作为发动机箱体类零件生产的发展趋势，柔性生产线正在成为发动机生产企业关注的热门话题。由于柔性生产线在国内的使用还处于起步阶段，企业对其抱有各种各样的疑虑和困惑，对柔性生产线的理解也处于不成熟状态且各不相同。在此背景下，AI《汽车制造业》杂志围绕这个话题，同两位专家进行了初略探讨，希望以此能带给业内人士一些启迪，更重要的是，我们希望以AI为交流的平台，吸引更多的业内人士对这一话题进行更深入的探讨。
    AI: 目前，国内的发动机生产厂家在柔性生产线的应用方面处于什么样的状态？其原因是什么？
    李锄非： 国内目前很大部分发动机产品基本上还是由传统的刚性自动线生产。随着技术引进和技术研发进程的加快，目前国内已有少量的柔性制造单元和生产线在生产中运行，其中多数为引进，主要用于变型品种小批量生产和示范实验，旨在提高加工精度，应用范围主要针对中小零件、摩托车及军工产品。应该说，柔性制造技术在国内发动机制造业中的应用已具有一定的基础，但与国外相比，无论在建成投产数量还是在应用技术水平上还处于起步阶段。
    这种状态与国内汽车制造业受计划经济体制下单一品种规模经营模式的影响，企业信息技术和数字化控制技术应用基础不强，实施柔性制造的技术条件还不充分，中大批量快速重构制造系统和高速加工技术的研发应用相对滞后，以及柔性制造技术高投入风险等因素有关。
    周志光：国内轿车发动机厂家采用柔性技术较早,大约在20世纪90年代后期开始普遍使用柔性生产线。但在柴油发动机，尤其是中档功率的柴油发动机的制造方面，对这项技术的应用刚开始起步。从目前情况来看，国内的发动机生产厂家在使用柔性制造技术方面，采取的基本手段是直接引进进口的柔性生产线。
    由于设备、控制和刀具这些基础技术的发展，加上现代制造理念和先进的制造模式对柔性制造定义的扩大和延伸，以及各发动机厂在实施这项技术时所受到的经济条件因素和管理配套因素的影响，形成了各种形式的柔性生产线，这些柔性生产线的柔性基本定位在柔性的单体设备。所以，同样称之为柔性生产线，但在柔性技术应用上、柔性生产系统的完整性方面以及与管理配套形成的生产模式等方面，各发动机厂的柔性生产线存在着很大的差异。
　AI: 适合于加工箱体类零件的柔性生产线有哪几种类型？国内企业目前主要采用哪些类型的柔性生产线？
    李锄非：发动机箱体类零件由于机械加工部位多，工序长，精度要求高，系列产品具有工艺成组性的特点，再加上零件自动装夹输送技术相对成熟，刚性大批量自动加工生产线技术也早已普及，所有这些为柔性制造技术的应用打下了良好的基础。目前国内企业现役或正在筹建的多缸柴油发动机箱体类柔性生产线主要有以下两种类型：
    ● 柔性制造单元（FMC）：这类生产线一般以1台（多至3台以下）加工中心机床（数控机床）为核心，再配以部分零件自动输送装置和辅助设备，控制系统基本不承担生产调度。这种类型有高的加工精度，能适应产品品种的变化，保证较短的新产品开发周期，主要用于多品种、中小批量的生产，可加工3～10个品种，年产量300～10000台左右。
    ● 柔性制造线（FML）：这类生产线由多个数控加工模块、部分专用自动机床以及辅助设备组成，采取分段自动控制或全线自动控制的方式，零件按输送线顺序加工，控制系统也基本不承担生产调度。同FMC相比，FML是以多品种系列产品、中大批量生产为出发点，可加工的品种为3～6种，生产纲领为年产量10000～80000台。
    这两类生产线的特点都体现在机床数控技术实现了 “可变品种”，数控机床实现了“高精度”。不变工序内容的加工和辅助操作仍采用效率高、技术含量相对较低但造价较为低廉的专用机床。值得提及的是，缸体（尤其是多缸柴油机缸体）部分关键工序（如凸轮轴孔、主轴承孔的加工）柔性加工的机床方案还不很成熟，仍多采用专用机床。
    我个人认为，以数控加工模块(可以是加工中心或专用复合的数控机床)和换箱加工模块为核心，并辅以专用自动化机床和辅助设施构建发动机箱体类零件柔性制造技术的方案较好。这种类型的柔性生产线可根据企业产品发展规划、投资能力以及管理、人员、设备厂房状况等因素，配置成全线数控的或分段自动控制加流水式的柔性化生产线，它既具有大批量自动生产线的高效率特点，又具有可变产品品种的优势，生产管理和控制技术要求也基本适合目前国内企业所具备的水平，是投资多品种、中大批量发动机箱体柔性生产线的方向。
    潍柴厂现有2条引进国外20世纪80年代的二手设备柔性生产线，可生产2～4个品种的多缸发动机缸体，年产量分别为3000台和25000台。另外2条以德国HEILLER公司为主承制的缸体和缸盖柔性生产线正在建设中，设计年产3万台左右。
    周志光：适合于加工箱体类零件的柔性生产线主要有以下三种类型：
    ● FMS（Flexible Machining System）：以成组技术为规划，以数控设备（NC）、加工中心（MC）、柔性单元（FMC）和柔性生产子系统为基本配置，通过自动化物流储运系统组成柔性制造系统。这种制造系统最大的特点是柔性，它能满足一族（根据零件不同的复杂程度和大小，可适应十几个到上百个品种）相似零件的混流生产，理论上，其生产规模可由单件到几千件。这种制造系统投资非常昂贵，技术相当复杂。
    ● FTL(Flexible Transfer Line)：柔性自动线是FMS为了适应高生产率，在合理配置柔性要求后而发展和变异出来的一种制造生产线，是柔性技术向大批量生产发展的一种趋势。通常FTL是由一些具有一定柔性的设备按一定的工艺流程排列，由工件自动输送系统连接起来，能依次轮番加工几种不同的产品的自动线。由于这种制造系统形式在发展的初期，受到设备、刀具及辅助技术的限制，其柔性的自动化能力比较弱，技术上更接近于刚性自动线，所以一般更愿意称其为可调生产线或系统。
    随着类似于加工中心这样的柔性设备技术的发展和价格的合理化，在适合的生产纲领条件下，现在一般都采用FML形式的柔性生产线。
    ● FML(Flexible Machining Line)；随着设备、控制、刀具及各种辅助技术的发展，柔性加工技术在大批量生产中的使用趋于成熟，FML柔性加工线就是这种成熟意义上的、适用于大批量、少品种柔性加工概念的一种制造手段。目前发动机行业较多采用的生产型柔性生产线大都是这种形式的柔性生产线。
    FML的主体加工设备一般由常规的加工中心组成（按需要可以增加其功能），并配置柔性的输送系统。根据不同的生产纲领和产品的差异程度，柔性输送装置的形式和技术变化极大，甚至不排除人工输送方式的应用。
    从目前的技术情况来看，对于有较高自动化要求和较高生产纲领的柔性生产线，采用高速运行的输送机械手直接进行工件上下料作业的方式是一种比较理想的柔性输送系统，尤其是对于并行布置形式的柔性生产线，它可以简化复杂的、需要具有生产调度功能的自动输送系统，并且使生产线的布置具有非常好的敞开性，形成了较开放的人机关系。
    AI: 企业在考虑上柔性生产线时，通常有哪些因素会影响企业的投资行为？
    李锄非：企业根据自身发展的需要，从技术准备的快速启动以及增强对市场的快速反映能力来考虑，希望利用柔性化的生产线来实现多品种的生产以及装备资源的共享，同时通过发展柔性制造技术，实现管理水平的提升，为今后产品的升级换代打下良好的技术基础。
    柔性生产线由于一次性投资很大且周期相对较长，企业在策划该项目时，必然要将今后产品及其品种发展规划、中长期产量纲领、现有工艺条件、管理和技术基础及投入产出经济效益和可能的投资风险等作为项目方案确定的主要因素。
    周志光：对于要否采用柔性生产线这个问题，企业一般会基于两个层面上的各种因素的综合考虑。
    第一个层面是企业的战略要求：企业在行业中的地位，即企业在行业中的生存能力。如果企业必须在这个行业生存，而且有生存下去的能力，那么在当今技术发展的条件下，采用柔性生产线就成为生存和发展的必然要素。也就是说，企业的战略要求对企业上柔性生产线起到重要的作用。
    第二个层面是技术经济的因素。如果战略要求已经确定柔性生产线是一种自然要素，那么在技术经济评价中有些定量的指标就变成定性的分析，或许有些指标的不合理性的影响从战略层面观察就会变小，甚至成为一种合理的需求。同时需指出的是，在技术经济评价中，必须强调或加重一些新理念在评价中的权重，如：投资的制造资源的可重构性因素、柔性生产线科学运行管理水平的因素等。
    从上述意义上说，柔性生产线其实是一个系统，它涉及到战略资源以及工厂管理的改进和提高等各个方面，所以称其为柔性生产系统更为确切。
    AI: 柔性生产线由于投入支出大，企业往往希望获得尽可能大的投入产出比，一般情况下，究竟在多大批量、多少品种的条件下采用柔性生产线才是比较经济的？
    周志光：首先应该指出的是，柔性生产线投入大这个说法在目前的情况下乃至将来都是不确切的，这里面有两个问题：
    第一， 投资大的说法有技术上的不对称比较因素。由于完整的柔性生产线或称为系统在国内基本上没有生产的技术能力，主要来源于进口。如果将它与可以在国内用常规技术制造的专用生产线比较，投资确实要大许多。反之，进口的柔性线与进口的专用生产线比较，在一定的生产纲领条件下，专用生产线要贵许多，尤其是对于一些中等功率的发动机，其生产纲领更适合于采用柔性线，而柔性生产线的投资并不比专用生产线大。我们已经注意到，目前在国内，加工中心和专用机床的价格也开始有这样的趋势。
    第二，通常所说的投资大往往是基于两种状况下的比较，即一次性投入资金的比较以及考虑到当前的产品，甚至是一种产品的制造而进行的投资比较。这些都忽略了最重要的两个要素：投入资源重构价值的比较和多个产品甚至未来产品制造的投资比较。
    需要指出的是，投资设备的技术风险越来越受到企业的重视。作为柔性生产线主体的加工中心，由于属于成熟产品，它的技术风险远远低于一次设计的专用机床或自动线。也就是说，采用柔性生产线可以缩短从生产线的投入到产品的产出周期，且风险低。从这个意义上讲，柔性生产线应该更具投资优势。同时，从生产线运行的综合因素比较来看，柔性生产线的优点也是很多的。
    从柔性生产线技术最初投入使用开始，很多人都在探讨的一个问题是——柔性生产线究竟适合多少品种的生产才是最经济的？希望对此划出一个范围。我认为这种做法是没有意义的。柔性生产线对产品规划的基础是成组技术，它的核心是对产品的结构性和工艺性的归类，在归类上的制约因素来自系统容纳的经济性，其中设计产品和工艺技术上的有些因素是人为的，所谓不同品种差异的定义在不同的企业也是截然不同的。所以，只要有柔性技术的优点存在，企业能够利用这些优点创造效益就是最大的经济性。
    AI: 通常，企业非常关注柔性生产线的重构能力，希望其生命周期更长，对产品变化的适应能力更强。应如何保证柔性生产线的重构能力？
    李锄非：为了延长设备的生命周期，增强系统对产品变化的适应能力，求得更多的投资回报和可持续发展，新上柔性生产线的重构能力是投资者关注的重点。理论上，重构能力和柔性有很多共同之处，前者侧重于系统的扩展能力，后者是指设备对产品变化的柔性、制造过程的柔性以及对生产计划变更的柔性等。柔性生产线的重构能力主要体现在：选择生产线的类型及设备的加工能力，易于调整的生产线布局，能够适应重构要求的系统控制模式和控制软件，使方案符合企业的产品发展规划。
    AI: 柔性生产线对操作人员的技术有什么要求？
    李锄非：柔性制造技术的基础核心是数控技术，这对柔性生产线的操作人员提出了较高的要求。首先，它要求操作人员除了应具备普通机床及自动线操作的知识和技能外，还应通过机电一体化课程培训，在考核合格后上岗；其次，操作人员能对数控机床进行独立的操作、调整和程序指令识别、修改，并能较准确地分析、判断机床的常见故障；再次，操作人员要掌握数控机床刀具的使用和调整技能，熟练使用自动检测仪器，对机床配置进行监视。同时，充分了解不同品种的加工工艺对机床、夹具、刀具的不同要求以及调整方式也是必要的。建议首批操作者应参加机床制造商的培训。 
　AI: 面对大批量的生产，柔性生产线的应用前景和效果如何？
    李锄非：发动机制造商要在竞争日趋激烈的市场中生存和发展，构建快速反应的技术生产模式和规模经营策略是适应产品多变的市场需求的必然选择。因此，多品种、大批量的生产方式必然是企业的首选。
    与刚性自动生产线相比，柔性制造技术面对产品品种和工艺过程的变化具有较大的灵活性，通过对物流和信息流的实时控制，能够缩短新产品的生产周期。当然，柔性化和加工工序的高度集中以及较高的智能化管理水平必然对系统控制、加工机床、相关辅助设备以及生产技术管理等提出更高的要求。因此，要将当前主要应用于多品种、中小批量生产的柔性制造技术扩展到多品种、大批量生产领域，必须在决策理论和应用成果取得实质性进展的基础上，使诸多关键技术的成套性、适应性和可靠性不断有所突破，同时企业自身也要不断提高管理水平和员工素质。