柔性工作

　　柔性制造
　　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。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。
　　2 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
　　3 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。
　　3 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 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。
　　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。
　　5 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。
　　通俗地讲,第二层交换是指多口的交换集线路,即网络交换机。其目的是替代传统的集线器,提升网络的有效带宽。主要应用于局域网中。 在不同或相同类型的局域网之间采用桥接器(集线器),从协议层上讲属于数据链路层的设备,但它们仍然是网络连接的方法,因为局域网IMP本身没有网络层,只有在主机站点上才有网络层或提供网络层服务的功能。 与桥接器不同,网关在网络层一级工作。这样就有了更大的灵活性。例如,在差别很大的网络间翻译地址等,但这也导致了网关的速度很慢,因此,网关一般都用于广域网间的连接或局域网与广域网的互联。随着网络的演进,100M高速以太网的出现,路由器在网段之间通信中造成的时延越来越成为网络信息传输的瓶颈[4]。第三层交换技术的出现,解决了大规模局域网中各子网段之间网络信息传输的瓶颈问题,取代了昂贵的路由器,成为一种实用、经济的组网技术。

　　柔性中心的组成及技术目标
　　通过柔性中心科研建设，使在大型天线系统研制中的计算机应用能力和工艺加工水平达到国内领先、国际九十年代初水平，为重点研制任务的完成提供有力的保障。
　　(1)基于柔性制造技术和系统集成技术，通过配置先进的数控加工设备和计算机系统，运用以计算机技术为核心的现代设计、制造和管理技术，建立一个具有行业特色的柔性制造中心。
　　(2)应用CAD/CAM技术，实现天线系统关键零件的计算机辅助设计，逐步实现柔性中心设计过程的并行化。
　　(3)应用现代信息管理技术和加工过程的计算机控制技术，实现关键零件制造过程的柔性化。
　　(4)通过建立网络和数据库云霄环境，为实现中心运行过程中的功能交互、信息集成和资源共享创造条件。
　　(5)提高本单位的综合实力和现代化水平，提高对市场的应变能力。
　　(6)柔性中心总体功能构成如图1所示，由工程设计系统、工程管理系统、质量管理分系统、车间制造分系统和网络数据库支持系统构成。

　　①工程管理信息分系统(EMS)实现项目管理、技术状态管理、库存管理、生产计划制订、成本管理。
　　②质量信息管理分系统(QMS)基于Intranet实现生产过程质量信息收集、分析、处理、反馈和质量文档管理。
　　③工程设计分系统(EDS)应用基于PDM实现馈源关键零件CAD/CAPP/CAM集成设计等。
　　④车间制造分系统(WMS)实现天线关键零件的数控加工、数控设备的DNC、生产计划调度等。网络数据库支撑环境(NET/DB)对EMS，EDS，WMS分系统的运行提供集成环境，提供Intranet服务，支持柔性中心的信息集成。

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一、柔性管理的本质及其特征
与“以规章制度为中心”的刚性管理不同，柔性管理，究其本质，是一种“以人为中心”的“人性化管理”，它在研究人的心理和行为规律的基础上，采用非强制性方式，在员工心目中产生一种潜在说服力，从而把组织意志变为个人的自觉行动。具体地说，它有如下特征：
1、柔性管理的内在驱动性。柔性管理的最大特点，在于它主要不是依靠权利影响力（如上级的发号施令），而是依赖于员工的心理过程，依赖于从每个员工内心深处激发的主动性、内在潜力和创造精神，因此具有明显的内在驱动性。而只有当组织规范内化为员工的自觉认识，组织目标转变为员工的自发行动，这种内在驱动力，自我约束力才会产生。

2、柔性管理影响的持久性。柔性管理要求员工把外在的规定转变为内心的承诺，并最终转变为自觉的行动，这一转化过程是需要时间的，加之员工个体差异、组织历史文化传统及周围环境等多种因素的影响，组织目标与个人目标之间往往难以协调。然而一旦协调一致，便获得相对独立性，对员工具有强大而持久的影响力。

3、柔性管理激励的有效性。根据马斯洛的需求层次理论，可将人的需求分为：生理需求、安全需求、社交需求、尊重需求及自我实现需求。赫茨伯格的双因素理论又指出，为维持生活所必须满足的低层需求如生理需求、安全需求、社交需求相当于保健因素，而被尊重和实现自我的高层需求则属于激励因素。一般说来，柔性管理主要满足员工的高层次需求，因而具有有效的激励作用。

二、柔性管理与刚性管理之比较

不论从管理理论还是从管理实践来看，柔性管理与刚性管理的分歧无处不在。在理论上，泰罗的科学管理理论将人看作“经济人”、“机器的附件”，强调组织权威和专业分工。而梅奥的行为科学理论则认为：人是“社会人”，提高生产效率的关键是满足员工的社会欲望，提高工人的士气，而不是纪律的强制和物质的激励。上述两个管理理论的对立，其实质是刚性管理与柔性管理的对立。同样，在实践上，美国的管理总体上较重视战略、结构、体制等硬性因素，却往往忽视组织的共同价值观、作风、人员、技巧等软性因素。但一些亚洲国家（如新加坡、韩国）的企业管理，就比较重视企业的思想、文化及精神等“软件”。

具体地说，刚性管理与柔性管理主要有以下区别：（1 ）基础不同：从其定义可看出，刚性管理的基础是组织权威，它所依靠的主要是组织制度和职责权力。管理者的作用主要在于命令、监督与控制。柔性管理的基础则是基于员工对组织行为规范、规章制度的认知、理解与内化，它所依靠的是组织的共同价值观和心理文化氛围。管理者的作用主要在于启发、引导和支持。（2 ）适用对象不同：刚性管理适用于主要追求低层次需求的员工，适用于对创造性要求较低的、衡量标准容易量化的工作。这类员工往往希望有正规的组织与规章条例来要求自己，而不愿参与问题的决策并承担责任。而当员工的低层次需求基本得到满足，高层次需求成为优势动机，工作标准不易量化且对革新要求较高时，员工往往欢迎柔性管理以获得更多的自治责任和发挥个人创造性的机会。

从管理工作的实际效果来看，刚性管理的长处主要有：（1 ）在刚性管理中，某项规章制度的严格执行，便于协调员工个体之间以及员工与组织之间的关系，易于维持组织正常的工作秩序。（2 ）刚性管理往往制定了一定的工作标准对员工的工作绩效进行量化，极大方便了考核。其主要缺陷有：（1 ）严格执行某项规章制度势必降低组织活动的灵活性，影响组织与外部环境的协调。同时由于规章制度的不完善，责权利不可能完全对等，所以在工作中难免会出现矛盾和冲突。（2 ）刚性管理往往将员工置于消极被管理的状态，缺乏主动参与管理、参与决策的意识，自律自控能力低，限制了其积极性与创造性。（3 ）工作量化的同时也造成了员工的惰性，使员工一味只求完成份内的工作。

柔性管理对应刚性管理来看，其长处是：（1 ）柔性管理满足员工的高层次需要，因而能深层次地激发员工的工作动机，增强员工的主人翁责任感，使其不仅自觉提高各自的工作标准，而且愿意挖掘其潜能，发挥其天赋，作出超常的工作成就。（2 ）柔性管理有利于组织内部形成集体主义和相互协作的精神，有利于对种种失范现象形成一种“防患于未然”的机制。当然，柔性管理也有其局限性：（1 ）柔性管理缺乏严格的工作职责分工，容易形成冲突。（2 ）柔性管理缺乏明确的工作标准，工作绩效不易考核、评估等等。

刚性管理与柔性管理虽各有优缺点，但要硬性的评价孰优孰劣是毫无意义的，在实际工作中两者是相互影响相互渗透的。刚性管理是管理工作的前提和基础，完全没有规章制度约束的企业必然是无序的、混乱的，柔性管理也必然丧失其立足点。柔性管理是管理工作的“润滑剂”，是刚性管理的“升华”，缺乏一定的柔性管理，刚性管理亦难以深入，二者的有机结合才是高效益管理的源泉。一个企业是以刚性管理为主、还是以柔性管理为主，则完全取决于企业员工的素质、工作的性质及企业的文化传统。

三、柔性管理——未来管理的发展趋势

柔性管理对人的智力活动，尤其是创造性活动具有特别的意义，这一点对于未来的“视创新为生命”的知识型企业尤为重要，加之知识经济时代下企业组织系统的弹性化和生产作业的柔性化，也对相应的管理体制提出了要求，柔性管理就是适应这一要求的未来管理的发展趋势。

1、柔性管理能激发人的创造性。在工业社会，主要的财富来源是资产；而在知识经济时代，主要财富来源是知识。知识根据其存在形式，可分为显性知识和隐性知识，前者主要是指以专利、科学发明和特殊技术等形式存在的知识。而隐性知识则是员工的创造性知识、思想的体现。显性知识人所共知，而隐性知识只存在员工的头脑中，难以掌握和控制。如何让员工自觉、自愿地将自己的知识、思想奉献给企业，实现“知识共享”呢？强行的剥夺是不可取的，显然只能通过柔性管理。

2、柔性管理能适应瞬间万变的外部经营环境。知识经济时代是信息爆炸的时代，外部环境的易变性与复杂性，一方面要求战略决策必须整合各类专业人员的智慧，另一方面又要求战略决策的作出必须快速。这意味着必须打破传统的严格的部门分工的界限，实行职能的重新组合，让每个员工或每个团队获得独立处理问题的能力，独立履行职责的权利，而不必层层请示。因而仅仅靠规章制度难以有效地管理该类组织，而只有通过柔性管理，才能提供“人尽其才”的机制，才能迅速准确作出决策，才能在激烈的竞争中立于不败。

3、柔性管理能满足柔性生产的需要。在知识经济时代，人们的消费观念、消费习惯和审美情趣也处在不断的变化之中。满足“个性消费者”的需求，更加需要生产柔性化和精细化。“顾客化生产”对外尊重每位消费者的需求，对内赋予每个员工以责任，这可以看作当代生产经营的一种必然趋势。企业生产组织上的这种巨大变化必然要反映到企业的管理模式上来，导致管理模式的转化，柔性管理也便应运而生。

四、柔性管理在管理活动中的主要体现

1、管理决策的柔性化。 管理决策的柔性化首先表现在决策目标选择的柔性化上。传统决策理论认为：决策目标的选择应遵循最优化原则，它所寻求的是在一定条件下唯一的最优解。而事实上由于决策前提的不确定性，不可能按最优化准则进行决策。有鉴于此，诺贝尔经济学奖获得者赫伯特·西蒙提出了以满意准则代替传统的最优化准则，决策者在决策中可根据已掌握的信息作出满意的选择，而不必苛求唯一的最优解，因而具有更大的弹性。决策的最优化准则向满意准则的转变，实质上也就是从刚性准则向柔性准则的转变。其次，管理决策的柔性化还体现在决策程序上。“一言堂式的决策”属于刚性决策，其最大缺点是很难避免主观、片面、武断的错误，危害极大；“群言堂式的决策”是由相关人员独立自主地自由发表意见和建议，在此基础上，进行综合分析，择善而从，由此而形成的决策，可称为柔性决策，其最大好处就是可以尽量避免刚性决策可能造成的失误。

2、奖酬机制的柔性化。 柔性管理适用的对象是从事创造性活动的高素质员工。而创造性活动往往是一个探索过程，其间充满了不确定性和偶然性，且智力活动本身难以直接计量，所以创造性工作亦难以量化。倘若硬性地将其量化并以此作为奖酬依据，势必会挫伤员工的积极性、创造性，抑制了其潜能的发挥，因而柔性管理的一个重要体现就是奖酬机制的柔性化。除了物质上的奖励更应注重精神上的嘉奖，还可以通过扩大和丰富工作内容，提高工作的意义和挑战性对员工进行激励。同时，在现代企业管理中，柔性管理还体现在企业内部员工的配置、人才的流动等诸多方面。

总之，“以人为本”的柔性管理并非是新生事物，其思想在中西方管理思想史发展的各个时期均有体现。它也并非优越于“以规章制度为本”刚性管理。只是在人类从工业时代将迈入知识经济时代的今天，管理点也由“物”转向“人”，人情、人性为当代管理者不得不考虑的问题。顺应人性、尊重人格、理解人心，柔性管理显然比刚性管理更具效力。

,它和柔性制造系统、人本管理、权变管理虽有共同之处,却有本质区别.柔性管理的目标是追求企业的整体柔性,包括人员柔性、组织结构柔性、企业文化柔性等.实现柔性管理要以顾客要求为导向,以企业再造为手段,以学习型组织为目标,以信息化为基础.