智能制造的形態(tài)之一是柔性制造。所謂柔性制造，是指企業(yè)以最少的資源和資產(chǎn)投入，實(shí)現(xiàn)多樣化的產(chǎn)品或服務(wù)，以滿足多樣化的客戶需求。在發(fā)達(dá)的市場(chǎng)環(huán)境中，市場(chǎng)和客戶需求的碎片化和不確定性已是趨勢(shì);在適應(yīng)這種趨勢(shì)的前提下，還要實(shí)現(xiàn)持續(xù)、更大的盈利，企業(yè)唯有進(jìn)行柔性化改造。
柔性制造的實(shí)施愿景
不同行業(yè)，市場(chǎng)特點(diǎn)和產(chǎn)品形態(tài)不同，柔性制造的內(nèi)涵和表現(xiàn)形式也不相同。基本上，柔性制造有兩大類，柔性化產(chǎn)品或服務(wù)(flexible products and services)和柔性化過程(flexiblemanufacturingprocesses)，前者指產(chǎn)品或服務(wù)結(jié)構(gòu)的柔性化，后者指生產(chǎn)過程的柔性化。
如果把行業(yè)做如下三大類的劃分：快速消費(fèi)品、耐用消費(fèi)品和工業(yè)消費(fèi)品，以汽車為代表的耐用消費(fèi)品和以工程設(shè)備為代表的工業(yè)消費(fèi)品，其柔性制造主要以產(chǎn)品的柔性化為主，以及支持其生產(chǎn)制造的過程柔性化;以日用品為代表的快速消費(fèi)品行業(yè)，其柔性制造主要以生產(chǎn)制造過程的柔性化為主，可能有少量的產(chǎn)品柔性化。在耐用消費(fèi)品和工業(yè)消費(fèi)品等行業(yè)，客戶看重的是產(chǎn)品的效用(功能和外觀)，以及包括購(gòu)買、維護(hù)、回收等在內(nèi)的總擁有成本最低;在快速消費(fèi)品行業(yè)，客戶除了看重產(chǎn)品的效用，還看重產(chǎn)品是否時(shí)髦，購(gòu)買價(jià)格是否合理。
耐用消費(fèi)品和工業(yè)消費(fèi)品等行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要方向是服務(wù)型制造。在服務(wù)型制造中，如何延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，如何將服務(wù)內(nèi)容多樣化，是企業(yè)考慮的重點(diǎn)。往往，服務(wù)型制造中產(chǎn)品和服務(wù)的升級(jí)需要遠(yuǎn)程操作，這主要通過產(chǎn)品中的軟件系統(tǒng)來完成的。
快速消費(fèi)品行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的主要方向是個(gè)體化制造。在個(gè)體化制造中，如果通過產(chǎn)品要素的有機(jī)組合，交付給客戶以個(gè)體化產(chǎn)品，并盡可能占領(lǐng)各種利基(細(xì)分)市場(chǎng)，是企業(yè)考慮的重點(diǎn)。
柔性化產(chǎn)品的技術(shù)支撐是智能互聯(lián)產(chǎn)品(SmartConnected Products，SCP)，柔性化過程的技術(shù)支撐是智能互聯(lián)運(yùn)營(yíng)(SmartConnected Operation，SCO)，上述兩種技術(shù)支撐都是建立在以物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能為組成的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)上，差別就在于其側(cè)重點(diǎn)不同。
柔性制造的實(shí)施邏輯
從不變的資源和資產(chǎn)，到萬變的客戶和需求，中間的承接和轉(zhuǎn)化就是柔性制造，柔性制造的邏輯就是如何以不變應(yīng)萬變。借用《周易》的“三易”之法，易有三種：“變易”，“簡(jiǎn)易”和“不易”，“變易”和“不易”之間的橋梁是“簡(jiǎn)易”，柔性制造就是“簡(jiǎn)易”，“簡(jiǎn)易”的具體內(nèi)容是可配置。
市場(chǎng)環(huán)境和客戶需求是變化的(Change)，企業(yè)運(yùn)營(yíng)和管理則需要有序(Conduct)，要想在變化和有序之間進(jìn)行有機(jī)過渡和轉(zhuǎn)換，則要求企業(yè)的產(chǎn)品和產(chǎn)品的制造過程是可配置的(Configurable)。從變化(Change：需求)à可配置(Configurable：結(jié)構(gòu)和關(guān)系)à有序(Conduct：運(yùn)營(yíng)管理)，這就是柔性制造的實(shí)施邏輯。
由上可知，柔性制造的實(shí)施焦點(diǎn)就在于如何實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造過程的可配置。在以汽車為代表耐用消費(fèi)品行業(yè)和以工程設(shè)備為代表的工業(yè)消費(fèi)品行業(yè)，產(chǎn)品的可配置可通過產(chǎn)品的模塊化架構(gòu)，和產(chǎn)品的軟件化、系統(tǒng)化來實(shí)現(xiàn)的;制造過程的柔性化則主要通過通用作業(yè)單元、AGV傳送帶、智物(Intelligent Objects)、服務(wù)化架構(gòu)等的組合應(yīng)用來實(shí)現(xiàn)。
柔性制造的實(shí)施策略
以系統(tǒng)學(xué)角度看，制造企業(yè)的核心對(duì)象主要有三類：資源、過程和產(chǎn)品，資源是輸入，產(chǎn)品是輸出，過程是轉(zhuǎn)化。柔性化制造過程要求資源或設(shè)備等應(yīng)是可移動(dòng)或可識(shí)別，而過程則應(yīng)是可配置，其中的支撐技術(shù)是智物、服務(wù)化IT架構(gòu)、動(dòng)態(tài)適配式流水線和決策算法，等等。
1、智物(Intelligent Objects)
云行雨施，品物流形，隨圓就圓，隨方就方。制造過程可配置的前提是其作用對(duì)象——資源、工具和設(shè)備等的可感知、可連接、可溝通、可分類、可運(yùn)算，這就要求將它們“智物”化。
資源、工具和設(shè)備的“智物”化，就要求它們要有 “眼睛”、“耳朵”、“鼻子”、“手和腿”，甚至“腦袋”，即在物理構(gòu)造的基礎(chǔ)上加上嵌入式軟件、傳感器、通訊模塊或執(zhí)行器。
2、服務(wù)化架構(gòu)
企業(yè)的制造過程主要由“硬件”和“軟件”等兩大類能力所構(gòu)成。在以往的架構(gòu)中，“軟件”能力通常用自動(dòng)化金字塔來描述。五層式自動(dòng)化金字塔是多層級(jí)、集中式架構(gòu)，滿足不了企業(yè)能力在動(dòng)態(tài)組合、實(shí)時(shí)連接、分布式運(yùn)算等方面的要求，因而要進(jìn)行分布式、網(wǎng)絡(luò)化、服務(wù)化重構(gòu)。
3、動(dòng)態(tài)適配流水線
為了實(shí)現(xiàn)大批量、規(guī)?；a(chǎn)，企業(yè)的生產(chǎn)作業(yè)往往采取流水線的方式來組織。如果這種流水線是剛性的，則要犧牲生產(chǎn)的柔性化。柔性制造的生產(chǎn)作業(yè)，也采取流水線作業(yè)，不過，它的流水線是根據(jù)產(chǎn)品的工藝要求進(jìn)行動(dòng)態(tài)適配，即根據(jù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，所使用到的工具和設(shè)備也不同，在制品在作業(yè)單元之間的傳輸路徑也不同。
產(chǎn)品的工藝路徑由決策算法來推導(dǎo)，并下發(fā)給相應(yīng)的作業(yè)管理系統(tǒng)，“智物”化資源、工具或設(shè)備之間通過各自的代理來進(jìn)行相互溝通，工件或在制品在不同位置之間的傳送則由AGV小車來完成。
通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和制造過程的可配置，企業(yè)就可實(shí)現(xiàn)以智能互聯(lián)產(chǎn)品(SCP)和智能互聯(lián)運(yùn)營(yíng)(SCO)為組成的柔性制造，從而實(shí)現(xiàn)服務(wù)型制造或個(gè)體化制造的轉(zhuǎn)型。作為智能制造的一種形態(tài)，柔性制造的發(fā)展方向是自主制造，即實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品、服務(wù)和制造系統(tǒng)的自組織和自適應(yīng)。
數(shù)字化要一盤棋更要各自為戰(zhàn)
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