全球化生产给制造企业的生产经营带来了巨大的挑战：产品的生产周期缩短，产品更新加快，产品的生产由少品种大批量向多品种小批量甚至是单件生产的生产类型过渡，产品上市时间缩短，产品质量要求日益提高，产品成本日趋降低，产品的售后服务日趋完善，传统的刚性制造系统已经不能适应这种多变市场的实际需求。这一切都迫使工业界努力寻找一种具有高柔性、高生产率、高质量和低成本，能够快速响应市场需求的产品零件加工制造系统，柔性制造系统正是在这种情况下产生的。

    一、柔性与柔性制造系统

    柔性制造系统的出现，是相对于1968-1973年期间英国、日本出现的机械工业刚性自动化而言，它融合了物料流、能量流、信息流而具有对工件品种和批量变化的自动响应能力。一般情况下，柔性是指能快速而且无耗费地适应新形势或环境变化的能力，即系统适应内外部环境变化的能力。柔性可以从两个方面来进行表述：一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：二是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰情况下系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望之比来衡量。

    国内外关于柔性制造系统的定义很多。例如，美国国家标准局把柔性制造系统定义为，有一个传输系统联系起来的一些设备、传输装置，把工件放在其他聯结装置上送到各加工设备，使工件加工准确、迅速和自动化，由中央计算机控制机床和传输系统，柔性制造系统有时可以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。

    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。

    由以上几种定义可以看出，柔性制造系统是由若干数控设备、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。具有以下几个特征：

    （1）生产设备的零件、部件可根据所加工产品的需要变换，

    （2）能够根据需要对加工产品的批量迅速进行调整；

    （3）对加工产品的性能参数可迅速改变并及时投入生产：

    （4）可迅速而有效地综合应用新技术；

    （5）对用户、贸易伙伴和供应商的需求变化及特殊要求能迅速做出反应。

    日本专家曾经预言，21世纪，包括中小型企业在内，若企业不使用柔性制造系统将失去产品的竞争力，甚至无法维持企业的自身生存。柔性制造系统之所以能够迅猛发展，是因其集高效、高质量及高柔性三者于一体，解决了近百年来企业生产过程中中小批量和大批量多品种生产自动化的技术难题，因此，柔性制造系统的问世与发展是机械制造业生产与管理中的历史性变革。

    为了应对国际现代化生产制造技术及市场竞争环境的挑战，我国有一些企业也引进了柔性制造系统。但国内一般观点认为，这种实践主要是把计算机控制系统集中应用到工业生产的过程。实际上，柔性制造系统不仅是生产控制技术的创新，更重要的是管理组织系统及企业管理思维的创新。因而，企业的现代柔性制造系统，还应该包括以下几个方面：

    （1）时刻关注市场需求，了解顾客需要；

    （2）推广模块化与标准化，加强设计与制造的紧密结合，

    （3）在生产过程中实行连续的质量保证体系，

    （4）建立灵活的自主管理小组：

    （5）及时生产及零库存管理；

    （6）加强供应链管理的一体化，缩短生产者、供应商与消费者在时空上的距离。

    由此可以看出，柔性制造系统的柔性主要来源于对生产组织和技术应用环境的改进，而不仅仅是技术能力的增强。柔性制造的实质在于，通过对生产过程的有效管理与组织，能够消除浪费，提高效率，保证对市场变化作出及时快速的反应。

    二、柔性制造系统的复杂性分析

    从以上柔性制造系统的特征可以看出，柔性制造系统是一个有人参与的、开放的、具有信息反馈功能的复杂的现代企业生产系统，其内部各个生产单元之间、柔性制造系统与企业外部环境之间存在着相互影响、相互渗透的非线性相互作用关系；而人是企业柔性制造系统中最为重要的一个组成部分，人的意识特别是生产管理决策者和技术创新者的意识在整个系统的运行过程中起着非常重要的作用。这些因素都导致了企业柔性制造系统整体状态行为具有一定的多样性和动态复杂性。因此，需要我们改变以往的思维定势，突破传统的管理方式、方法的限制，创立新的管理范式，使企业的柔性制造系统能适应复杂的、不确定的内外部环境。

    普利高津（I·Prigogine）的耗散结构理论指出，一个远离平衡区域的开放系统，通过不断地与外界环境交换物质、能量和信息，一旦系统的某个控制参量变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统发生“突变”，就有可能由原来的混乱无序状态转变为一种时间和空间及功能上有序的新结构一一耗散结构，它要不断地与外界交换物质、能量来维持其有序状态，提高系统的自组织程度。

    当然，一个系统并不是在任何情况下都能形成耗散结构，它的形成至少应满足3个条件：一是系统必须是远离平衡态的开放系统，它是系统形成和发展的基本条件。孤立系统和封闭系统不可能发生由无序到有序的自组织现象；二是系统存在涨落，它是推动系统跃入耗散结构分支的诱因，起着“触发器”的作用，三是系统内部必须存在非线性相互作用的动力学机制，它是推动系统从无序向有序演化的内部动力。通过对企业现代柔性制造系统的分析研究发现，企业的柔性制造系统基本上能够满足形成耗散结构的上述3个条件。

    1. 柔性制造系统是一个远离平衡态的开放系统

    开放性是系统形成有序结构的必要条件。系统只有与外界进行物质、能量和信息交换，才有可能引入足够强的“负熵流”，不断抵消系统内部熵的产生，使系统总熵减少，形成一个“活”的有序结构。企业柔性制造系统的开放性表现在以下几个方面：

    （1）柔性制造系统本身就是企业的一个生产制造系统，是一个投入各种原材料，生产出满足市场需要、符合顾客需求产品的过程。要不断地吸收外界的能源、原材料、劳动力、技术、需求信息等，同时不断地输出产品、信息等各种要素。

    （2）企业柔性制造系统的发展受市场需求和企业的生产计划的影响，如受不同的生产批量和产品更新周期的影响，柔性制造系统的扩展速度会不同。

    （3）柔性制造系统作为企业系统的子系统，一方面要受企业发展战略的制约，同时，柔性制造系统运行效率的高低也会影响企业的竞争发展战略。

    （4）柔性制造系统的各个组成单元及子系统之间也存在相互的沟通、协调与配合。

    企业柔性制造系统的这种开放性，使柔性制造系统可能形成一个有序的系统，但是却不能保证一定能够达到有序。因为一个复杂开放系统在从外界吸入“负熵流”的同时，也可能得到“正熵”。但是，正熵不但不会使系统形成耗散结构，相反会加速企业柔性制造系统的无序化进程，最终导致企业柔性制造系统的崩溃，即不能充分发挥先进制造系统的技术优势。所以，要注重控制系统的开放条件，尽量减少柔性制造系统内部各组成部分的“摩擦”和各种不利因素的流入。此外，在不同的时期和不同方面，企业柔性制造系统的开放性也应有所侧重和不同，因时制宜。

    2. 柔性制造系统的内外部之间存在涨落现象

    普利高津曾经指出，“涨落导致有序”，这一特征是系统进行演化的内部诱因。当系统演化到某一临界点附近时，某种微小的涨落就可能会通过非线性相互作用被放大为影响系统整体运动的巨大涨落，此时，系统就会失去稳定，有可能形成新的有序结构。如柔性制造系统各组成单元之间协调程度的高低；生产操作人员技术水平的发挥和素质的高低；市场需求的变化和产品结构、品种的调整等。同时，柔性制造系统的扩展或新的生产设备的投入，控制或传输系统的改进升级，供应链的变化等，都有可能通过企业柔性制造系统内部的非线性作用而被迅速传递和放大，形成所谓的“巨涨落”，从而使企业柔性制造系统发生变化，形成新的有序结构。现代企业的柔性制造系统是一个有人参与的复杂人机一体化系统，因此，可以发挥人的主观能动性，人为地创造一些有利的“涨落”，使柔性制造系统向有序度高的系统演化，提高企业的生产应变能力。

    3. 柔性制造系统内部各单元之间存在非线性相互作用动力学机制

    柔性制造系统内部存在各种正反馈的倍增效应，会使系统自我放大，并逐渐远离原来的平衡态，同时，也存在限制增长的饱和负反馈，也可能不会使某些量无限制地增加，而将系统限制在一个有限范围内，最后达到某个稳定的极限环上。因此，系统从无序态向有序态的转变是正负反馈非线性机制综合作用的结果。柔性制造系统作为企业系统的子系统，处在各种不同因素的综合作用下，而且各种因素之间互相制约和渗透，使得柔性制造系统的各个组成单元之间存在非线性的相互作用。

    从上面的分析可以看出，企业的现代柔性制造系统是一个动态、开放、非线性的复杂人造系统，满足形成耗散结构的基本条件。但是，上述条件仅仅是系统形成耗散结构的必要条件，而不是充分条件。根据国内外制造企业已建成柔性制造系统的运行实践经验，可得出这样的结论：为了使企业的柔性制造系统从落后状态（如生产效益没有达到预期设计目标）快速达到先进状态（如效益完全发挥、快速响应需求等），必须采用自组织的方式。一方面，企业必须不断改革一体化的供应链，改革生产管理模式，以保证柔性制造系统与系统外界环境进行物质、能量和信息的交换，从而获得足够的“负熵流”：另一方面，柔性制造系统本身必须不断地适应环境的变化，进行内部自我调节，减少系统内部“正熵”的产生，增强内部各个子系统间的协同作用，提高自组织能力。因此，为了提高企业柔性制造系统的功能效益，进行系统扩容升级时，要重视自组织理论在生产管理上的应用。(未完待续)