位企业在市场中的角色。企业再造的目的是把企业变成一个学习型组织，增强企业从员工个人到整个组织对瞬息万变的环境的适应能力[4，5]。企业再造包括企业战略的柔性、组织结构再造的柔性、制度创新的柔性和业务流程再造的柔性。
1.1.1 企业战略的柔性。在经济全球化和信息化的商海中，企业需要从战略目标制定、规则调整到战略实施都贯彻柔性化的理念，才能在运营中表现出很强的应变弹性。柔性的战略观念能使人们以一种更能适应复杂环境变化的管理来迎接新时代的挑战。这种新的战略观念主要是企业要主动适应经济社会环境的变化；要真正以满足消费者(客户)的需要作为组织的战略目标；增强组织利用新技术的弹性；加快新产品开发迅速进入新的生产活动领域，抓住有利时机，抢占新的市场等[6]。
1.1.2 组织结构的柔性。由于传统组织管理模式决策周期长，信息交流渠道不畅，不能灵活多变地适应市场需求，建立柔性管理组织结构势在必行[6]。近年来，企业组织结构出现了扁平化、工作团队、网络化、虚拟化的发展趋势。扁平网络化的组织结构比层次结构更具有柔性，它能够通过改变内部结构来适应外界环境的不同要求，表现出极强的应变能力。同时，这种组织结构为组织内部成员提供了自我完善的发展空间和支持条件，人员的主动性和积极性得到了极大的提高，组织的运行成本也会大大降低。
1.1.3 制度创新的柔性[3]。制度创新在于以充分的产权和制度设计来降低交易费用。从制度创新的角度来看，制度创新所导致的产权重新安置和制度设计的效率要通过企业柔性管理模式－优化资源配置的效率得以展现。企业要不断改革，在改革中创新，在创新中改革。这样才能使更新、更完备的企业制度和体制继续被创造出来，也只有这样，企业才能适应现代经济全球化、网络化运作的要求。
1.1.4 业务流程再造的柔性。所谓业务流程是指一组逻辑上相关联的业务活动，企业依靠这些关联活动来实现预定的目标。重整业务流程，就是要从整体流程出发，先考虑企业从投入到产出的总过程，找出目标，然后重新分析不同业务流程以及同一业务流程中的各环节的内在关系，进行优化组合，以实现企业管理的最大柔性。
1.2 技术创新 技术创新的基本概念是指某项新产品从设想、研究、开发、工程化、商业化以及销售一系列技术活动的综合。在国际经济领域中，以技术创新为核心的技术的柔性，越来越成为决定生产力发展水平的主要因素。提高技术的柔性，才能提高企业技术创新的能力。从总体来说，企业技术柔性主要包括自动加工系统柔性，物流系统柔性、信息系统柔性和软件系统柔性[7]。
1.2.1 自动加工系统柔性是指当作业发生变化时，加工不需要进行特别的调整能完成多种操作的能力。还可分为设备柔性、工艺柔性、作业柔性、路径柔性等。
1.2.2 物流系统柔性是指在加工过程中，采用不同手段将多种物料在设备之间转移的能力。它能提高设备利用率，降低在制品库存，并缩短生产周期。
1.2.3 信息系统柔性是指对加工和运输过程中所需各种信息收集、处理、反馈，并通过计算机及其它控制装置对设备实现分级控制的能力。
1.2.4 软件系统柔性是指企业用计算机进行有效管理的能力，包括设计、规划、生产控制和系统监督等软件的柔性。
1.3 市场营销 随着市场竞争的加剧，迫使企业越来越注重市场营销，促使企业提高市场的柔性，使企业在激烈的竞争中处于不败之地[3]。市场营销的好坏，决定了企业总体效益的高低，只有搞好市场营销，提高企业对市场的柔性，从而加速商品的周转和销售，减少产品积压以及资金的占用，加速资金回笼，从而促进企业的经济步入良性循环轨道中去。其中主要包括绿色营销的柔性、服务营销的柔性、知识营销的柔性、网络营销的柔性与文化营销的柔性[8]。
1.3.1 绿色营销的柔性。绿色营销的基本含义是企业通过营销活动，在获取利益的同时，在生产经营活动中的每一环节都应该考虑到消费者、环境及社会的利益。绿色营销是企业今后发展的重要方向，是实现可持续发展的保证。企业要适应绿色大趋势，以提高企业及其产品的市场形象和竞争力。
1.3.2 服务营销的柔性。服务营销是指通过取得顾客满意和忠诚来促进买卖双方相互有利的交换，最终获得适当的利润和公司长远发展。实施服务营销是企业提高竞争力和适应力的现实要求。在竞争日益激烈、技术与经营方式纷纷被仿效的今天，服务对企业市场竞争力的提高更是有着独特的作用。
1.3.3 知识营销的柔性。知识营销代表了一种先进的营销理念，是指企业在产品推销的同时，向社会传播与产品有关的知识、技能，让公众不但从直接的物品使用中受益，还从企业那里得到文化、知识等熏陶。它提倡掌握科学方法，通过向顾客传播知识与技能，变潜在的消费群体为现实的顾客来提高产品的市场占有率，从而获得利润。知识营销将会为企业带来无比广阔的发展前景。
1.3.4 网络营销的柔性。网络营销是因特网发展日益成熟的直接结构，是网络技术发展的新方向。它的出现极大的改变了商务模式，带动了经济结构的变革，对现代经济活动产生了巨大的影响。企业作为经济活动的主体，网络营销对企业各方面都产生了重大的影响。随着电子商务时代的到来，企业要充分利用网络时代所带来的机会，努力开创营销管理工作的新局面。
1.3.5 文化营销的柔性[8]。文化营销是通过有意识地发现、培养或创造某种核心价值观念来达到企业经营目标（经济的、社会的、环境的）的一种营销方式。文化营销是站在主动利用文化环境因素的角度，把文化与营销看作一个整体来研究，使文化渗透到产品、品牌及企业形象中，形成一种全新的经营理念。
1.4 企业文化 一个企业的工作方法、工作部署、工作业绩和效率与企业文化紧密相关。企业文化既是一种柔性管理方式，又是一种以文化为载体的管理理论。同时，它又作为一种管理工具，参与竞争并在竞争中致胜的手段。企业文化柔性的核心是企业价值观念及经营理念在动态环境下的不断创新，企业中各利益主体的观念和利益也相应经历调整过程，以期形成相应的企业使命和有利于柔性管理的氛围，即企业文化的柔性越强，就越有利于柔性管理的实现[5]。因此，如何加强企业文化建设，是提高企业的柔性管理的一个重要方面。主要包括企业的精神文化、制度文化与物质文化[9]。
1.4.1 精神文化的柔性。企业的精神文化在整个企业文化系统中处于核心的地位，它是在企业的生产经营活动中，受一定的社会文化、意识形态影响而长期形成的企业的领导和职工共同信守的基本信念、价值标准、职业道德等，包括企业精神、企业价值观、企业目标等。
1.4.2 制度文化的柔性。企业的制度文化规定了企业成员在共同的生产经营活动中应遵循的行为准则，实际上是对企业职工和企业本身产生规范性和约束性影响的部分，主要包括企业工作制度、责任制度和特殊制度三方面。
1.4.3 物质文化的柔性。企业的物质文化是由企业员工生产的产品和各种物质设施等构成的器物文化，它主要包括企业的厂房、工艺装备和产品等，它们是群体价值观的物质载体。
2 企业生产系统柔性评价——层次分析法
层次分析法(analytical hierarchy process，简称ahp)是美国运筹学家萨蒂教授于20世纪70年代提出的一种定性分析和定量分析相结合的系统分析方法。它将复杂的问题分为若干层次，逐步分析，可将人的主观判断用数量形式表达和处理，也可以防止对某类问题出现前后矛盾的主观判断[10]。几十年来,它成功地运用于社会、政治、技术和经济等各个领域，取得了许多成果，它也适用于对企业管理系统柔性的分析评价。
使用层次分析法首先要把复杂问题分解为称为元素的各组成部分，再把这些元素按属性分成若干组，形成不同层次。同一层次的元素作为准则对下一层次的某些元素起支配作用，同时又受上一层次元素的支配。处于最上层的通常只有一个元素，它是分析问题的预定目标或理想结果，称为目标层。中间的层次包括实现目标所涉及的中间环节，称为准则层。最低一层为实现目标可供选择的各种措施、方案或体现各准则要素变化的指标，称为措施方案层或指标层。在我们这个问题中，目标层为评价企业管理系统柔性，准则层则b表示影响企业管理系统柔性的因素，每个要素的变化又可以用若干项指标来反映，即准则层c，方案层d为不同企业的管理系统。根据我们对企业管理系统的分析，建立其递阶层次结构模型。
建立层次分析模型之后，我们就可以在各层元素中进行两两比较，构造出比较判断矩阵。层次分析法主要是人们对每一层次中各因素相对重要性给出的判断，这些判断通过引入合适的标度用数值表示出来，写成判断矩阵。判断矩阵是层次分析法的基本信息，也是进行相对重要度计算的重要依据。
为了避免决策受个人业务水平的限制，常使用专家评比法或德尔菲法等建立判断矩阵中的相对权重。对两两比较构造出的判断矩阵，要检验其一致性，若不满足一致性条件，则要修改判断矩阵，直到满足为止。另外，在不同时期应根据当时情况重新判断，以使分析结果更符合实际情况。
首先利用专家评比法建立准则层b各元素对目标层a的相对权重，得到的判断矩阵为4×4阶矩阵。根据算术平均法得到准则层b的层次单排序，即单一权重向量，同时这一权重向量也是准则层b的组合权重向量，记作w′=(w1，w2，w3，w4)t。
同样的方法可以得出准则层c各元素对准则层b各元素的重要程度，得到的判断矩阵均为16×4阶矩阵，其单一权重向量分别记作：
w12=(w11，w12，…，w116)t
w22=(w21，w22，…，w216)t
w32=(w31，w32，…，w316)t
w42=(w41，w42，…，w416)t。
这样就可以计算出准则层c的组合权重，令组合权重向量为c：c=(w12，w22，w23，w24)txw′
这样，我们就可以计算出方案层d对于目标层a的数值，即对各企业管理系统柔性的评价，并得到一个评价值。令企业管理系统i的16种柔性类型值为一个向量：
ai=（ai1，ai2，…，ai16）t
上式中qik为第i个企管系统k元素的评价值，vj为第j元素的综合评价值。
从上可以看出，运用层次分析法对企业生产系统柔性进行评价具有很大的灵活性和主观性[11]。这是因为，对不同的柔性目标，不同的管理决策者以及不同的企业生产系统，柔性类型的相对权重会有很大的差别，因此构成的判断矩阵就各异，这完全取决于管理者或专家的经验、主观判断以及特定的环境。因此,即使对同一企业生产系统，其柔性评价可能也会不同。其次，生产系统柔性递阶层次结构的建立是否科学和切合实际，对其评价结果是否符合实际有极大影响。企业生产系统柔性递阶层结构的建立一是要考虑问题求解的需要，不同问题其递阶层次结构也将有别；二是取决于管理者和决策者对企业生产系统柔性的认识程度和把握程度。
3 结语
柔性作为管理系统所应具有的重要特征，它是作为应付动态多变的市场需求的重要手段，它对提高管理系统的适应性和稳定性至关重要。与以往对管理系统柔性的概念性、框架性的研究相比，本文研究的结果更具有现实意义和可操作性，使对企业管理系统柔性构成要素和整体柔性的评价更加切实可行，为评价管理系统基于柔性的竞争力、分析和改善管理系统的功能提供了有效而实用的方法。
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