柔性度量的三维指标分析

      一、柔性的三维特性

      柔性的概念最初源于柔性制造系统(FMS)，它指的是FMS的制造柔性。根据Mandelbaum(1978)对柔性的定义，柔性是生产系统应付变化的环境或环境带来的不稳定性的能力。柔性作为一种能力，存在程度或水平问题，即是否“有效”，这种有效性通常要通过一些指标来加度量。柔性难于度量，主要有三方面原因：一是柔性不同于成本、生产率及质量等其它生产目标，它是系统的一种潜在能力，而不是系统的一种行为，它伴随着不确定性而存在，在它没有表现出来时很难度量；二是柔性不是单一的概念，它是相对系统而言的，必须与某些生产要素结合在一起，共同表现一种能力，因此，柔性的种类多种多样，度量的方法也各不相同；三是柔性通常被理解为两层含义：能变化的范围，对变化的反应程度，即柔性的三维性，也就是范围、时间和费用。

      柔性具有范围、时间、费用多方面含义，这就是柔性的多维性。柔性的三维特性具体含义如下：

      (1)范围(range)，一个系统能表现状态或采取行为的范围。

      (2)费用(cost)。从一种状态转移到另一种状态所需要的费用。

      (3)时间(time)。从一种状态转移到另一种状态所需要的时间。

      因此，柔性可以看作是一个三维空间，任何一种柔性水平可以看作是此三维空间中的一个点。通常，柔性的时间要素和费用要素是负相关的，缩短状态转移的时间要增加额外的费用，状态转移费用的降低也可以通过延长状态转移的时间来实现。由于技术上的约束，柔性空间是一个有限空间，同时存在一个合理边界，即边界内的点是技术上可行、经济上合理的点。

      根据柔性的三维特性，柔性的度量通常采用两种方法，一是用系统所能变化的范围；另一种是用变化的费用和时间。前者是一种静态的度量方法，后者是一种动态的度量方法，体现对变化的“反应”能力。一个系统能变化的范围并不能全部描述柔性，系统从一种状态向另一种状态变化的难易程度也是十分重要的。一个系统从一种状态向另一种状态快速、平稳、经济的变化就比那些以很大的费用，或较长时间而获得同样变化的生产系统更具柔性。因此，费用和时间是阻碍柔性的因素，它们抑制了系统的反应力。应该说，如果没有时间和费用的约束，任何变化都能实现。

      二、范围柔性的反应柔性

      柔性的三维特性进一步体现在范围柔性(Range Flexibility)和反应柔性(Response Flexi-biliy)。范围柔性对应于范围一维，是指系统或要素能实现的能力或状态的范围。反应柔性对应于时间和费用，是指在能力范围内，对变化的反应程度。系统柔性越高，不仅意味着能达到的状态或范围越宽，而且意味着作出变化的时间越短，费用越少。范围、时间、费用三个指标在度量柔性中哪个更重要，这个问题值得研究。对不同生产类型的企业，柔性的三维指标是不同的。

      

      目前，在大多数的生产企业中，存在着较为重视反应柔性的现象。因为反应柔性可视为短期柔性的范围，短期柔性包括机器调整次数，新产品是否合乎时尚，响应产品组合和产量变化的速度是否及时，等等。范围柔性是长期柔性的范围，它涉及到产品系列和制造系统的生产能力在更长时间增加或改变的问题，如产品可变范围的扩大，工艺过程的改进和变革，原材料的变化等等。反应柔性的度量是多维的，它是相对状态变化的。时间和费用是对变化反应程度的描述。

      

      三、反应柔性的时间和费用分析

      反应是相对变化而言的。因此，研究反应柔性，要区分由变化引起的时间和必要的时间消耗，以及由变化引起的费用和必要的费用。

      反应柔性的时间维是否与生产系统高效的目标一致，这就要求区分任务变化的转换时间和单项任务的处理时间。前者属于柔性的反应时间，后者属于效率问题。例如，就机器而言，机器能加工的零件种类多，表明机器的范围柔性大，若机器加工一批零件所需时间短，表明加工时间少，机器的效率高；若更换生产另一种零件时，机器的调整准备时间短，则表明机器的反应柔性大。同样，反应柔性的费用和生产系统的低耗目标是不同的。要区分每项任务本身的费用和各项任务之间转换的费用，前者属于成本问题，后者属于柔性的反应费用。

      因此，产品响应时间分为“变化”和“非变化”两部分，提高系统的响应速度，有两方面的含义。一是提高每个系统资源的效率，二是提高系统的时间反应柔性；同样，降低系统的消耗也包括两方面内容，一是降低每一过程和每一环节的费用，二是提高系统的费用反应柔性。

      由此看来，柔性的目标和企业一贯追求的效率费用目标是相融的，不同的是侧重点不一样。

      

      时间与费用是柔性的两个制约因素，它们表明了变化的难度，也是度量反应柔性的两个重要指标。柔性的多维性给柔性的度量带来了极大的困难，为使柔性的度量在实践中便于操作，本文试图简化柔性的度量问题，提出能否将柔性的三维（状态、时间、费用）简化为二维。如果可以，那么在反应柔性中，时间和费用究竟哪一维更重要？更能反应系统的柔性？