柔性——面向大规模定制生产的数字化实现的基本特征

大规模定制生产模式的核心是柔性，尤其是体现在其对定制的要求方面。既然是定制，并且是大规模的定制，对于制造系统的柔性以及借助于数字化手段实现的柔性，就提出了更高的要求。面向大规模定制生产的数字化业务管控系统，一定是要为这个目标来服务的。传统的那些柔性，大家知道的也比较多了，我就不多说了，说两个有点心意的柔性内涵吧。

（1）增加机器的柔性还是系统的柔性？这是一个看起来艰难，但其实很容易作出选择的决定，类似”软件定义制造”这种方式是最合理的。

大规模的各式各样的订单，虽然可能彼此之间具有一定的相似性，但如果通过增加机器的柔性虽然是一条路子，比如精益生产当中所提出的快换工装，这种理念也是有一定的用武之地的。目前对于大部分的企业来说，都是在这个方面在做努力。但这个试着可以想一想，机器的构型将更加的复杂，或者机器的工装将成屋成堆的摆放。

德国推进智能制造所提出的工业4.0那种，几乎在所有的PPT里面都会见到一张图片，这张图片的上层是MES和ERP等系统，底层是生产线当中的各种制造资源，比如一个泵，比如一个阀，比如一个执行机构等等，中间层次这明确提出来了很多service，并且这些service是与底层的硬件或者控制软件资源一一对应的，一个生产线的运行，其实可以体现为对这些service进行的层次化或者关联性的链条组装或配置。硬件及其控制软件资源所构成的生产线仍然是那么一条生产线，只是通过上层的服务化配置来形成新的运行形式，从而就有了极其柔性的内涵。这方面其实也是有一些案例的国外很多国家联合起来搞的那个包装行业的 PACK ML项目，可以实现工业4.0刚出来的时候，在一条生产线上混流灌装生产不同的饮料那个宣传片的效果。当然了，有人可能也会说这个通过底层的plc控制也可以实现的，但是PLC这种控制模式，其实自我感觉，其柔性度还是有很大限制的。这种方式本质上是将我们平时所认为的传统的那种连续的生产线，把它离散成一个一个可以加以控制的资源构件，再通过基于service软件配置，形成所需要的运行形式。这其实是一种升维的思维模式，完全可以通过降维打击的这种方式来实现任何形式的控制。

其实我们从一开始推进智能制造的时候，就应该大规模的来制定底层的这种标准和协议，但奈何非常遗憾，迄今也没有看到这方面的东西，虽然有一些标准规范，但都是一些宏观的，而这种底层可操作的，有助于硬件厂商形成生态的急需的这些标准和协议，始终得不到各方面的重视那，我相信在我们持续推进工业互联网过程中，这方面后果应该很快就会呈现出来。是不是可以预见到到时候会有一大堆的文章出来做“痛心疾首”状？

（2）重新审视我们传统上所认为的批量这种概念，面向大规模定制生产，我们其实需要的是可重构制造系统。

批量是我们进行生产管理中常用的一个概念，对大规模定制来说，其实有一个新的内涵，就是极端情况下批量为1。反过来再来看，我们平时所见到的任何一个订单，其实都是批量为1这种极端情况下的一种组合特例。之前的生产控制当中所采用的方法不管是理论方法、技术上还是硬件上，其实都难以支撑的，而现在相关的一些技术条件，其实某种程度上还是可以允许的，也就具有了一定的可行性和可操作性。这种方式的理解其实也是一种升维思考方式，对于传统的批量这种问题的解决，具有降维打击式的游刃有余的柔性处理效果。

记得去年德国汉诺威工业展的时候，国内一些专家去参观了，回来之后写了几篇文章，我从中感觉到一种味道，可以跟大规模定制相结合的一种方式。这种方式就是将制造资源视同为一个一个工位，或者说将传统的生产线，即使是原先的刚性流水式生产线，离散性的视为一个一个的独立设备或者单个工位，通过柔性物流（比如基于AGV）的方式实现产品在各个工位之间的周转。可以根据可以根据订单批量的大小，划分合理的工艺界面，根据批量的发小和资源任务冲突情况，按照有所需节拍的方式来构建资源或者工位链条，实现一种逻辑上的流水式生产。这个其实已经在很多企业里面都有这方面的影子。

文章作者系北京理工大学数字化研究所所长王爱民，主要从事智能制造执行系统、高级计划排产、自适应加工等技术研究、系统开发与实施应用。发表科研论文80余篇，出版专著《制造执行系统（MES）实现原理与技术》1部、独立主编《制造系统工程》等教材2部，获国防科技进步二等奖和三等奖各2项。

（本文转自智能制造随笔公众号）